Uzito wa jamaa wa gesi unaonyeshwa. Uzito wa gesi: kabisa na jamaa

Gesi asilia ni mchanganyiko wa gesi za hidrokaboni ambazo hutokea kwenye udongo kwa namna ya amana tofauti na amana, na pia katika fomu iliyoyeyushwa katika amana za mafuta au kwa namna ya kinachojulikana kama "kofia za gesi". Sifa kuu za kimwili na kemikali za gesi asilia ni:

Uzito wa gesi ni wingi wa dutu kwa kila kitengo - g / cm 3. Kwa madhumuni ya vitendo, wiani wa jamaa wa gesi kuhusiana na hewa hutumiwa, i.e. uwiano wa wiani wa gesi kwa wiani wa hewa. Kwa maneno mengine, ni kiashiria cha kiasi gani gesi ni nyepesi au nzito kuliko hewa:

ambapo ρ katika hali ya kawaida ni 1.293 kg / m 3;

Uzito wa jamaa wa methane ni 0.554, ethane ni 1.05, na propane ni 1.55. Ndiyo maana gesi ya kaya (propane) katika tukio la uvujaji hujilimbikiza kwenye basement ya nyumba, na kutengeneza mchanganyiko wa kulipuka huko.

Joto la mwako

Thamani ya kaloriki au thamani ya kalori ni kiasi cha joto ambacho hutolewa wakati wa mwako kamili wa 1 m 3 ya gesi. Kwa wastani, ni 35160 kJ / m 3 (kilojoule kwa 1 m 3).

Umumunyifu wa gesi

Umumunyifu katika mafuta

Umumunyifu wa gesi katika mafuta hutegemea shinikizo, joto na muundo wa mafuta na gesi. Shinikizo linapoongezeka, umumunyifu wa gesi pia huongezeka. Joto linapoongezeka, umumunyifu wa gesi hupungua. Gesi zenye uzito wa chini wa Masi ni ngumu zaidi kufuta katika mafuta kuliko zile zenye mafuta.

Kwa ongezeko la wiani wa mafuta, i.e. kadiri maudhui ya misombo ya macromolecular ndani yake yanavyoongezeka, umumunyifu wa gesi ndani yake hupungua.

Kiashiria cha umumunyifu wa gesi katika mafuta ni sababu ya gesi - G, ambayo inaonyesha kiasi cha gesi katika 1 m 3 (au tani 1) ya mafuta ya degassed. Inapimwa katika m 3 / m 3 au m 3 / t.

Kulingana na kiashiria hiki, amana imegawanywa katika:

1) mafuta - G<650 м 3 /м 3 ;

2) mafuta yenye kofia ya gesi - G-650 - 900 m 3 / m 3;

3) gesi condensate - G> 900 m 3 / m 3.

Umumunyifu wa maji katika gesi iliyoshinikizwa

Maji hupasuka katika gesi iliyoshinikizwa kwa shinikizo la juu. Shinikizo hili hufanya iwezekanavyo kuhamisha maji kwenye udongo sio tu kwenye kioevu, lakini pia katika awamu ya gesi, ambayo inahakikisha uhamaji wake mkubwa na upenyezaji kupitia miamba. Wakati madini ya maji yanapoongezeka, umumunyifu wake katika gesi hupungua.

Umumunyifu wa hidrokaboni kioevu katika gesi zilizoshinikizwa

Hidrokaboni za maji huyeyuka vizuri katika gesi zilizoshinikizwa, na kuunda mchanganyiko wa gesi ya condensate. Hii inajenga uwezekano wa uhamisho (uhamiaji) wa hidrokaboni kioevu katika awamu ya gesi, kutoa mchakato rahisi na wa haraka wa harakati zake kwa njia ya molekuli ya mwamba.

Kwa shinikizo la kuongezeka na joto, umumunyifu wa hidrokaboni kioevu katika gesi huongezeka.

Mfinyazo

Ukandamizaji wa gesi ya malezi ni mali muhimu sana ya gesi asilia. Kiasi cha gesi katika hali ya hifadhi ni oda 2 za ukubwa (yaani, takriban mara 100) chini ya ujazo wake chini ya hali ya kawaida kwenye uso wa dunia. Hii ni kwa sababu gesi ina kiwango cha juu cha mgandamizo katika shinikizo la juu na joto.

