În funcție de jobul dvs. sau de alte aspecte ale stilului dvs. de viață, puteți lucra ocazional sau regulat cu butelii sub presiune care conțin unul sau mai multe tipuri de gaz. „Gazul” în acest context nu este scurt pentru „benzină”, ci se referă la orice substanță în stare gazoasă, spre deosebire de stare solidă sau lichidă. Un exemplu popular este combustibilul cu hidrocarburi propan.
Ocazional, poate fi necesar să găsiți greutatea gazului din interiorul buteliei. O modalitate brută de a face acest lucru ar fi cântărirea cilindrului care conține gazul în cauză, descărcarea întregului gaz și cântărirea cilindrului din nou; diferența de valori ar fi masa gazului, presupunând că nu ar putea curge aer în container și să adauge masă care ar arunca calculul. Totuși, aceasta ar fi o risipă evidentă de resurse chimice.
Există o cale mai bună? Într-adevăr, și te învață puțin fizică și chimie la chilipir.
Cilindrul standard de gaz
Scopul depozitării gazelor comprimate în butelii și alte recipiente este simplu: permite transportarea și depozitarea mai multor substanțe într-un mediu fizic mai mic. volum decât ar fi necesar dacă gazul în cauză ar fi permis să se distribuie în mod natural, la fel ca și moleculele de gaz și alte particule care formează aerul din atmosferă tu.
Din păcate, aceasta implică un compromis: comprimarea gazelor (adică reducerea volumului acestora) implică o creșterea proporțională a presiunii, presupunând că toate celelalte variabile, cum ar fi temperatura, sunt păstrate constant. Acest lucru este explorat în continuare într-o secțiune ulterioară.
Prin urmare, buteliile de gaz au presiuni interne mai mari decât presiunea atmosferică, care este de 14,7 lire pe inch pătrat (psi) la suprafața Pământului. Substanțele pe care le conțin trebuie să aibă puncte de fierbere sub 20 grade Celsius (68 grade Fahrenheit) pentru a fi considerate gaze, pentru că altfel ele ar rămâne solide peste „temperatura camerei” sau asa de.
Legea gazelor ideale
Legea gazelor ideale prevede că:
PV = nRT
Unde P este presiunea, V este volumul, n este numărul de moli de gaz prezenți, R este o constantă și T este temperatura în Kelvin (K). Într-o situație în care T și n sunt constante dar P și V se poate schimba, cum ar fi atunci când o supapă este deschisă într-o butelie care conține gaz, aceasta înseamnă că produsul de P și V este o constantă pe tot parcursul procesului. În simboluri:
P1V1 = P2V2
Calculul volumului de gaz comprimat
Să presupunem că aveți un cilindru de azot stocat la temperatura normală (20 C) și presiune (14,7 psi) marcate cu un volum de 29,5 L și o presiune internă de 2200 psi. Care este volumul „natural” de azot gazos?
Dacă gazul ar fi eliberat, s-ar dispersa în întregul mediu, iar presiunea acestuia ar deveni egală cu presiunea atmosferică. Prin urmare, puteți utiliza relația derivată mai sus în cazul în care P1 = 2.200 psi, V1 = 29,5 L și P2 = 14,7 psi pentru a găsi V2:
(2.200) (29,5) / (14,7) = V2 = 4.415 L
Calculul masei gazului: este necesară masa cilindrului?
Pentru a calcula masa acestui volum de gaz, trebuie să-i cunoașteți densitatea în condiții normale. Pentru aceste informații, consultați o pagină precum cea din resurse.
Azot (N2) are o masă moleculară de 28,0 g / mol și o densitate de 1,17 kg / m3 = 1,17 g / L la 20 C. Deoarece densitatea este masa împărțită la volum, masa este egală cu volumul de densitate; în acest caz:
(4.415 L) (1,17 g / L) = 5.165 g = 5.165 kg
- Este vorba de aproximativ 11,5 kilograme de azot (1 kg = 2,204 lb).
Și, după cum puteți vedea, răspunsul la întrebarea despre masa cilindrului este nu! Tot ce aveți nevoie este câteva cunoștințe practice de chimie și puțină perseverență.