İşinize veya yaşam tarzınızın diğer yönlerine bağlı olarak, bir veya daha fazla gaz türü içeren basınçlı tüplerle ara sıra veya düzenli olarak çalışabilirsiniz. Bu bağlamda "gaz", "benzin"in kısaltması değildir, bunun yerine katı veya sıvı haldeki gaz halindeki herhangi bir maddeyi ifade eder. Popüler bir örnek, hidrokarbon yakıt propanıdır.
Bazen silindirin içindeki gazın ağırlığını bulmanız gerekebilir. Bunu yapmanın kaba bir yolu, söz konusu gazı içeren silindiri tartmak, tüm gazı boşaltmak ve silindiri yeniden tartmaktır; değerlerdeki fark, kabın içine hava giremeyeceği ve hesaplamayı bozacak kütle ekleyemediği varsayılarak gazın kütlesi olacaktır. Ancak bu, kimyasal kaynakların açık bir israfı olacaktır.
Daha iyi bir yol var mı? Gerçekten de, pazarlıkta size biraz fizik ve kimya öğretir.
Standart Gaz Silindiri
Sıkıştırılmış gazları silindirlerde ve diğer kaplarda depolamanın amacı basittir: Daha fazla maddenin daha küçük bir fiziksel ortamda taşınmasına ve depolanmasına izin verir. Atmosferdeki havayı oluşturan gaz molekülleri ve diğer parçacıkların yaptığı gibi, söz konusu gazın kendisini doğal olarak dağıtmasına izin verilseydi, gerekenden daha fazla hacim sen.
Bu, ne yazık ki, bir takas gerektirir: Gazları sıkıştırmak (yani, hacimlerini azaltmak) bir sıcaklık gibi diğer tüm değişkenlerin tutulduğu varsayılarak basınçtaki orantılı artış sabit. Bu, daha sonraki bir bölümde daha ayrıntılı olarak incelenmiştir.
Bu nedenle gaz silindirleri, Dünya yüzeyinde inç kare başına 14,7 pound (psi) olan atmosferik basınçtan daha yüksek iç basınca sahiptir. İçerdikleri maddelerin kaynama noktaları 20 santigrat derecenin (68 Fahrenhayt derece) altında olmalıdır. gaz olarak kabul edilmeleri için, aksi takdirde "oda sıcaklığının" üzerinde katı kalırlar veya yani.
İdeal Gaz Yasası
İdeal gaz yasası şunu belirtir:
PV = nRT
nerede P basınç mı, V hacimdir, n mevcut gazın mol sayısıdır, $ bir sabittir ve T Kelvin (K) cinsinden sıcaklıktır. olduğu bir durumda T ve n sabit ama P ve V gaz içeren bir silindirde bir valf açıldığında olduğu gibi değişebilir, bu, ürünün P ve V süreç boyunca sabittir. Sembollerde:
P1V1 = P2V2
Sıkıştırılmış Gaz Hacmini Hesaplama
Diyelim ki normal sıcaklıkta (20 C) ve basınçta (14,7 psi) 29,5 L hacim ve 2,200 psi iç basınçla etiketlenmiş bir nitrojen silindiriniz var. Azot gazının "doğal" hacmi nedir?
Gaz serbest bırakılırsa, çevreye dağılır ve basıncı atmosfer basıncına eşit olur. Bu nedenle, yukarıda türetilen ilişkiyi kullanabilirsiniz, burada P1 = 2.200 psi, V1 = 29,5 L ve P2 = 14.7 psi V'yi bulmak için2:
(2,200)(29,5)/(14,7) = V2 = 4.415 L
Gazın Kütlesinin Hesaplanması: Silindirin Kütlesi Gerekli mi?
Bu gaz hacminin kütlesini hesaplamak için normal şartlar altında yoğunluğunu bilmeniz gerekir. Bu bilgi için kaynaklardaki gibi bir sayfaya bakın.
Azot (N2) 28.0 g/mol moleküler kütleye ve 1.17 kg/m yoğunluğa sahiptir3 = 20 C'de 1,17 g/L. Yoğunluk kütle bölü hacme eşit olduğundan, kütle hacim çarpı yoğunluktur; bu durumda:
(4.415 L)(1.17 g/L) = 5.165 g = 5.165 kg
- Bu, yaklaşık 11.5 pound nitrojendir (1 kg = 2.204 lb).
Ve gördüğünüz gibi, silindirin kütlesi ile ilgili sorunun cevabı hayır! Tek ihtiyacınız olan biraz pratik kimya bilgisi ve biraz azim.