Посочена е относителната плътност на газовете. Плътност на газа: абсолютна и относителна

Природният газ е смес от предимно въглеводородни газове, които се срещат в недрата под формата на отделни находища и находища, както и в разтворена форма в нефтени залежи или под формата на така наречените "газови шапки". Основните физични и химични свойства на природния газ са:

Плътността на газовете е масата на веществото на единица обем - g ​​/ cm 3. За практически цели се използва относителната плътност на газа спрямо въздуха, т.е. съотношението на плътността на газа към плътността на въздуха. С други думи, това е индикатор за това колко газ е по-лек или по-тежък от въздуха:

където ρ при стандартни условия е 1,293 kg / m 3;

Относителната плътност на метана е 0,554, на етана е 1,05, а на пропана е 1,55. Ето защо битовият газ (пропан) в случай на изтичане се натрупва в сутерена на къщите, образувайки там експлозивна смес.

Топлина на изгаряне

Калоричността или калоричната стойност е количеството топлина, което се отделя при пълното изгаряне на 1 m 3 газ. Средно е 35160 kJ / m 3 (килоджаули на 1 m 3).

Газова разтворимост

Разтворимост в масло

Разтворимостта на газ в нефт зависи от налягането, температурата и състава на нефта и газа. С увеличаване на налягането се увеличава и разтворимостта на газа. С повишаване на температурата разтворимостта на газа намалява. Газовете с ниско молекулно тегло се разтварят по-трудно в масла, отколкото по-мазните.

С увеличаване на плътността на маслото, т.е. тъй като съдържанието на високомолекулни съединения в него се увеличава, разтворимостта на газа в него намалява.

Индикатор за разтворимостта на газ в нефт е газовият фактор - G, който показва количеството газ в 1 m 3 (или 1 тон) дегазиран нефт. Измерва се в m 3 / m 3 или m 3 / t.

Според този показател депозитите се разделят на:

1) масло - G<650 м 3 /м 3 ;

2) масло с газова шапка - G-650 - 900 m 3 / m 3;

3) газов кондензат - G>900 m 3 /m 3.

Разтворимост на вода в сгъстен газ

Водата се разтваря в сгъстен газ при високо налягане. Това налягане позволява да се движи водата в почвата не само в течна, но и в газова фаза, което осигурява нейната по-голяма подвижност и пропускливост през скалите. С увеличаване на минерализацията на водата, нейната разтворимост в газа намалява.

Разтворимост на течни въглеводороди в сгъстен газ

Течните въглеводороди се разтварят добре в сгъстени газове, създавайки газови кондензатни смеси. Това създава възможност за пренос (миграция) на течните въглеводороди в газовата фаза, осигурявайки по-лесен и бърз процес на придвижването му през скалната маса.

С повишаване на налягането и температурата разтворимостта на течните въглеводороди в газ се увеличава.

Свиваемост

Свиваемостта на образувания газ е много важно свойство на природните газове. Обемът на газа в резервоарни условия е 2 порядъка (т.е. приблизително 100 пъти) по-малък от неговия обем при стандартни условия на земната повърхност. Това е така, защото газът има висока степен на свиваемост при високи налягания и температури.

Степента на свиваемост се описва от гледна точка на съотношението на обема на газа в резервоара, което е отношението на обема на газа в условията на резервоара към обема на същото количество газ при атмосферни условия.

Образуването на кондензат е тясно свързано с явленията на свиваемостта на газовете и разтворимостта на течните въглеводороди в тях. В резервоарни условия, с увеличаване на налягането, течните компоненти преминават в газообразно състояние, образувайки "разтворен в газ нефт" или газов кондензат. Когато налягането падне, процесът протича в обратна посока, т.е. частична кондензация на газ (или пара) в течно състояние. Следователно по време на производството на газ кондензатът също се извлича на повърхността.

Кондензатен фактор

Коефициентът на кондензат - CF - е количеството на суровия кондензат в cm 3 за 1 m3 отделен газ.

Правете разлика между суров и стабилен кондензат. Суровият кондензат е течна фаза, в която са разтворени газообразни компоненти.

Стабилен кондензат се получава от суровината чрез нейното дегазиране. Състои се само от течни въглеводороди - пентан и по-високи.

При стандартни условия газовите кондензати са безцветни течности с плътност 0,625 - 0,825 g / cm 3 с начална точка на кипене от 24 0 C до 92 0 C. Повечето от фракциите имат точка на кипене до 250 0 C.

Плътността обикновено се нарича такова физическо количество, което определя съотношението на масата на обект, вещество или течност към обема, който заемат в пространството. Нека да поговорим за това какво е плътност, как се различава плътността на тялото и материята и как (използвайки каква формула) да намерим плътността във физиката.