Kiwango cha ukandamizaji kinaonyeshwa kwa uwiano wa kiasi cha gesi ya hifadhi, ambayo ni uwiano wa kiasi cha gesi katika hali ya hifadhi kwa kiasi cha kiasi sawa cha gesi chini ya hali ya anga.

Uundaji wa condensate unahusiana kwa karibu na matukio ya mgandamizo wa gesi na umumunyifu wa hidrokaboni kioevu ndani yao. Katika hali ya hifadhi, kwa shinikizo la kuongezeka, vipengele vya kioevu hupita kwenye hali ya gesi, na kutengeneza "mafuta ya kufutwa kwa gesi" au condensate ya gesi. Wakati shinikizo linapungua, mchakato unakwenda kinyume chake, i.e. condensation ya sehemu ya gesi (au mvuke) katika hali ya kioevu. Kwa hiyo, wakati wa uzalishaji wa gesi, condensate pia hutolewa kwenye uso.

Sababu ya condensate

Sababu ya condensate - CF - ni kiasi cha condensate ghafi katika cm 3 kwa 1 m3 ya gesi iliyotengwa.

Tofautisha kati ya condensate mbichi na thabiti. Condensate ghafi ni awamu ya kioevu ambayo vipengele vya gesi hupasuka.

Condensate thabiti hupatikana kutoka kwa ghafi kwa kufuta gesi. Inajumuisha tu hidrokaboni za kioevu - pentane na ya juu.

Chini ya hali ya kawaida, condensates ya gesi ni vinywaji visivyo na rangi na wiani wa 0.625 - 0.825 g / cm 3 na kiwango cha awali cha kuchemsha kutoka 24 0 C hadi 92 0 C. Sehemu nyingi zina kiwango cha kuchemsha hadi 250 0 C.

Msongamano kawaida huitwa wingi wa kimwili ambao huamua uwiano wa wingi wa kitu, dutu au kioevu kwa kiasi wanachochukua katika nafasi. Wacha tuzungumze juu ya msongamano ni nini, jinsi msongamano wa mwili na jambo hutofautiana, na jinsi (kwa kutumia fomula gani) kupata msongamano katika fizikia.

Aina za wiani

Inapaswa kufafanuliwa kuwa wiani unaweza kugawanywa katika aina kadhaa.

Kulingana na kitu kinachosomwa:

• Uzito wa mwili - kwa miili ya homogeneous - ni uwiano wa moja kwa moja wa wingi wa mwili kwa kiasi chake kilichochukuliwa katika nafasi.
• Uzito wa dutu ni msongamano wa miili inayojumuisha dutu hii. Msongamano wa vitu ni mara kwa mara. Kuna meza maalum ambapo wiani wa vitu tofauti huonyeshwa. Kwa mfano, wiani wa alumini ni 2.7 * 103 kg / m 3. Kujua wiani wa alumini na wingi wa mwili unaotengenezwa nayo, tunaweza kuhesabu kiasi cha mwili huu. Au, kwa kujua kwamba mwili una alumini na kujua kiasi cha mwili huu, tunaweza kuhesabu uzito wake kwa urahisi. Jinsi ya kupata maadili haya, tutazingatia baadaye kidogo, tunapopata formula ya kuhesabu wiani.
• Ikiwa mwili una vitu kadhaa, basi kuamua wiani wake, ni muhimu kuhesabu wiani wa sehemu zake kwa kila dutu tofauti. Uzito huu unaitwa wiani wa wastani wa mwili.

Kulingana na porosity ya dutu ambayo mwili huundwa:

• Uzito wa kweli ni wiani ambao huhesabiwa bila kuzingatia voids katika mwili.
• Mvuto mahususi - au msongamano unaoonekana - ni ule unaokokotolewa kwa kuzingatia utupu wa mwili unaojumuisha dutu yenye vinyweleo au inayoweza kuungwa.

Kwa hivyo unapataje msongamano?

Mfumo wa Msongamano

Njia ya kusaidia kupata msongamano wa mwili ni kama ifuatavyo.

• p = m / V, ambapo p ni msongamano wa dutu, m ni wingi wa mwili, V ni kiasi cha mwili katika nafasi.

