როგორ გამოვყოთ გაზის წონა ცილინდრში

თქვენი სამუშაოდან ან თქვენი ცხოვრების სხვა ასპექტებიდან გამომდინარე, შეიძლება ზოგჯერ ან რეგულარულად იმუშაოთ წნევით დაჭრილ ბალონებთან, რომლებიც შეიცავს ერთ ან რამდენიმე სახის გაზს. ”გაზი” ამ კონტექსტში არ არის შემოკლებული ”ბენზინი”, მაგრამ ამის ნაცვლად აღნიშნავს აირზე მომუშავე ნებისმიერ ნივთიერებას, მყარი ან თხევადი მდგომარეობისგან განსხვავებით. ერთ-ერთი პოპულარული მაგალითია ნახშირწყალბადების საწვავის პროპანი.

ზოგჯერ შეიძლება დაგჭირდეთ ბალონის შიგნით გაზის წონის პოვნა. ამის ერთ-ერთი უხეში გზა იქნება ბალონის აწონვა, რომელიც შეიცავს გაზს, ყველა გაზის გამოყოფა და ბალონის კვლავ წონა; მნიშვნელობებში განსხვავება იქნება გაზის მასა, თუ ჩავთვლით, რომ ჰაერი არ ჩაედინება კონტეინერში და დაამატებს მასას, რომელიც აგდებს გამოანგარიშებას. ამასთან, ეს იქნება ქიმიური რესურსების აშკარა გაფლანგვა.

არსებობს უკეთესი გზა? მართლაც, და ის ასწავლის ცოტა ფიზიკასა და ქიმიას გარიგების დროს.

ცილინდრებში და სხვა კონტეინერებში შეკუმშული გაზების შენახვის მიზანი მარტივია: ის საშუალებას აძლევს მეტ ნივთიერებას ტრანსპორტირება და შენახვა უფრო მცირე ზომის ფიზიკურ მოცულობა, ვიდრე საჭირო იქნებოდა, თუ მოცემულ გაზს ბუნებრივად უნდა განაწილებულიყო, ისევე როგორც გაზის მოლეკულები და სხვა ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ჰაერს ატმოსფეროში. შენ

სამწუხაროდ, ეს ურთიერთგაცვლას გულისხმობს: გაზების შეკუმშვა (ანუ მათი მოცულობის შემცირება) იწვევს ა წნევის პროპორციული ზრდა, თუ ვიცავთ ყველა სხვა ცვლადს, მაგალითად ტემპერატურას მუდმივი ეს შემდგომ ნაწილშია შესწავლილი.

გაზის ბალონებს აქვთ შიდა წნევა უფრო მაღალი ვიდრე ატმოსფერული წნევა, რაც დედამიწის ზედაპირზე 14,7 ფუნტია კვადრატულ დიუმზე (psi). მათში შემავალ ნივთიერებებს უნდა ჰქონდეთ დუღილის წერტილები 20 გრადუს ცელსიუსზე დაბალი (68 გრადუსი ფარენგეიტი) გაზებად რომ ჩაითვალოს, წინააღმდეგ შემთხვევაში ისინი მყარი დარჩებიან "ოთახის ტემპერატურაზე" ან ისე.

გაზის იდეალური კანონი ამბობს, რომ:

PV = nRT

სად პ არის წნევა, ვ არის მოცულობა, ნ არის მოლების გაზის რაოდენობა, რ არის მუდმივი და თ არის ტემპერატურა კელვინში (K). სიტუაციაში, რომელშიც თ და ნ მუდმივია მაგრამ პ და ვ შეიძლება შეიცვალოს, მაგალითად, როდესაც სარქველი იხსნება გაზის შემცველ ცილინდრში, ეს ნიშნავს, რომ პროდუქტი პ და ვ მთელი პროცესის განმავლობაში მუდმივია. სიმბოლოებში:

პ₁ვ₁ = პ₂ვ₂

თქვით, რომ გაქვთ აზოტის ცილინდრი ნორმალურ ტემპერატურაზე (20 C) და წნევაზე (14,7 psi), ეტიკეტირებული 29,5 ლ მოცულობით და შიდა წნევით 2200 psi. რა არის აზოტის გაზის „ბუნებრივი“ მოცულობა?

გაზი რომ გაათავისუფლონ, ის დაიფანტება მთელ გარემოში და მისი წნევა გახდება ატმოსფერული წნევის ტოლი. ამიტომ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ზემოთ მიღებული ურთიერთობა, სადაც P₁ = 2,200 psi, V₁ = 29,5 ლ და პ₂ = 14,7 psi V– ს მოსაძებნად₂:

(2,200) (29,5) / (14,7) = ვ₂ = 4,415 ლ

გაზის ამ მოცულობის მასის გამოსათვლელად, საჭიროა იცოდეთ მისი სიმკვრივე ნორმალურ პირობებში. ამ ინფორმაციისთვის მიმართეთ ისეთ გვერდს, როგორიცაა რესურსის გვერდი.

აზოტი (N₂) აქვს მოლეკულური მასა 28,0 გ / მოლ და სიმკვრივე 1,17 კგ / მ³ = 1,17 გ / ლ 20 გრადუსზე მას შემდეგ, რაც სიმკვრივე იყოფა მასაზე, მასა ტოლია მოცულობაზე სიმკვრივეზე; ამ შემთხვევაში:

(4,415 ლ) (1,17 გ / ლ) = 5,165 გ = 5,165 კგ

• ეს არის დაახლოებით 11.5 ფუნტი აზოტი (1 კგ = 2.204 ფუნტი).

და, როგორც ხედავთ, პასუხი კითხვაზე ცილინდრის მასაზე უარყოფითია! თქვენ გჭირდებათ პრაქტიკული ქიმიის ცოდნა და ცოტა გამძლეობა.