Munkájától vagy életstílusának egyéb aspektusaitól függően alkalmanként vagy rendszeresen dolgozhat egy vagy többféle gázt tartalmazó nyomás alatt álló palackokkal. A "gáz" ebben az összefüggésben nem rövidül a "benzin" kifejezéssel, hanem minden olyan anyagra utal, amely gáznemű, szemben a szilárd vagy folyékony állapotban. Az egyik népszerű példa a szénhidrogén üzemanyag-propán.
Előfordulhat, hogy meg kell találnia a gáz súlyát a palack belsejében. Ennek egyik nyers módja az lenne, ha megmérnék a szóban forgó gázt tartalmazó palackot, az egész gázt ürítenék és újra mérnék a palackot; az értékek különbsége a gáz tömege lenne, feltéve, hogy levegő nem folyhat be a tartályba, és hozzáadhat olyan tömeget, amely eldobja a számítást. Ez azonban a vegyi erőforrások nyilvánvaló pazarlása lenne.
Van jobb módszer? Valóban, és megtanít egy kis fizikára és kémiára az alku során.
A szokásos gázpalack
A sűrített gázok palackokban és egyéb tartályokban történő tárolásának célja egyértelmű: Lehetővé teszi több anyag szállítását és tárolását egy kisebb fizikai térfogat, mint amire szükség lenne, ha a szóban forgó gáznak természetes úton eloszlana, csakúgy, mint a körülötte lévő légkörben lévő gázmolekulák és egyéb részecskék. Ön.
Ez sajnos kompromisszumot von maga után: A gázok összenyomásával (vagyis térfogatuk csökkentésével) a a nyomás arányos növekedése, feltéve, hogy az összes többi változó, például a hőmérséklet megmarad állandó. Ezt egy későbbi szakaszban vizsgáljuk tovább.
A gázpalackok belső nyomása tehát magasabb, mint a légköri nyomás, ami 14,7 font / négyzet hüvelyk (psi) a Föld felszínén. A bennük lévő anyagok forráspontjának 20 Celsius-fok (68 Fahrenheit fok) alatt kell lennie gázoknak tekinthetők, mert különben "szobahőmérséklet" vagy így.
Az ideális gáztörvény
Az ideális gáztörvény kimondja:
PV = nRT
hol P a nyomás, V a hangerő, n a jelenlévő gázmólok száma, R állandó és T a hőmérséklet Kelvinben (K). Olyan helyzetben, amelyben T és n állandóak, de P és V megváltozhat, például amikor egy szelepet nyitnak egy gáztartalmú palackban, ez azt jelenti, hogy a P és V állandó az egész folyamat során. Jelképekkel:
P1V1 = P2V2
A sűrített gáz térfogatának kiszámítása
Tegyük fel, hogy van egy normál hőmérsékleten (20 C) és nyomáson (14,7 psi) tárolt nitrogénpalack 29,5 l térfogattal és 2200 psi belső nyomással. Mennyi a nitrogéngáz "természetes" térfogata?
Ha a gáz felszabadulna, az szétszóródna a környezetben, és nyomása megegyezne a légköri nyomással. Ezért használhatja a fent levezetett összefüggést, ahol P1 = 2200 psi, V1 = 29,5 L és P2 = 14,7 psi a V meghatározásához2:
(2200) (29,5) / (14,7) = V2 = 4415 L
A gáz tömegének kiszámítása: Szükség van-e a henger tömegére?
E gázmennyiség tömegének kiszámításához ismernie kell annak sűrűségét normál körülmények között. Ehhez az információhoz keressen fel egy olyan oldalt, mint például az erőforrások.
Nitrogén (N2) molekulatömege 28,0 g / mol, sűrűsége 1,17 kg / m3 = 1,17 g / l 20 C-on. Mivel a sűrűség tömeg osztva térfogattal, a tömeg megegyezik a térfogat és a sűrűség szorzatával; ebben az esetben:
(4 415 L) (1,17 g / L) = 5 165 g = 5,165 kg
- Ez körülbelül 11,5 font nitrogén (1 kg = 2,204 font).
És amint láthatja, a henger tömegével kapcsolatos kérdésre nemleges a válasz! Csak praktikus kémiai ismeretekre és egy kis kitartásra van szükséged.