Ikiwa tunahesabu wiani wa gesi fulani, basi formula itaonekana kama hii:

• p \u003d M / V m p ni wiani wa gesi, M ni molekuli ya molar ya gesi, V m ni kiasi cha molar, ambayo chini ya hali ya kawaida ni 22.4 l / mol.

Mfano: uzito wa dutu ni kilo 15, inachukua lita 5. Je, msongamano wa maada ni nini?

Suluhisho: Badilisha maadili kwenye fomula

• p = 15/5 = 3 (kg/l)

Jibu: wiani wa dutu ni 3 kg / l

Vitengo vya msongamano

Mbali na kujua jinsi ya kupata wiani wa mwili na dutu, ni muhimu pia kujua vitengo vya kipimo cha wiani.

• Kwa yabisi - kg / m 3, g / cm 3
• Kwa vinywaji - 1 g / l au 10 3 kg / m 3
• Kwa gesi - 1 g / l au 10 3 kg / m 3

Unaweza kusoma zaidi kuhusu vitengo vya wiani katika makala yetu.

Jinsi ya kupata wiani nyumbani

Ili kupata msongamano wa mwili au dutu nyumbani, utahitaji:

1. Mizani;
2. sentimita ikiwa mwili ni imara;
3. Chombo, ikiwa unataka kupima wiani wa kioevu.

Ili kupata wiani wa mwili nyumbani, unahitaji kupima kiasi chake na sentimita au chombo, na kisha kuweka mwili kwenye mizani. Ikiwa unapima wiani wa kioevu, usisahau kuondoa wingi wa chombo ambacho ulimwaga kioevu kabla ya kuhesabu. Ni vigumu zaidi kuhesabu wiani wa gesi nyumbani, tunapendekeza kutumia meza zilizopangwa tayari ambazo wiani wa gesi mbalimbali tayari umeonyeshwa.

ρ = m (gesi) / V (gesi)

D kwa Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Ndiyo maana:
D kwa hewa. = M (gesi X) / 29

Nguvu na kinematic mnato wa gesi.

Mnato wa gesi (jambo la msuguano wa ndani) ni kuonekana kwa nguvu za msuguano kati ya tabaka za gesi zinazohamia jamaa kwa kila mmoja kwa sambamba na kwa kasi tofauti.
Mwingiliano wa tabaka mbili za gesi huzingatiwa kama mchakato ambao kasi huhamishwa kutoka safu moja hadi nyingine.
Nguvu ya msuguano kwa kila eneo la kitengo kati ya tabaka mbili za gesi, sawa na kasi inayohamishwa kwa sekunde kutoka safu hadi safu kupitia eneo la kitengo, imedhamiriwa na Sheria ya Newton:

Kasi ya gradient katika mwelekeo perpendicular kwa mwelekeo wa mwendo wa tabaka za gesi.
Ishara ya minus inaonyesha kuwa kasi inafanywa kwa mwelekeo wa kupungua kwa kasi.
- mnato wa nguvu.
, wapi
ni msongamano wa gesi,
- kasi ya wastani ya hesabu ya molekuli,
ni maana ya njia huru ya molekuli.

Mgawo wa kinematic wa viscosity.

Vigezo muhimu vya gesi: Тcr, Рcr.

Joto muhimu ni joto la juu ambalo, kwa shinikizo lolote, gesi haiwezi kuhamishiwa kwenye hali ya kioevu. Shinikizo linalohitajika ili kuyeyusha gesi kwenye joto muhimu linaitwa shinikizo muhimu. Imepewa vigezo vya gesi. Vigezo vilivyopewa ni idadi isiyo na kipimo ambayo inaonyesha ni mara ngapi vigezo halisi vya hali ya gesi (shinikizo, joto, msongamano, kiasi maalum) ni kubwa au chini ya zile muhimu:

Uzalishaji wa chini ya ardhi na uhifadhi wa gesi chini ya ardhi.

Uzito wa gesi: kabisa na jamaa.