Видове плътност

Трябва да се изясни, че плътността може да бъде разделена на няколко вида.

В зависимост от обекта на изследване:

• Плътността на тялото - за еднородните тела - е прякото съотношение на масата на тялото към неговия обем, зает в пространството.
• Плътността на веществото е плътността на телата, състоящи се от това вещество. Плътността на веществата е постоянна. Има специални таблици, в които е посочена плътността на различни вещества. Например, плътността на алуминия е 2,7 * 103 kg / m 3. Като знаем плътността на алуминия и масата на тялото, което е направено от него, можем да изчислим обема на това тяло. Или знаейки, че тялото се състои от алуминий и знаейки обема на това тяло, можем лесно да изчислим масата му. Как да намерим тези стойности, ще разгледаме малко по-късно, когато изведем формула за изчисляване на плътността.
• Ако тялото се състои от няколко вещества, тогава за да се определи неговата плътност, е необходимо да се изчисли плътността на неговите части за всяко вещество поотделно. Тази плътност се нарича средна плътност на тялото.

В зависимост от порьозността на веществото, от което е изградено тялото:

• Истинската плътност е плътността, която се изчислява, без да се вземат предвид кухините в тялото.
• Специфичното тегло - или привидната плътност - е това, което се изчислява, като се вземат предвид кухините на тяло, състоящо се от поресто или ронливо вещество.

И така, как намирате плътността?

Формула за плътност

Формулата, която помага да се намери плътността на тялото, е следната:

• p = m / V, където p е плътността на веществото, m е масата на тялото, V е обемът на тялото в пространството.

Ако изчислим плътността на определен газ, тогава формулата ще изглежда така:

• p \u003d M / V m p е плътността на газа, M е моларната маса на газа, V m е моларният обем, който при нормални условия е 22,4 l / mol.

Пример: масата на едно вещество е 15 кг, то заема 5 литра. Каква е плътността на материята?

Решение: Заменете стойностите във формулата

• p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Отговор: плътността на веществото е 3 kg / l

Единици за плътност

Освен да знаете как да намерите плътността на тяло и вещество, е необходимо да знаете и единиците за измерване на плътността.

• За твърди вещества - kg / m 3, g / cm 3
• За течности - 1 g / l или 10 3 kg / m 3
• За газове - 1 g / l или 10 3 kg / m 3

Можете да прочетете повече за единиците за плътност в нашата статия.

Как да намерите плътност у дома

За да намерите плътността на тяло или вещество у дома, ще ви трябва:

1. Везни;
2. сантиметър, ако тялото е твърдо;
3. Съд, ако искате да измерите плътността на течност.

За да намерите плътността на тялото у дома, трябва да измерите обема му със сантиметър или съд и след това да поставите тялото на везната. Ако измервате плътността на течност, не забравяйте да извадите масата на съда, в който сте излели течността, преди да изчислите. Много по-трудно е да се изчисли плътността на газовете у дома, препоръчваме да използвате готови таблици, в които вече са посочени плътностите на различните газове.

ρ = m (газ) / V (газ)

D по Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Ето защо:
D по въздуха. = M (газ X) / 29

Динамичен и кинематичен вискозитет на газа.

Вискозитетът на газовете (явлението вътрешно триене) е появата на сили на триене между газови слоеве, движещи се един спрямо друг успоредно и с различни скорости.
Взаимодействието на два слоя газ се разглежда като процес, при който импулсът се прехвърля от един слой в друг.
Силата на триене на единица площ между два слоя газ, равна на импулса, предаван за секунда от слой на слой през единица площ, се определя от Закон на Нютон:

Градиент на скоростта в посока, перпендикулярна на посоката на движение на газовите слоеве.
Знакът минус показва, че импулсът се пренася в посока на намаляваща скорост.
- динамичен вискозитет.
, където
е плътността на газа,
- средна аритметична скорост на молекулите,
е средният свободен път на молекулите.

Кинематичен коефициент на вискозитет.

Критични параметри на газа: Ткр, Ркр.

Критичната температура е температурата, над която при каквото и да е налягане газът не може да премине в течно състояние. Налягането, необходимо за втечняване на газ при критична температура, се нарича критично налягане. Дадени параметри на газа.Дадените параметри са безразмерни величини, които показват колко пъти действителните параметри на състоянието на газа (налягане, температура, плътност, специфичен обем) са по-големи или по-малки от критичните:

Добив и подземно съхранение на газ.

Плътност на газа: абсолютна и относителна.

