Cara Menghitung Berat Gas dalam Silinder

Tergantung pada pekerjaan Anda atau aspek lain dari gaya hidup Anda, Anda mungkin sesekali atau secara teratur bekerja dengan silinder bertekanan yang berisi satu atau lebih jenis gas. "Gas" dalam konteks ini bukan kependekan dari "bensin", melainkan mengacu pada zat apa pun dalam bentuk gas, sebagai lawan dari keadaan padat atau cair. Salah satu contoh yang populer adalah propana bahan bakar hidrokarbon.

Kadang-kadang, Anda mungkin harus mencari berat gas di dalam silinder. Salah satu cara kasar untuk melakukan ini adalah dengan menimbang silinder yang berisi gas yang bersangkutan, membuang semua gas dan menimbang silinder lagi; perbedaan nilai akan menjadi massa gas, dengan asumsi tidak ada udara yang bisa mengalir ke dalam wadah dan menambahkan massa yang akan membuang perhitungan. Ini, bagaimanapun, akan menjadi pemborosan yang jelas dari sumber daya kimia.

Apakah ada cara yang lebih baik? Memang, dan itu mengajarkan Anda sedikit fisika dan kimia dalam tawar-menawar.

Tujuan menyimpan gas terkompresi dalam silinder dan wadah lainnya sangat sederhana: Memungkinkan lebih banyak zat untuk diangkut dan disimpan dalam wadah fisik yang lebih kecil. volume daripada yang diperlukan jika gas tersebut dibiarkan menyebar sendiri secara alami, seperti halnya molekul gas dan partikel lain yang membentuk udara di atmosfer sekitar. kamu.

Sayangnya, ini memerlukan trade-off: Mengompresi gas (yaitu, mengurangi volumenya) memerlukan a peningkatan proporsional dalam tekanan, dengan asumsi semua variabel lain, seperti suhu, ditahan konstan. Ini dieksplorasi lebih lanjut di bagian selanjutnya.

Oleh karena itu, tabung gas memiliki tekanan internal yang lebih tinggi daripada tekanan atmosfer, yaitu 14,7 pon per inci persegi (psi) di permukaan bumi. Zat yang dikandungnya harus memiliki titik didih di bawah 20 derajat Celcius (68 derajat Fahrenheit) untuk dianggap gas, karena jika tidak, mereka akan tetap padat di atas "suhu kamar" atau begitu.

Hukum gas ideal menyatakan bahwa:

PV = nRT

dimana P adalah tekanan, V adalah volumenya, tidak adalah jumlah mol gas yang ada, R adalah konstanta dan T adalah suhu dalam Kelvin (K). Dalam situasi di mana T dan tidak konstan tapi P dan V dapat berubah, seperti ketika katup dibuka dalam silinder yang berisi gas, ini berarti bahwa produk dari P dan V adalah konstan sepanjang proses. Dalam simbol:

P₁V₁ = P₂V₂

Katakanlah Anda memiliki tabung nitrogen yang disimpan pada suhu normal (20 C) dan tekanan (14,7 psi) berlabel volume 29,5 L dan tekanan internal 2.200 psi. Berapa volume "alami" gas nitrogen?

Jika gas dilepaskan, ia akan menyebar ke seluruh lingkungan, dan tekanannya akan menjadi sama dengan tekanan atmosfer. Oleh karena itu Anda dapat menggunakan hubungan yang diturunkan di atas di mana P₁ = 2.200 psi, V₁ = 29,5 L dan P₂ = 14,7 psi untuk mencari V₂:

(2.200)(29,5)/(14,7) = V₂ = 4.415 L

Untuk menghitung massa volume gas ini, Anda perlu mengetahui kerapatannya dalam kondisi normal. Untuk informasi ini, lihat halaman seperti yang ada di sumber.

Nitrogen (N₂) memiliki massa molekul 28,0 g/mol dan massa jenis 1,17 kg/m³ = 1,17 g/L pada 20 C. Karena kerapatan adalah massa dibagi volume, massa sama dengan volume dikalikan kerapatan; pada kasus ini:

(4.415 L)(1.17 g/L) = 5.165 g = 5.165 kg

• Ini sekitar 11,5 pon nitrogen (1 kg = 2,204 pon).

Dan, seperti yang Anda lihat, jawaban atas pertanyaan tentang massa silinder adalah tidak! Yang Anda butuhkan hanyalah pengetahuan kimia praktis dan sedikit ketekunan.