Glede na vaše delo ali druge vidike vašega življenjskega sloga lahko občasno ali redno delate z jeklenkami pod pritiskom, ki vsebujejo eno ali več vrst plina. "Plin" v tem kontekstu ni okrajšava za "bencin", temveč se nanaša na katero koli snov v plinastem, v nasprotju s trdnim ali tekočim stanjem. Eden od priljubljenih primerov je propan iz ogljikovodikovega goriva.
Občasno boste morda morali najti težo plina znotraj jeklenke. Eden surov način za to bi bil tehtanje jeklenke, ki vsebuje zadevni plin, izpraznitev celotnega plina in ponovno stehtanje jeklenke; razlika v vrednosti bi bila masa plina, ob predpostavki, da v posodo ne more priti zrak in bi dodala maso, ki bi odvrgla izračun. To pa bi bila očitna izguba kemičnih virov.
Ali obstaja boljši način? Dejansko vas nauči malo fizike in kemije.
Standardna plinska jeklenka
Namen shranjevanja stisnjenih plinov v jeklenkah in drugih posodah je preprost: omogoča večjo količino snovi, ki se prevaža in shrani v manjši fizični prostornine, kot bi bila potrebna, če bi se zadevni plin lahko distribuiral naravno, prav tako molekule plina in drugi delci, ki tvorijo zrak v ozračju okoli ti.
To na žalost pomeni kompromis: stiskanje plinov (to je zmanjšanje njihove prostornine) pomeni sorazmerno zvišanje tlaka ob predpostavki, da se ohranijo vse druge spremenljivke, kot je temperatura konstanten. To je nadalje raziskano v kasnejšem poglavju.
Plinske jeklenke imajo zato notranji tlak višji od atmosferskega tlaka, ki na površini Zemlje znaša 14,7 funta na kvadratni palec (psi). Snovi, ki jih vsebujejo, morajo imeti vrelišča pod 20 stopinj Celzija (68 stopinj Celzija) da bi jih lahko šteli za pline, saj bi v nasprotnem primeru ostali trdne snovi nad "sobno temperaturo" oz torej.
Zakon o idealnem plinu
Zakon o idealnem plinu določa, da:
PV = nRT
kje P je tlak, V je glasnost, n število molov plina, R je stalnica in T je temperatura v Kelvinu (K). V situaciji, v kateri T in n so stalne, vendar P in V se lahko spremeni, na primer, ko se ventil odpre v jeklenki, ki vsebuje plin, to pomeni, da je izdelek P in V je stalnica v celotnem procesu. V simbolih:
P1V1 = P2V2
Izračun prostornine stisnjenega plina
Recimo, da imate jeklenko z dušikom, shranjeno pri normalni temperaturi (20 C) in tlaku (14,7 psi), označeno s prostornino 29,5 L in notranjim tlakom 2200 psi. Kolikšna je "naravna" prostornina dušikovega plina?
Če bi se plin sprostil, bi se razpršil po okolju in njegov tlak bi postal enak atmosferskemu. Zato lahko uporabite razmerje, izpeljano zgoraj, kjer je P1 = 2.200 psi, V1 = 29,5 L in P2 = 14,7 psi, da najdemo V2:
(2.200) (29,5) / (14,7) = V2 = 4.415 L
Izračun mase plina: Ali je masa valja potrebna?
Za izračun mase te prostornine plina morate poznati njegovo gostoto v normalnih pogojih. Za te informacije glejte stran, kot je tista v virih.
Dušik (N2) ima molekulsko maso 28,0 g / mol in gostoto 1,17 kg / m3 = 1,17 g / L pri 20 C. Ker je gostota masa deljena s prostornino, je masa enaka prostornini in gostoti; v tem primeru:
(4.415 L) (1,17 g / L) = 5,165 g = 5,165 kg
- To je približno 11,5 kilograma dušika (1 kg = 2,204 lb).
In kot vidite, je odgovor na vprašanje o masi jeklenka ne! Vse, kar potrebujete, je nekaj praktičnega znanja iz kemije in malo vztrajnosti.