גז טבעי וגפ"מ, הם תערובות המכילות פחמימנים. תערובות אלו נשרפות היטב ובמהלך שריפתם מועברת אנרגיה בצורת חום וקרינה לסביבה. האנרגיה המשתחררת מנוצלת לבישול וחימום בבית, בתעשייה ובתחבורה.

רצוי לעיין במבנית העוסקת ב"גז טבעי כתערובת" המציגה את הרכב הגז הטבעי.

גז טבעי

גז טבעי הוא תערובת חומרים, אותו שורפים במטרה לקבל אנרגיה. החומר שנשרף בתערובת הגז הטבעי הוא מתאן, CH_4(g)   .

להזרמה של גז טבעי למשקי הבית, נדרשת מערכת צינורות. לפניך תמונה המתארת שימוש בגז טבעי כמקור לאנרגיה בבית בארה"ב. הגז מגיע במערכת צינורות מסועפת עד החיבור לבית:

צנרת (בצהוב) המזרימה גז טבעי לבתים בארמניה

בשנים האחרונות נמצאו עתודות גדולות של גז טבעי במים הכלכליים של ישראל. כיום יש תכניות לצרף משקי בית נוספים לשימוש בגז טבעי.

אז מדוע לא מצרפים בעתיד הקרוב משקי בית רבים לשימוש בגז טבעי?  

• יש להגדיל את האזורים בהם קיים מערך הובלה לגז הטבעי. 
• גז טבעי מובל לבתים בצנרת הטמונה באדמה (גז הבישול בו נעשה שימוש היום בישראל, גפ"מ, מובל במכלים ייעודיים שאינם דורשים מערך הובלה מסועף).
• נדרש לשלב בבניינים חדשים צנרת בה יוזרם גז טבעי.
• יש צורך לשנות את מערך הובלת הגז בבתים ובבניינים קיימים מגפ"מ לגז טבעי.

גפ"מ

בארץ משתמשים בגפ"מ לבישול וכמקור אנרגיה לחימום. גפ"מ נמכר לצרכנים כנוזל המכיל תערובת של פרופאן, C ₃ H _8(l) ,

ובוטאן, C ₄ H _10(l) . מאכסנים את הנוזל במכלים בגדלים שונים (בהתאם לצורך), והוא מוזרם במצב צבירה גזי מהמכל בצנרת מתאימה למבערים, לתנורי חימום או למנגל.

          

 

 

שאלה מספר 2 א. I . צייר נוסחאות מבנה עבור מולקולות של שלושת הגזים: מתאן, פרופאן ובוטאן.     II . מולקולה של מתאן אינה קוטבית. למתאן מבנה מרחבי של טטרהדר. הסבר מדוע. ב. לפניך 3 ערכים של טמפרטורות רתיחה:  161ºC, - 42ºC, 0ºC     התאם את טמפרטורות הרתיחה עבור שלושת הגזים הרשומים בסעיף א'? נמק. ג. במטרה לאחסן גפ"מ, מפעילים לחץ גבוה והופכים את הגז הפחמימני לנוזל.    I . נסח תהליך של מעבר במצב צבירה של בוטאן מגז לנוזל.    II. לפניך שני היגדים.      a. במעבר ממצב צבירה גז למצב צבירה נוזל משתחררת אנרגיה.     b. הנפח של תערובת הגפ"מ קטן.    עבור כל אחד משני ההיגדים, a או b , קבע אם נכון או לא נכון – ונמק.    III . איזה משני ההיגדים, a או b , מסביר מדוע הופכים את תערובת הגז לגפ"מ? נמק.   ד. בשריפה של גפ"מ, בשלב ראשון הוא עובר אידוי ובשלב שני הגז נשרף.    I . נסח תהליך אידוי של בוטאן (אחד ממרכיבי הגז של הגפ"מ).   II . נסח תהליך שריפה מלאה של בוטאן.    III . פרט אלו קשרים ניתקים במהלך האידוי ואלו קשרים ניתקים במהלך השריפה של בוטאן. ה. צפה בסרטון המציג שריפה של פרופאן: בסרטון נראית להבה אשר בחלקה היא בצבע צהוב-כתום המאפיין גרפיט, C(s) , אחד מתוצרי השריפה של פחמימנים בתנאים של חוסר חמצן.     I . נסח תהליך שריפה של פרופאן בה אחד התוצרים הוא גרפיט (ולא פחמן דו חמצני, CO2(g) ).      II  . הצג שני הבדלים בין גרפיט לבין פחמן דו-חמצני ברמה המיקרוסקופית. ו. בסרטון שלפניך שוטר בהודו מדגים כיבוי של להבה הנפלטת ממיכל גז המכיל גפ"מ בעזרת בד רטוב. הצע הסבר  מדוע בד רטוב מכבה את הבעירה של הגז.

 

הנעה של רכבים באנרגיה המופקת בשריפה של גז טבעי או בשריפה של גפ"מ

בכבישי ישראל קיימים היום רכבים רבים המונעים בדלק המורכב מגפ"מ ורכבים בודדים המונעים בדלק של גז טבעי דחוס

 CNG , Compressed Natural Gas. בהתאם, תחנות דלק רבות מאפשרות תדלוק רכבים המונעים בגפ"מ. הדלק מובל לתחנת הדלק במכלים ומאוחסן במכלים מתאימים.

 

לעומת זאת, בישראל יש תחנות דלק מעטות בהן ניתן לתדלק בגז טבעי. אבל בעולם יש פיזור גבוה יותר של תחנות דלק בהן ניתן לתדלק רכבים ב- CNG:

 

שאלה מספר 3 בכניסה לחלק מהחניונים התת קרקעיים נרשם: "אין כניסה למכוניות מונעות בגז".  קרא את הקטע . א. קבע אם היית תומך בהכנסת מכוניות ממונעות בגז ( CNG או גפ"מ) לחניון תת קרקעי או מתנגד לאפשרות זו. נמק. ב. כיצד היית מכשיר חניונים תת קרקעיים לחנייה של רכבים מונעים בגז? ג. האם היית ממליץ לרכוש רכב המונע בגז למשפחה? נמק.

 

שאלה מספר 4 גז טבעי וגפ"מ הם תערובות המשמשות כמקור אנרגיה. לפניך נתונים עבור כמות האנרגיה הנפלטת בשריפה של 1 מול פחמימן: CH4(g) +  2O2(g)  →   CO2(g) + 2H2O(l)      ΔHº = - 890 kJ C3H8(g) + 5O2(g) →  3CO2(g) + 4H2O(l)      ΔHº= - 2,220 kJ C4H10(g) + 6.5O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l)    ΔHº = - 2,879 kJ א. חשב את האנרגיה הנפלטת בשריפה של 1 גרם מתאן, 1 גרם פרופאן ו-1 גרם בוטאן. פרט את חישוביך. ב. העזר במידע הנתון במבנית ובנתונים שהתקבלו בסעיף א', והסבר מדוע מומלץ להחליף גפ"מ בגז טבעי כמקור אנרגיה לתעשייה ולשימוש ביתי.