Плътността на газа е една от най-важните му характеристики. Говорейки за плътността на газ, обикновено се има предвид неговата плътност при нормални условия (т.е. при температура и налягане). Освен това често се използва относителната плътност на газа, под която се разбира отношението на плътността на даден газ към плътността на въздуха при същите условия. Лесно е да се види, че относителната плътност на газа не зависи от условията, в които се намира, тъй като според законите на газообразното състояние обемите на всички газове се променят с промени в налягането и температурата в същото начин.

Абсолютната плътност на газ е масата на 1 литър газ при нормални условия. Обикновено за газове се измерва в g / l.

ρ = m (газ) / V (газ)

Ако вземем 1 мол газ, тогава:

а моларната маса на газ може да се намери чрез умножаване на плътността по моларния обем.

Относителната плътност D е стойност, която показва колко пъти газът X е по-тежък от газа Y. Изчислява се като съотношението на моларните маси на газовете X и Y:

D по Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Често за изчисления се използват относителните плътности на газовете за водород и за въздух.

Относителна плътност на газа X за водород:

D от H2 = M (газ X) / M (H2) = M (газ X) / 2

Въздухът е смес от газове, така че за него може да се изчисли само средната моларна маса.

Стойността му се приема като 29 g/mol (въз основа на приблизителния среден състав).
Ето защо:
D по въздуха. = M (газ X) / 29

Плътността на газа B (pw, g / l) се определя чрез претегляне (mv) на малка стъклена колба с известен обем с газ (фиг. 274, а) или газов пикнометър (виж фиг. 77), като се използва формулата

където V е обемът на конуса (5 - 20 ml) или пикнометъра.

Конусът се претегля два пъти: първо се вакуумира и след това се пълни с изследвания газ. Чрез разликата в стойностите на 2 получени маси се установява масата на газа mv, g. При пълнене на конуса с газ се измерва неговото налягане, а при претегляне температурата на околната среда, която се приема като температурата на газа в конуса. Намерените стойности на p и T на газа позволяват да се изчисли плътността на газа при нормални условия (0 ° C; около 0,1 MPa).

За да се намали корекцията за загубата на маса на конус с газ във въздуха, когато се претегля като контейнер, запечатан конус с точно същия обем се поставя на другото рамо на везната.

Ориз. 274. Уреди за определяне на плътността на газ: конусовидни (а) и течни (б) и живачни (в) ефуиометри

Повърхността на този конус се третира (почиства) всеки път точно по същия начин, както тази, претеглена с газ.

По време на процеса на евакуация конусът леко се нагрява, оставяйки го свързан към вакуумната система за няколко часа, тъй като останалият въздух и влагата се отстраняват трудно. Вакуумният конус може да промени обема си поради компресия на стените от атмосферното налягане. Грешката при определяне на плътността на леките газове от такова компресиране може да достигне 1%. В някои случаи относителната плътност dv също се определя за газ, т.е. съотношението на плътността на даден газ p към плътността на друг газ, избран като стандарт p0, взет при същата температура и налягане:

където Mv и Mo са съответно моларните маси на изследвания газ B и стандарта, например въздух или водород, g / mol.

Следователно за водород M0 = 2,016 g/mol

От това съотношение можете да определите моларната маса на газа, ако го приемем за идеално.

Бърз метод за определяне на плътността на газ е да се измери продължителността на изтичането му от малък отвор под налягане, което е пропорционално на скоростта на изтичане.

където τv и τo ~ времето на изтичане съответно на газ B и въздух.

Измерването на плътността на газа по този метод се извършва с лентата на ефузиометъра (фиг. 274.6) - широк цилиндър b с височина около 400 mm, вътре в който има съд 5 с основа 7, снабден с отвори за входа и изход на течността. Съд 5 има две маркировки М1 и М2 за отчитане на обема газ, чието време се наблюдава. Клапан 3 служи за вход на газ, а клапан 2 - за изпускане през капиляр 1. Термометър 4 контролира температурата на газа.

Определянето на плътността на газа чрез скоростта на изтичане се извършва по следния начин. Цилиндър b е пълен с течност, в която газът е почти неразтворим, така че съд 5 също е пълен над марката M2. След това през крана 3 течността се изстисква от съда 5 от изследвания газ под маркировката M1 и цялата течност трябва да остане в цилиндъра. След това, след затваряне на клапан 3, клапан 2 се отваря и излишният газ се оставя да излезе през капиляр 1. Веднага щом течността достигне маркировката M1, хронометърът се включва. Течността, измествайки газа, постепенно се издига до марката M2. В момента, в който менискусът на течността докосне марката M2, хронометърът се изключва. Опитът се повтаря 2-3 пъти. Подобни операции се извършват с въздух, като съдът 5 се измива добре с него от остатъците от изпитвания газ. Различните наблюдения на продължителността на изтичането на газ не трябва да се различават с повече от 0,2 - 0,3 s.