Uzito wa gesi ni mojawapo ya sifa zake muhimu zaidi. Akizungumza juu ya wiani wa gesi, mtu kawaida anamaanisha wiani wake chini ya hali ya kawaida (yaani, kwa joto na shinikizo). Kwa kuongeza, wiani wa jamaa wa gesi hutumiwa mara nyingi, ambayo ina maana uwiano wa wiani wa gesi iliyotolewa kwa wiani wa hewa chini ya hali sawa. Ni rahisi kuona kwamba msongamano wa gesi hautegemei hali ambayo iko, kwa kuwa, kwa mujibu wa sheria za hali ya gesi, kiasi cha gesi zote hubadilika na mabadiliko ya shinikizo na joto katika sawa. njia.

Msongamano kamili wa gesi ni wingi wa lita 1 ya gesi chini ya hali ya kawaida. Kawaida kwa gesi hupimwa kwa g / l.

ρ = m (gesi) / V (gesi)

Ikiwa tutachukua mole 1 ya gesi, basi:

na molekuli ya molar ya gesi inaweza kupatikana kwa kuzidisha wiani kwa kiasi cha molar.

Uzito msongamano D ni thamani inayoonyesha ni mara ngapi gesi X ni nzito kuliko gesi Y. Inakokotolewa kama uwiano wa molekuli ya molar ya gesi X na Y:

D kwa Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Mara nyingi, wiani wa jamaa wa gesi kwa hidrojeni na kwa hewa hutumiwa kwa mahesabu.

Msongamano wa gesi wa X kwa hidrojeni:

D kwa H2 = M (gesi X) / M (H2) = M (gesi X) / 2

Hewa ni mchanganyiko wa gesi, kwa hivyo tu misa ya wastani ya molar inaweza kuhesabiwa kwa ajili yake.

Thamani yake inachukuliwa kama 29 g/mol (kulingana na takriban wastani wa utunzi).
Ndiyo maana:
D kwa hewa. = M (gesi X) / 29

Uzito wa gesi B (pw, g / l) imedhamiriwa kwa kupima (mv) chupa ndogo ya kioo ya kiasi kinachojulikana na gesi (Mchoro 274, a) au pycnometer ya gesi (tazama Mchoro 77), kwa kutumia formula.

ambapo V ni kiasi cha koni (5 - 20 ml) au pycnometer.

Koni inapimwa mara mbili: kwanza kuhamishwa na kisha kujazwa na gesi chini ya uchunguzi. Kwa tofauti ya maadili ya misa 2 iliyopatikana, wingi wa gesi mv, g hupatikana. Wakati wa kujaza koni na gesi, shinikizo lake hupimwa, na wakati wa kupima, joto la kawaida, ambalo huchukuliwa kama joto la gesi kwenye koni. Maadili yaliyopatikana ya p na T ya gesi hufanya iwezekanavyo kuhesabu wiani wa gesi chini ya hali ya kawaida (0 ° C; kuhusu 0.1 MPa).

Ili kupunguza urekebishaji wa upotezaji wa wingi wa koni na gesi hewani wakati inapimwa kama chombo, koni iliyotiwa muhuri ya kiasi sawa huwekwa kwenye mkono mwingine wa boriti ya usawa.

Mchele. 274. Vifaa vya kuamua msongamano wa gesi: koni (a) na kioevu (b) na zebaki (c) effuiometers

Uso wa koni hii hutibiwa (kusafishwa) kila wakati kwa njia sawa na ile iliyopimwa na gesi.

Wakati wa mchakato wa uokoaji, koni inapokanzwa kidogo, ikiacha kushikamana na mfumo wa utupu kwa saa kadhaa, kwani hewa iliyobaki na unyevu ni vigumu kuondoa. Koni iliyohamishwa inaweza kubadilisha kiasi kwa sababu ya ukandamizaji wa kuta na shinikizo la anga. Hitilafu katika kuamua wiani wa gesi za mwanga kutoka kwa compression hiyo inaweza kufikia 1%. Katika baadhi ya matukio, dv ya msongamano wa jamaa pia huamuliwa kwa gesi, yaani, uwiano wa msongamano wa gesi p kwa msongamano wa gesi nyingine, iliyochaguliwa kama p0 ya kawaida, iliyochukuliwa kwa joto sawa na shinikizo:

ambapo Mv na Mo ni, kwa mtiririko huo, molekuli ya molar ya gesi iliyochunguzwa B na kiwango, kwa mfano, hewa au hidrojeni, g / mol.

Kwa hidrojeni M0 = 2.016 g / mol, kwa hiyo

Kutoka kwa uwiano huu, unaweza kuamua molekuli ya molar ya gesi, ikiwa tunaichukua kuwa bora.

