Sõltuvalt tööst või muudest elustiili aspektidest võite aeg-ajalt või regulaarselt töötada ühte või mitut liiki gaasi sisaldavate survestatud balloonidega. "Gaas" ei ole selles kontekstis lühend bensiinist, vaid viitab selle asemel mis tahes ainele gaasilises olekus, tahkes või vedelas olekus. Üks populaarne näide on süsivesinikkütusega propaan.
Aeg-ajalt peate võib-olla leidma gaasi kaalu ballooni sees. Üks toores viis selleks oleks kaaluda kõnealust gaasi sisaldav balloon, kogu gaas välja lasta ja balloon uuesti kaaluda; Väärtuste erinevus oleks gaasi mass, eeldades, et õhku ei saa mahutisse voolata ja lisada mass, mis arvutuse maha viskaks. See oleks aga ilmne keemiaressursside raiskamine.
Kas on paremat viisi? Tõepoolest, see õpetab teile soodsalt natuke füüsikat ja keemiat.
Standardne gaasiballoon
Suruõhuga gaaside balloonides ja muudes mahutites hoidmise eesmärk on selge: see võimaldab rohkem aineid transportida ja säilitada väiksemas füüsilises maht, mida oleks vaja, kui kõnealusel gaasil lubataks looduslikult jaotuda, nagu ka gaasimolekulidel ja muudel osakestel, mis moodustavad õhku ümbritsevas atmosfääris sina.
See toob paraku kaasa kompromissi: Gaaside kokkusurumine (see tähendab nende mahu vähendamine) toob kaasa a proportsionaalne rõhu tõus eeldusel, et hoitakse kõiki muid muutujaid, näiteks temperatuuri pidev. Seda uuritakse lähemalt hilisemas osas.
Gaasiballoonide siserõhk on seega kõrgem kui atmosfäärirõhk, mis on Maa pinnal 14,7 naela ruuttolli (psi) kohta. Neis sisalduvate ainete keemistemperatuurid peavad olema alla 20 kraadi (68 kraadi Fahrenheiti) et neid saaks pidada gaasideks, sest muidu jääksid need tahkised üle "toatemperatuuri" või nii.
Ideaalne gaasiseadus
Ideaalne gaasiseadus ütleb, et:
PV = nRT
kus P on surve, V on maht, n on olemasolevate gaasimoolide arv, R on konstantne ja T on temperatuur kelvinites (K). Olukorras, kus T ja n on pidevad, kuid P ja V võivad muutuda, näiteks kui gaasi sisaldavas silindris avatakse klapp, tähendab see, et P ja V on konstant kogu protsessi vältel. Sümbolites:
P1V1 = P2V2
Surugaasi mahu arvutamine
Oletame, et teil on normaalsel temperatuuril (20 C) ja rõhul (14,7 psi) hoitud lämmastikuballoon, millele on märgitud maht 29,5 L ja siserõhk 2200 psi. Kui suur on lämmastiku "looduslik" maht?
Gaasi eraldumisel hajuks see kogu keskkonda ja selle rõhk võrduks atmosfäärirõhuga. Seetõttu võite kasutada ülaltoodud seost, kus P1 = 2200 psi, V1 = 29,5 L ja P2 = 14,7 psi V leidmiseks2:
(2200) (29,5) / (14,7) = V2 = 4415 l
Gaasi massi arvutamine: kas silindri massi on vaja?
Selle gaasimahu massi arvutamiseks peate teadma selle tihedust normaalsetes tingimustes. Selle teabe saamiseks vaadake ressursside lehte.
Lämmastik (N2) molekulmass on 28,0 g / mol ja tihedus 1,17 kg / m3 = 1,17 g / l 20 ° C juures. Kuna tihedus on mass jagatud mahuga, võrdub mass mahu ja tihedusega; sel juhul:
(4415 L) (1,17 g / L) = 5165 g = 5,165 kg
- See on umbes 11,5 naela lämmastikku (1 kg = 2,204 naela).
Ja nagu näete, on küsimus silindri massi kohta eitav! Vaja on vaid praktilisi keemiateadmisi ja pisut visadust.