Ако е невъзможно да се избере течност за изследвания газ, в който би бил слабо разтворим, се използва живачен ефузионен метър (фиг. 274, c). Състои се от стъклен съд 4 с трипътен кран 1 и резервоар 5, пълен с живак. Съд 4 се намира в стъклен съд 3, който функционира като термостат. Газът се вкарва през клапан 1 в съд 4, измествайки живака под маркировката M1. Тестовият газ или въздух се освобождава през капиляра 2, повдигайки изравняващия съд 5. По-чувствителни устройства за определяне на плътността на газовете са хидрометърът Stock (фиг. 275, а) и газовите везни

Сток Алфред (1876-1946) - немски неорганичен химик и анализатор.

В хидрометъра Stock единият край на кварцовата тръба се надува в тънкостенна топка 1 с диаметър 30 ​​- 35 mm, пълна с въздух, а другият се издърпва в косъм 7. Малка желязна пръчка 3 е плътно изстискани вътре в тръбата.

Ориз. 275. Пръчков ареометър (а) и монтажна схема (б)

Върхът на среза с топка лежи върху опора от кварц или ахат. Тръбата с топката се поставя в кварцов съд 5 с полирана кръгла запушалка. Извън съда има соленоид 6 с желязна сърцевина. С помощта на ток с различна сила, протичащ през соленоида, позицията на кобилицата се изравнява с топката, така че косата 7 да сочи точно към нулевия индикатор 8. Позицията на косата се наблюдава с помощта на телескоп или микроскоп .

Хидрометърът на стеблото е заварен към тръба 2, за да се елиминират всякакви вибрации.

Топката и тръбата са в равновесие за дадена плътност на околния газ. Ако в съд 5 един газ се замени с друг при постоянно налягане, тогава равновесието ще се наруши поради промяна в плътността на газа. За да го възстановите, е необходимо или да издърпате пръта 3 надолу с електромагнит 6, когато плътността на газа намалява, или да го оставите да се издигне нагоре, когато плътността се увеличи. Силата на тока, протичащ през соленоида, когато се достигне равновесие, е право пропорционална на промяната в плътността.

Уредът е калибриран за газове с известна плътност. Точността на хидрометъра е 0,01 - 0,1%, чувствителността е около DO "7 g, диапазонът на измерване е от 0 до 4 g / l.

Монтаж с прътов хидрометър. Стъбловият хидрометър / (Фиг.-275.6) е прикрепен към вакуумната система, така че да виси на тръбата 2 като на пружина. Коляното 3 на тръба 2 се потапя в съд на Дюар 4 с охлаждаща смес, която позволява поддържане на температура не по-висока от -80 o C за кондензация на живачни пари, ако се използва дифузионна живачна помпа за създаване на вакуум в хидрометъра. Клапан 5 свързва хидрометъра с колба, съдържаща газа, който се изследва. Капанът предпазва дифузионната помпа от излагане на изпитвания газ, а приспособлението 7 служи за фино регулиране на налягането. Цялата система е свързана към дифузионна помпа чрез тръба.

Обемът на газа се измерва с помощта на калибрирани газови барети (виж Фиг. 84) с термостатно контролирана водна риза. За да се избегнат корекции за капилярни явления, бюретите за газ 3 и компенсация 5 се избират с еднакъв диаметър и се поставят една до друга в термостатно контролиран кожух 4 (фиг. 276). Като бариерни течности се използват живак, глицерин и други течности, които слабо разтварят изследвания газ.

Работете с това устройство, както следва. Първо напълнете бюретите с течност до ниво над кран 2, като повдигнете съд b. След това газовата бюрета се свързва с източник на газ и се въвежда, спускайки съд b, след което клапан 2 се затваря. За да се изравни налягането на газа в бюретата 3 с атмосферното налягане, съдът b се приближава до бюретата и се поставя на такава височина, че менискусите на живак в компенсационната 5 и газовата 3 бюрета да са на едно и също ниво. Тъй като компенсиращата бюрета се свързва с атмосферата (горният й край е отворен), при това положение на менискуса налягането на газа в газовата бюрета ще бъде равно на атмосферното налягане.

В същото време атмосферното налягане се измерва с помощта на барометър и температурата на водата в кожуха 4 с помощта на термометър 7.