Njia ya haraka ya kuamua wiani wa gesi ni kupima muda wa outflow yake kutoka orifice ndogo chini ya shinikizo, ambayo ni sawia na kasi ya outflow.

ambapo τv na τo ~ wakati wa kutoka kwa gesi B na hewa, mtawalia.

Upimaji wa wiani wa gesi kwa njia hii unafanywa na ukanda wa effusiometer (Mchoro 274.6) - silinda pana b juu ya 400 mm juu, ndani ambayo kuna chombo 5 na msingi 7 wenye mashimo ya kuingia na. pato la kioevu. Chombo cha 5 kina alama mbili M1 na M2 kwa kusoma kiasi cha gesi, wakati ambao unazingatiwa. Valve 3 hutumikia gesi ya kuingiza, na valve 2 - kutolewa kwa capillary 1. Thermometer 4 inadhibiti joto la gesi.

Uamuzi wa wiani wa gesi kwa kasi ya kumalizika muda wake unafanywa kama ifuatavyo. Silinda b imejaa kioevu, ambayo gesi ni karibu haina mumunyifu, hivyo kwamba chombo 5 pia kujazwa juu ya alama M2. Kisha, kwa njia ya bomba 3, kioevu hupigwa nje ya chombo 5 na gesi chini ya utafiti chini ya alama ya M1, na kioevu vyote kinapaswa kubaki kwenye silinda. Baada ya hayo, baada ya kufungwa kwa bomba 3, fungua bomba 2 na kuruhusu gesi ya ziada kutoroka kupitia capillary 1. Mara tu kioevu kinapofikia alama ya M1, fungua stopwatch. Kioevu, kinachoondoa gesi, hatua kwa hatua huinuka hadi alama ya M2. Kwa sasa meniscus ya kioevu inagusa alama M2, stopwatch imezimwa. Jaribio linarudiwa mara 2-3. Shughuli zinazofanana zinafanywa na hewa, kuosha kabisa chombo 5 na hayo kutoka kwa mabaki ya gesi ya mtihani. Uchunguzi tofauti wa muda wa outflow ya gesi haipaswi kutofautiana kwa zaidi ya 0.2 - 0.3 s.

Ikiwa haiwezekani kuchagua kioevu kwa gesi chini ya utafiti ambayo ingekuwa mumunyifu kidogo, mita ya effusion ya zebaki hutumiwa (Mchoro 274, c). Inajumuisha chombo cha kioo 4 na jogoo wa njia tatu 1 na chombo cha kuongezeka 5 kilichojaa zebaki. Chombo cha 4 kiko kwenye chombo cha glasi 3, ambacho hufanya kazi kama thermostat. Gesi huletwa kupitia vali 1 kwenye chombo 4, ikiondoa zebaki chini ya alama ya M1. Gesi ya mtihani au hewa hutolewa kwa njia ya capillary 2, kuinua chombo cha kusawazisha 5. Vyombo nyeti zaidi vya kuamua wiani wa gesi ni hydrometer ya gesi ya Stock (Mchoro 275, a) na mizani ya gesi.

Stock Alfred (1876-1946) - Mtaalamu wa kemia wa Ujerumani na mchambuzi.

Katika hydrometer ya Hisa, mwisho mmoja wa bomba la quartz umechangiwa ndani ya mpira mwembamba-walled 1 na kipenyo cha 30 - 35 mm, kujazwa na hewa, na nyingine hutolewa kwenye nywele 7. Fimbo ndogo ya chuma 3 imefungwa vizuri. kubanwa ndani ya bomba.

Mchele. 275. Kipima maji (a) na mchoro wa ufungaji (b)

Ncha ya kukata na mpira hutegemea msaada wa quartz au agate. Bomba na mpira huwekwa kwenye chombo cha quartz 5 na kizuizi cha pande zote kilichosafishwa. Nje ya chombo ni solenoid 6 yenye msingi wa chuma. Kwa msaada wa sasa wa nguvu mbalimbali zinazozunguka kupitia solenoid, nafasi ya mkono wa rocker inafanana na mpira ili nywele 7 pointi hasa kwa kiashiria cha sifuri 8. Msimamo wa nywele unazingatiwa kwa kutumia darubini au darubini. .

