シリンダー内のガスの重量を計算する方法

仕事やライフスタイルの他の側面に応じて、1つまたは複数の種類のガスを含む加圧シリンダーを時折または定期的に使用する場合があります。 この文脈での「気体」は「ガソリン」の略ではなく、固体または液体の状態ではなく、気体の状態の物質を指します。 人気のある例の1つは、炭化水素燃料のプロパンです。

場合によっては、シリンダー内のガスの重量を見つける必要があります。 これを行うための大まかな方法​​の1つは、問題のガスを含むシリンダーの重量を測定し、すべてのガスを排出して、シリンダーの重量を再度測定することです。 値の違いは、空気がコンテナに流れ込むことができず、計算を妨げる質量を追加すると仮定した場合のガスの質量になります。 しかし、これは明らかに化学資源の浪費になります。

もっと良い方法はありますか？ 確かに、そしてそれはあなたに掘り出し物であなたに少しの物理学と化学を教えます。

圧縮ガスをシリンダーやその他の容器に保管する目的は簡単です。これにより、より多くの物質をより小さな物理的物質に輸送して保管することができます。 問題のガスが自然に分布することを許可された場合に必要とされるよりも多くの量。周囲の大気中の空気を構成するガス分子やその他の粒子も同様です。 君は。

残念ながら、これにはトレードオフが伴います。ガスの圧縮（つまり、ガスの体積の減少）には、 温度などの他のすべての変数が保持されていると仮定すると、圧力の比例的な増加 絶え間ない。 これについては、後のセクションで詳しく説明します。

したがって、ガスボンベの内圧は大気圧よりも高く、地球の表面では14.7ポンド/平方インチ（psi）です。 それらに含まれる物質は、摂氏20度（華氏68度）未満の沸点を持っている必要があります ガスと見なされるためには、そうでなければ「室温」以上で固体のままであるか、 そう。

理想気体の法則は次のように述べています。

PV = nRT

どこ P 圧力です、 V ボリュームです、 n 存在するガスのモル数です。 R は定数であり、 T はケルビン（K）単位の温度です。 の状況で T そして n 一定ですが P そして V ガスを含むシリンダーでバルブが開いたときなど、変化する可能性があります。これは、 P そして V プロセス全体で一定です。 記号で：

P₁V₁ = P₂V₂

常温（20°C）と圧力（14.7 psi）で貯蔵された窒素のシリンダーがあり、体積が29.5 L、内圧が2,200psiであるとします。 窒素ガスの「自然な」量はどれくらいですか？

ガスが放出されると、環境全体に拡散し、その圧力は大気圧と等しくなります。 したがって、上記で導出された関係を使用できます。ここで、P₁ = 2,200 psi、V₁ = 29.5LおよびP₂ = Vを見つけるには14.7psi₂:

（2,200）（29.5）/（14.7）= V₂ = 4,415 L

この体積のガスの質量を計算するには、通常の条件下での密度を知る必要があります。 この情報については、リソースにあるようなページを参照してください。

窒素（N₂）の分子量は28.0 g / mol、密度は1.17 kg / mです。³ = 20Cで1.17g / L。 密度は質量を体積で割ったものであるため、質量は体積と密度の積に等しくなります。 この場合：

（4,415 L）（1.17 g / L）= 5,165 g = 5.165 kg

• これは約11.5ポンドの窒素（1 kg = 2.204ポンド）です。

そして、あなたが見ることができるように、シリンダーの質量についての質問への答えはノーです！ 必要なのは、実用的な化学の知識と少しの忍耐力だけです。