Намереният обем газ се довежда до нормални условия (0 ° C; 0,1 MPa), като се използва уравнението за идеален газ:

V0 и V са съответно обемът (l) газ, приведен до нормални условия, и измереният обем газ при температура t (°C); p - атмосферно налягане в момента на измерване на обема на газа, torr.

Ако газът съдържа водна пара или е бил преди измерване на обема в съд над вода или воден разтвор, тогава неговият обем се довежда до нормални условия, като се вземе предвид налягането на водната пара p1 при температурата на експеримента (виж таблица 37) :

Уравненията се прилагат, ако атмосферното налягане при измерване на обема на газа е относително близо до 760 Torr. Налягането на реалния газ винаги е по-малко от това на идеалния газ поради взаимодействието на молекулите. Следователно в намерената стойност на обема на газа се въвежда корекция за несъвършенството на газа, взета от специални справочници.

Министерство на образованието и науката на Руската федерация

Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование

Руски държавен университет за нефт и газ на името на A.I. И. М. Губкин"

А.Н. Тимашев, Т.А. Беркунова, Е.А. Мамедов

ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ГАЗОВАТА ПЛЪТНОСТ

Указания за изпълнение на лабораторната работа по дисциплините "Технология на експлоатация на газови кладенци" и "Разработване и експлоатация на газови и газокондензатни находища" за студенти от специалности:

WG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF

Под редакцията на професор A.I. Ермолаева

Москва 2012 г

Определяне на плътността на газа.

Указания за лабораторна работа / A.N. Тимашев,

Т.А. Беркунова, Е.А. Мамедов - М.: Руски държавен университет за нефт и газ на името на I.M. Губкина, 2012 г.

Очертани са методи за лабораторно определяне на плътността на газа. Той се основава на действащия GOST 17310 - 2002.

Методическите указания са предназначени за студенти от нефтени и газови университети по специалности: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.

Публикацията е изготвена в катедра "Развитие и експлоатация на газ и газ".

зокондензатни находища.

Отпечатано с решение на учебно-методическата комисия на факултета

ботки нефтени и газови находища.

Въведение

Използват се физичните свойства на природните газове и въглеводородните кондензати

се използват както на етапа на проектиране, разработване и развитие на полето

плътностите на природните газове и при анализа и контрола на разработването на находища,

експлоатация на системата за събиране и подготовка на продукти от газови и газокондензни кладенци. Едно от основните физични свойства, които трябва да бъдат изследвани, е газовата плътност на отлаганията.

Тъй като газовият състав на находищата на природен газ е сложен,

състоящ се от въглеводороди (алкани, циклоалкани и арени) и невъглеводороди

компоненти (азот, хелий и други редкоземни газове, както и киселинни компоненти

H2S и CO2), има нужда от лабораторно определяне на плътността

сти газове.

Тази методическа инструкция разглежда методите за изчисляване за определяне

определяне на плътността на газа по известен състав, както и два лабораторни метода за определяне на плътността на газа: пикнометричен и метод на потока през капиляра

1. Основни определения

1.1. Плътност на природния газ при атмосферно налягане

Плътността на газа е равна на масата M, съдържаща се в единица обем v на веществото

ва. Разграничете плътността на газа при нормално n P 0,1013 MPa, T 273K и

Където M е молекулното тегло на газа, kg/kmol; 22,41 и 24,04, m3 / kmol - моларният обем на газа, съответно, при нормално (0,1013 MPa, 273 K) и стандартно

(0,1013 MPa, 293 K) условия.

За природни газове, състоящи се от въглеводородни и невъглеводородни компоненти (киселинни и инертни), привидното молекулно тегло M до

се определя по формулата

където M i е молекулното тегло на i-тия компонент, kg/kmol; n i е моларният процент на i-тия компонент в сместа;

k е броят на компонентите в сместа (природен газ).

Плътността на природния газ cm е равна на

i е плътността на i-тия компонент при 0,1 MPa и 293 K.

Данните за отделните компоненти са показани в таблица 1.

Преобразуване на плътността при различни условия на температура и налягане

0,1013 MPa (101,325 kPa) в приложение B.

1.2. Относителна плътност на газа

В практиката на инженерните изчисления понятието относително

nye плътност, равна на съотношението на плътността на газа към плътността на въздуха при същите стойности на налягане и температура. Обикновено нормалните или стандартните условия се приемат за референтни, докато плътността на въздуха е

отговорно възлиза на 0 1,293 kg / m 3 и 20 1,205 kg / m 3. Тогава роднината

Плътността на природния газ е равна на

1.3. Плътност на природния газ при налягания и температури

Плътност на газа за условия в резервоара, сондаж, газ

проводници и устройства при подходящи налягания и температури определят

се изчислява по следната формула

където P и T са налягане и температура на мястото, където се изчислява плътността на газа; 293 K и 0,1013 MPa - стандартни условия при установяване cm;

z ,z 0 са съответно коефициентите на свръхсвиваемост на газа при Р и Т и

при стандартни условия (стойност z 0 = 1).