Hydrometer ya shina ni svetsade kwa tube 2 ili kuondokana na vibrations yoyote.

Mpira na bomba ziko katika usawa kwa msongamano fulani wa gesi inayozunguka. Ikiwa katika chombo 5 gesi moja inabadilishwa na mwingine kwa shinikizo la mara kwa mara, basi usawa utasumbuliwa kutokana na mabadiliko katika wiani wa gesi. Ili kurejesha, ni muhimu ama kuvuta fimbo 3 chini na sumaku-umeme 6 wakati wiani wa gesi unapungua, au uiruhusu kupanda juu wakati wiani unaongezeka. Nguvu ya sasa inapita kupitia solenoid, wakati usawa unafikiwa, ni sawa sawa na mabadiliko ya wiani.

Chombo hicho kinahesabiwa kwa gesi za wiani unaojulikana. Usahihi wa hydrometer ya Rod ni 0.01 - 0.1%, unyeti ni kuhusu DO "7 g, kipimo cha kipimo ni kutoka 0 hadi 4 g / l.

Ufungaji na hydrometer ya Rod. Hydrometer ya shina / (Mchoro-275.6) imeunganishwa kwenye mfumo wa utupu ili iweze kuning'inia kwenye bomba 2 kama kwenye chemchemi. Elbow 3 ya tube 2 huingizwa kwenye chombo cha Dewar 4 na mchanganyiko wa baridi ambayo inaruhusu kudumisha hali ya joto isiyo ya juu kuliko -80 o C kwa condensation ya mvuke ya zebaki, ikiwa pampu ya zebaki ya kueneza inatumiwa kuunda utupu katika hydrometer. Valve 5 inaunganisha hydrometer kwenye chupa iliyo na gesi inayochunguzwa. Mtego hulinda pampu ya uenezaji dhidi ya kuathiriwa na gesi ya majaribio, na fixture 7 hutumikia kurekebisha shinikizo vizuri. Mfumo mzima umeunganishwa na pampu ya kueneza kupitia bomba.

Kiasi cha gesi hupimwa kwa kutumia bereti za gesi zilizorekebishwa (tazama Mchoro 84) na koti ya maji iliyodhibitiwa na thermostatically. Ili kuepuka marekebisho ya matukio ya capillary, gesi 3 na fidia 5 burettes huchaguliwa kwa kipenyo sawa na kuwekwa kando kwa upande katika koti iliyodhibitiwa na thermostatically 4 (Mchoro 276). Zebaki, glycerin na vimiminika vingine ambavyo huyeyusha vibaya gesi inayochunguzwa hutumika kama vimiminika vya kuzuia.

Tumia kifaa hiki kama ifuatavyo. Kwanza, jaza burette na kioevu hadi kiwango cha juu cha bomba 2, kuinua chombo b. Kisha burette ya gesi imeunganishwa na chanzo cha gesi na imetambulishwa, kupunguza chombo b, baada ya hapo valve 2 imefungwa. Ili kusawazisha shinikizo la gesi katika burette 3 na shinikizo la anga, chombo b kinaletwa karibu na burette na kuweka kwa urefu kwamba menisci ya zebaki katika fidia 5 na gesi 3 burettes ni katika kiwango sawa. Kwa kuwa burette ya fidia inawasiliana na anga (mwisho wake wa juu ni wazi), na nafasi hii ya meniscus, shinikizo la gesi katika burette ya gesi itakuwa sawa na shinikizo la anga.

Wakati huo huo, shinikizo la anga linapimwa kwa kutumia barometer na joto la maji kwenye koti 4 kwa kutumia kipimajoto 7.

Kiasi kilichopatikana cha gesi huletwa kwa hali ya kawaida (0 ° C; 0.1 MPa) kwa kutumia equation ya gesi bora:

V0 na V ni kiasi (l) cha gesi iliyopunguzwa kwa hali ya kawaida na kiasi cha kipimo cha gesi kwenye joto la t (° C), kwa mtiririko huo; p - shinikizo la anga wakati wa kupima kiasi cha gesi, torr.

