Atkarībā no darba vai citiem dzīvesveida aspektiem jūs laiku pa laikam vai regulāri varat strādāt ar spiediena baloniem, kas satur vienu vai vairākus gāzes veidus. "Gāze" šajā kontekstā nav saīsinājums no "benzīns", bet tā vietā attiecas uz jebkuru vielu gāzveida stāvoklī, nevis cietā vai šķidrā stāvoklī. Viens populārs piemērs ir ogļūdeņraža degvielas propāns.
Reizēm var nākties atrast gāzes svaru cilindra iekšpusē. Viens neapstrādāts veids, kā to izdarīt, būtu nosvērt balonu ar attiecīgo gāzi, izvadīt visu gāzi un vēlreiz nosvērt balonu; vērtību atšķirība būtu gāzes masa, pieņemot, ka tvertnē nevar ieplūst gaiss un pievienotu masu, kas izmestu aprēķinu. Tomēr tas būtu acīmredzams ķīmisko resursu izšķiešana.
Vai ir kāds labāks veids? Patiešām, un tas kauliņā iemāca nedaudz fizikas un ķīmijas.
Standarta gāzes balons
Saspiestu gāzu glabāšana cilindros un citos traukos ir vienkārša: tas ļauj vairāk vielas transportēt un uzglabāt mazākā fiziskā telpā. nekā tas būtu vajadzīgs, ja attiecīgajai gāzei ļautu dabiski izplatīties, tāpat kā gāzes molekulām un citām daļiņām, kas veido gaisu apkārtējā atmosfērā jūs.
Diemžēl tas nozīmē kompromisu: Gāzu saspiešana (tas ir, to apjoma samazināšana) nozīmē a proporcionāls spiediena pieaugums, pieņemot, ka tiek turēti visi citi mainīgie, piemēram, temperatūra nemainīgs. Tas tiek pētīts tālāk nākamajā sadaļā.
Tāpēc gāzes balonu iekšējais spiediens ir augstāks par atmosfēras spiedienu, kas ir 14,7 mārciņas uz kvadrātcollu (psi) uz Zemes virsmas. Tajās esošo vielu viršanas temperatūrai jābūt zemākai par 20 grādiem pēc Celsija (68 grādiem pēc Fārenheita) lai tās uzskatītu par gāzēm, jo pretējā gadījumā tās paliek cietas, pārsniedzot "istabas temperatūru" vai tātad.
Ideālā gāzes likums
Ideāls gāzes likums nosaka, ka:
PV = nRT
kur P ir spiediens, V ir tilpums, n ir klātesošās gāzes molu skaits, R ir nemainīgs un T ir temperatūra Kelvinos (K). Situācijā, kurā T un n ir nemainīgi, bet P un V var mainīties, piemēram, atverot vārstu gāzi saturošā balonā, tas nozīmē, ka produkts P un V ir konstante visā procesā. Simbolos:
P1V1 = P2V2
Saspiestās gāzes tilpuma aprēķināšana
Pieņemsim, ka jums ir slāpekļa balons, kas uzglabāts normālā temperatūrā (20 C) un spiedienā (14,7 psi), marķēts ar 29,5 L tilpumu un 2200 psi iekšējo spiedienu. Kāds ir slāpekļa gāzes "dabiskais" tilpums?
Ja gāze tiktu izdalīta, tā izkliedētos visā vidē, un tās spiediens kļūtu vienāds ar atmosfēras spiedienu. Tāpēc jūs varat izmantot iepriekš iegūtās attiecības, kur P1 = 2200 psi, V1 = 29,5 L un P2 = 14,7 psi, lai atrastu V2:
(2200) (29,5) / (14,7) = V2 = 4415 l
Gāzes masas aprēķināšana: vai ir nepieciešama balona masa?
Lai aprēķinātu šī gāzes tilpuma masu, jums jāzina tā blīvums normālos apstākļos. Lai iegūtu šo informāciju, apmeklējiet tādu lapu kā resursi.
Slāpeklis (N2) molekulmasa ir 28,0 g / mol un blīvums 1,17 kg / m3 = 1,17 g / L pie 20 ° C. Tā kā blīvums ir masa dalīta ar tilpumu, masa ir vienāda ar tilpumu un blīvumu; šajā gadījumā:
(4415 l) (1,17 g / l) = 5,165 g = 5,165 kg
- Tas ir apmēram 11,5 mārciņas slāpekļa (1 kg = 2,204 lb).
Un, kā redzat, atbilde uz jautājumu par cilindra masu ir nē! Viss, kas jums nepieciešams, ir dažas praktiskas zināšanas ķīmijā un neliela neatlaidība.