Най-простият начин за определяне на коефициента на свръхсвиваемост z е графичният метод. Зависимостта на z от дадените параметри е

поставени на фиг. един.

За еднокомпонентен газ (чист газ) се определят зададените параметри

разделени по формули

включително, а всички останали компоненти се комбинират в остатък (псевдокомпонент

компонент) C5+ или C7+, в този случай критичните параметри се определят по формулата

На 100 M с 5 240 и 700d с 5 950,

М с 5 е молекулното тегло на С5+ (С7+) kg/kmol;

d c 5 е плътността на псевдокомпонента С5+ (С7+), kg/m3.

маса 1

Индикатори на компонентите на природния газ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

атмосферен въздухе смес от много газове. Въздухът има сложен състав. Основните му компоненти могат да бъдат разделени на три групи: постоянни, променливи и произволни. Първите включват кислород (съдържанието на кислород във въздуха е около 21% от обема), азот (около 86%) и така наречените инертни газове (около 1%).

Съдържанието на съставките практически не зависи от това къде по света е взета пробата от сух въздух. Втората група включва въглероден диоксид (0,02 - 0,04%) и водна пара (до 3%). Съдържанието на произволни компоненти зависи от местните условия: в близост до металургични заводи във въздуха често се смесват забележими количества серен диоксид, на места, където се разлагат органични остатъци, амоняк и др. В допълнение към различни газове, въздухът винаги съдържа повече или по-малко прах.

Плътността на въздуха е стойност, равна на масата на газа в земната атмосфера, разделена на единица обем. Зависи от налягането, температурата и влажността. Има стандартна стойност на плътността на въздуха - 1,225 kg / m 3, съответстваща на плътността на сух въздух при температура 15 o C и налягане 101330 Pa.

Познавайки от опит масата на литър въздух при нормални условия (1,293 g), човек може да изчисли молекулното тегло, което въздухът би имал, ако беше отделен газ. Тъй като грам-молекула от всеки газ заема при нормални условия обем от 22,4 литра, средното молекулно тегло на въздуха е

22,4 × 1,293 = 29.

Това число - 29 - трябва да се помни: знаейки го, е лесно да се изчисли плътността на всеки газ по отношение на въздуха.

Плътност на течния въздух

При достатъчно охлаждане въздухът става течен. Течният въздух може да се съхранява доста дълго време в съдове с двойни стени, от пространството между които се изпомпва въздух, за да се намали преносът на топлина. Подобни съдове се използват например в термоси.

Свободно изпарявайки се при нормални условия, течният въздух има температура около (-190 o C). Съставът му е нестабилен, тъй като азотът се изпарява по-лесно от кислорода. Тъй като азотът се отстранява, цветът на течния въздух се променя от синкав до бледосин (цветът на течния кислород).

В течния въздух етиловият алкохол, диетиловият етер и много газове лесно преминават в твърдо състояние. Ако например въглероден диоксид премине през течен въздух, той се превръща в бели люспи, подобни на външен вид на сняг. Живакът, потопен в течен въздух, става твърд и ковък.

Много вещества, охлаждани от течен въздух, променят драстично своите свойства. Така пукнатината и калайът стават толкова крехки, че лесно се превръщат в прах, оловна камбана издава ясен звън, а замръзнала гумена топка се разбива на парчета, ако се пусне на пода.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Плътността на въздуха е физична величина, която характеризира специфичната маса на въздуха в естествени условия или масата на газа в земната атмосфера за единица обем. Стойността на плътността на въздуха е функция от височината на измерванията, неговата влажност и температура.

Стандартът за плътност на въздуха е стойност, равна на 1,29 kg/m3, която се изчислява като съотношение на неговата моларна маса (29 g/mol) към моларния обем, който е еднакъв за всички газове (22,413996 dm3), съответстващ на плътност на сух въздух при 0° C (273,15 °K) и налягане от 760 mmHg (101325 Pa) на морското равнище (т.е. при нормални условия).

Определяне на плътността на въздуха ^

Не толкова отдавна информация за плътността на въздуха беше получена косвено чрез наблюдения на полярни сияния, разпространение на радиовълни и метеори. От появата на изкуствените спътници на Земята, плътността на въздуха се изчислява благодарение на данните, получени от тяхното забавяне.