Ikiwa gesi ina mvuke wa maji au ilikuwa kabla ya kupima kiasi katika chombo juu ya maji au suluhisho la maji, basi kiasi chake kinaletwa kwa hali ya kawaida, kwa kuzingatia shinikizo la mvuke wa maji p1 kwenye joto la majaribio (tazama Jedwali 37). :

Milinganyo itatumika ikiwa shinikizo la angahewa wakati wa kupima ujazo wa gesi lilikuwa karibu kiasi na 760 Torr. Shinikizo la gesi halisi daima ni chini ya ile ya gesi bora kutokana na mwingiliano wa molekuli. Kwa hiyo, katika thamani iliyopatikana ya kiasi cha gesi, marekebisho ya kutokamilika kwa gesi, kuchukuliwa kutoka kwa vitabu maalum vya kumbukumbu, huletwa.

Wizara ya Elimu na Sayansi ya Shirikisho la Urusi

Taasisi ya Kielimu ya Bajeti ya Jimbo la Shirikisho la Elimu ya Taaluma ya Juu

Chuo Kikuu cha Jimbo la Urusi cha Mafuta na Gesi kilichopewa jina la A.I. I.M. Gubkin"

A.N. Timashev, T.A. Berkunova, E.A. Mammadov

UAMUZI WA MKUBWA WA GESI

Miongozo ya utekelezaji wa kazi ya maabara katika taaluma "Teknolojia ya uendeshaji wa visima vya gesi" na "Maendeleo na uendeshaji wa mashamba ya gesi na gesi ya condensate" kwa wanafunzi wa utaalam:

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

Chini ya uhariri wa Profesa A.I. Ermolaeva

Moscow 2012

Uamuzi wa wiani wa gesi.

Miongozo ya kazi ya maabara / A.N. Timashev,

T.A. Berkunova, E.A. Mammadov - M.: Chuo Kikuu cha Jimbo la Urusi cha Mafuta na Gesi kilichoitwa baada ya I.M. Gubkina, 2012.

Njia za uamuzi wa maabara ya wiani wa gesi zimeelezwa. Inategemea GOST 17310 - 2002 ya sasa.

Maagizo ya mbinu yanalenga wanafunzi wa vyuo vikuu vya mafuta na gesi ya utaalam: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.

Chapisho hilo lilitayarishwa katika Idara ya Maendeleo na Uendeshaji wa Gesi na Gesi

amana za zocondensate.

Imechapishwa kwa uamuzi wa tume ya elimu na mbinu ya kitivo

maeneo ya mafuta ya botki na gesi.

Utangulizi

Mali ya kimwili ya gesi asilia na condensates ya hidrokaboni hutumiwa

hutumiwa wote katika hatua ya kubuni, maendeleo na maendeleo ya shamba

msongamano wa gesi asilia, katika uchambuzi na udhibiti wa maendeleo ya uwanja,

uendeshaji wa mfumo wa kukusanya na kuandaa bidhaa kutoka visima vya gesi na gesi ya condensate. Moja ya mali kuu ya kimwili ya kujifunza ni wiani wa gesi ya amana.

Kwa kuwa muundo wa gesi katika uwanja wa gesi asilia ni ngumu,

inayojumuisha hidrokaboni (alkanes, cycloalkanes na arenes) na zisizo hidrokaboni

vipengele (nitrojeni, heliamu na gesi nyingine za nadra za dunia, pamoja na vipengele vya asidi

nites H2 S na CO2), kuna haja ya uamuzi wa maabara ya wiani

gesi za sti.

Maagizo haya ya kimbinu yanajadili njia za hesabu za kuamua

uamuzi wa wiani wa gesi kulingana na muundo unaojulikana, pamoja na njia mbili za maabara za kuamua wiani wa gesi: pycnometric na njia ya mtiririko kupitia capillary.

1. Ufafanuzi wa msingi

1.1. Msongamano wa gesi asilia kwenye shinikizo la anga

Msongamano wa gesi ni sawa na wingi wa M ulio katika kitengo cha v cha dutu hii

va. Tofautisha msongamano wa gesi kwa kawaida n P 0.1013 MPa, T 273K na

Ambapo M ni uzito wa molekuli ya gesi, kg/kmol; 22.41 na 24.04, m3 / kmol - kiasi cha molar ya gesi, kwa mtiririko huo, kwa kawaida (0.1013 MPa, 273 K) na kiwango

(0.1013 MPa, 293 K) masharti.