Друг метод е да се наблюдава разпространението на изкуствени облаци от натриеви пари, създадени от метеорологични ракети. В Европа плътността на въздуха на земната повърхност е 1,258 kg/m3, на височина пет km - 0,735, на височина двадесет km - 0,087, на височина четиридесет km - 0,004 kg/m3.

Има два вида плътност на въздуха: маса и тегло (специфично тегло).

Формула за плътност на въздуха ^

Плътността на теглото определя теглото на 1 m3 въздух и се изчислява по формулата γ = G/V, където γ е плътността на теглото, kgf/m3; G е теглото на въздуха, измерено в kgf; V е обемът на въздуха, измерен в m3. Реши това 1 m3 въздух при стандартни условия(барометрично налягане 760 mmHg, t=15°C) тежи 1,225 kgf, въз основа на това, плътността на теглото (специфично тегло) на 1 m3 въздух е равна на γ ​​= 1,225 kgf/m3.

Какво е относителна плътност във въздуха? ^

Трябва да се има предвид, че теглото на въздуха е променливаи варира в зависимост от различни условия, като географска ширина и силата на инерцията, която възниква, когато Земята се върти около оста си. На полюсите теглото на въздуха е с 5% повече, отколкото на екватора.

Масовата плътност на въздуха е масата на 1 m3 въздух, обозначена с гръцката буква ρ. Както знаете, телесното тегло е постоянна стойност. За единица маса се счита масата на тежест, изработена от платинов иридид, която се намира в Международната камара за мерки и теглилки в Париж.

Плътността на въздушната маса ρ се изчислява по следната формула: ρ = m / v. Тук m е масата на въздуха, измерена в kg×s2/m; ρ е неговата масова плътност, измерена в kgf×s2/m4.

Масата и плътността на теглото на въздуха са зависими: ρ = γ / g, където g е коефициентът на ускорение на свободното падане, равен на 9,8 m/s². От което следва, че масовата плътност на въздуха при стандартни условия е 0,1250 kg×s2/m4.

Как се променя плътността на въздуха с температурата? ^

Тъй като барометричното налягане и температурата се променят, плътността на въздуха се променя. Въз основа на закона на Бойл-Мариот, колкото по-голямо е налягането, толкова по-голяма ще бъде плътността на въздуха. Въпреки това, тъй като налягането намалява с височината, плътността на въздуха също намалява, което внася свои корекции, в резултат на което законът за промяна на вертикалното налягане става по-сложен.

Уравнението, което изразява този закон за промяна на налягането с височина в атмосфера в покой, се нарича основно уравнение на статиката.

Казва, че с увеличаване на надморската височина налягането се променя надолу и при изкачване на същата височина намаляването на налягането е толкова по-голямо, колкото по-голяма е силата на гравитацията и плътността на въздуха.

Важна роля в това уравнение имат промените в плътността на въздуха. В резултат на това можем да кажем, че колкото по-високо се изкачвате, толкова по-малко налягане ще падне, когато се издигнете на същата височина. Плътността на въздуха зависи от температурата, както следва: в топъл въздух налягането намалява по-малко интензивно, отколкото в студен въздух, следователно на същата височина в топла въздушна маса налягането е по-високо, отколкото в студен въздух.

При променящи се стойности на температурата и налягането, масовата плътност на въздуха се изчислява по формулата: ρ = 0,0473xV / T. Тук B е барометричното налягане, измерено в mm живачен стълб, T е температурата на въздуха, измерена в Келвин .

Как да изберем, според какви характеристики, параметри?

Какво е промишлен изсушител за сгъстен въздух? Прочетете за това, най-интересната и подходяща информация.

Какви са текущите цени на озонотерапията? Ще научите за това в тази статия:
. Прегледи, показания и противопоказания за озонотерапия.

Как се измерва плътността на парите във въздуха? ^

Плътността се определя и от влажността на въздуха. Наличието на водни пори води до намаляване на плътността на въздуха, което се обяснява с ниската моларна маса на водата (18 g/mol) на фона на моларната маса на сухия въздух (29 g/mol). Влажният въздух може да се разглежда като смес от идеални газове, във всеки от които комбинацията от плътности позволява да се получи необходимата стойност на плътността на тяхната смес.

Подобна интерпретация позволява да се определят стойностите на плътността с ниво на грешка по-малко от 0,2% в температурния диапазон от −10 °C до 50 °C. Плътността на въздуха ви позволява да получите стойността на неговото съдържание на влага, което се изчислява чрез разделяне на плътността на водната пара (в грамове), съдържаща се във въздуха, на плътността на сухия въздух в килограми.

Основното уравнение на статиката не позволява решаването на постоянно възникващи практически проблеми в реални условия на променяща се атмосфера. Следователно, той се решава при различни опростени допускания, които съответстват на действителните реални условия, като се излагат редица конкретни допускания.

Основното уравнение на статиката позволява да се получи стойността на вертикалния градиент на налягането, който изразява промяната на налягането по време на изкачване или спускане на единица височина, т.е. промяната на налягането на единица вертикално разстояние.

Вместо вертикалния градиент често се използва реципрочната му стойност - баричната стъпка в метри на милибар (понякога все още има остаряла версия на термина "градиент на налягане" - барометричен градиент).

Ниската плътност на въздуха определя леко съпротивление при движение. Много сухоземни животни в хода на еволюцията са използвали екологичните предимства на това свойство на въздушната среда, поради което са придобили способността да летят. 75% от всички видове земни животни са способни на активен полет. В по-голямата си част това са насекоми и птици, но има бозайници и влечуги.

Видео по темата "Определяне на плътността на въздуха"

Газът е сравнение на относителната молекулна или моларна маса на един газ с тази на друг газ. По правило се определя по отношение на най-лекия газ - водород. Газовете също често се сравняват с въздуха.

За да се покаже кой газ е избран за сравнение, преди символа на относителната плътност на теста се добавя индекс, а самото име се изписва в скоби. Например DH2(SO2). Това означава, че плътността е изчислена от водород. Това се чете като „плътността на серен оксид от водород“.

За да се изчисли плътността на газа от водород, е необходимо да се определят моларните маси на газа и водорода, които се изследват, като се използва периодичната таблица. Ако това е хлор и водород, тогава индикаторите ще изглеждат така: M (Cl2) \u003d 71 g / mol и M (H2) = 2 g / mol. Ако плътността на водорода се раздели на плътността на хлора (71:2), резултатът е 35,5. Тоест хлорът е 35,5 пъти по-тежък от водорода.

Относителната плътност на газа не зависи от външните условия. Това се обяснява с универсалните закони за състоянието на газовете, които се свеждат до факта, че промяната на температурата и налягането не води до промяна на техния обем. При всякакви промени в тези показатели измерванията се извършват по абсолютно същия начин.

За да определите емпирично плътността на даден газ, имате нужда от колба, където може да бъде поставен. Колбата с газ трябва да се претегли два пъти: първият път - след изпомпване на целия въздух от нея; вторият - чрез напълване с изследвания газ. Също така е необходимо предварително да се измери обемът на колбата.

Първо трябва да изчислите масовата разлика и да я разделите на стойността на обема на колбата. Резултатът е плътността на газа при дадените условия. Използвайки уравнението на състоянието, можете да изчислите желания индикатор при нормални или идеални условия.

Можете да разберете плътността на някои газове от обобщената таблица, която има готова информация. Ако газът е посочен в таблицата, тогава тази информация може да се вземе без допълнителни изчисления и използване на формули. Например, плътността на водната пара може да бъде намерена от таблицата със свойствата на водата (Справочник на Rivkin S.L. и други), неговия електронен аналог или с помощта на програми като WaterSteamPro и други.

Въпреки това, за различни течности, равновесието с пара възниква при различна плътност на последната. Това се дължи на разликата в силите на междумолекулно взаимодействие. Колкото по-високо е, толкова по-бързо ще дойде равновесието (например живак). В летливи течности (например етер) равновесието може да възникне само при значителна плътност на парите.

Плътността на различните природни газове варира от 0,72 до 2,00 kg/m3 и повече, относителната - от 0,6 до 1,5 и повече. Най-висока е плътността на газовете с най-високо съдържание на тежки въглеводороди H2S, CO2 и N2, най-ниска е на сухите газове метан.

Свойствата се определят от неговия състав, температура, налягане и плътност. Последният показател се определя от лабораторията. Зависи от всичко изброено по-горе. Плътността му може да се определи по различни методи. Най-точното е претеглянето на точни везни в тънкостенен стъклен съд.

Повече от същия показател на природните газове. На практика това съотношение се приема като 0,6:1. Статиката намалява по-бързо от газта. При налягане до 100 MPa плътността на природния газ може да надхвърли 0,35 g/cm3.

Установено е, че повишаването може да бъде придружено от повишаване на температурата на образуване на хидрат. Природният газ с ниска плътност образува хидрати при по-висока температура от газовете с по-висока плътност.

Плътномерите тепърва започват да се използват и все още има много въпроси, свързани с характеристиките на тяхната работа и проверка.