Kwa gesi asilia zinazojumuisha vijenzi vya hidrokaboni na visivyo vya hidrokaboni (tindikali na ajizi), uzito unaoonekana wa molekuli M hadi

imedhamiriwa na formula

ambapo M i ni uzito wa molekuli ya sehemu ya i-th, kg/kmol, n i ni asilimia ya molar ya sehemu ya i-th katika mchanganyiko;

k ni idadi ya vipengele katika mchanganyiko (gesi asilia).

Uzito wa cm gesi asilia ni sawa na

i ni msongamano wa sehemu ya i-th katika 0.1 MPa na 293 K.

Data juu ya vipengele vya mtu binafsi imeonyeshwa kwenye jedwali 1.

Uongofu wa wiani chini ya hali tofauti za joto na shinikizo

0.1013 MPa (101.325 kPa) katika Kiambatisho B.

1.2. Uzani wa gesi ya jamaa

Katika mazoezi ya mahesabu ya uhandisi, dhana ya jamaa

msongamano wa nye, sawa na uwiano wa msongamano wa gesi na msongamano wa hewa kwa viwango sawa vya shinikizo na joto. Kwa kawaida, hali ya kawaida au ya kawaida huchukuliwa kama kumbukumbu, wakati msongamano wa hewa ni

kwa kuwajibika ni 0 1.293 kg / m 3 na 20 1.205 kg / m 3. Kisha jamaa

Msongamano wa gesi asilia ni sawa na

1.3. Msongamano wa gesi asilia kwa shinikizo na joto

Msongamano wa gesi kwa hali katika hifadhi, kisima, gesi

waya na vifaa kwa shinikizo zinazofaa na joto huamua

inahesabiwa kulingana na fomula ifuatayo

ambapo P na T ni shinikizo na joto mahali ambapo wiani wa gesi huhesabiwa; 293 K na 0.1013 MPa - hali ya kawaida wakati kupatikana cm;

z ,z 0 ni mgawo wa supercompressibility ya gesi, kwa mtiririko huo, kwa Р na Т na

chini ya hali ya kawaida (thamani z 0 = 1).

Njia rahisi zaidi ya kubainisha kipengele cha mgandamizo mkubwa zaidi z ni njia ya picha. Utegemezi wa z kwenye vigezo vilivyopewa ni

kuwekwa kwenye Mtini. moja.

Kwa gesi ya sehemu moja (gesi safi), vigezo vilivyopewa vinatambuliwa

kugawanywa na fomula

pamoja, na vipengele vingine vyote vimeunganishwa katika salio (sehemu ya uwongo

sehemu) C5+ au C7+, katika kesi hii, vigezo muhimu vinatambuliwa na formula

Kwa 100 M na 5 240 na 700d na 5 950,

М с 5 ni uzito wa Masi ya С5+ (С7+) kg/kmol;

d c 5 ni msongamano wa С5+ (С7+) sehemu ya uwongo, kg/m3.

Jedwali 1

Viashiria vya vipengele vya gesi asilia

UFAFANUZI

hewa ya anga ni mchanganyiko wa gesi nyingi. Hewa ina muundo tata. Vipengele vyake kuu vinaweza kugawanywa katika vikundi vitatu: mara kwa mara, kutofautiana na random. Ya kwanza ni pamoja na oksijeni (yaliyomo katika hewa ya oksijeni ni karibu 21% kwa kiasi), nitrojeni (karibu 86%) na kinachojulikana kama gesi za inert (karibu 1%).

Yaliyomo ya washiriki kivitendo haitegemei ni wapi ulimwenguni sampuli ya hewa kavu ilichukuliwa. Kundi la pili ni pamoja na dioksidi kaboni (0.02 - 0.04%) na mvuke wa maji (hadi 3%). Maudhui ya vipengele vya random hutegemea hali ya ndani: karibu na mimea ya metallurgiska, kiasi kinachoonekana cha dioksidi ya sulfuri mara nyingi huchanganywa ndani ya hewa, mahali ambapo mabaki ya kikaboni huharibika, amonia, nk. Mbali na gesi mbalimbali, hewa daima ina vumbi zaidi au chini.

Msongamano wa hewa ni thamani sawa na wingi wa gesi katika angahewa ya Dunia ikigawanywa na ujazo wa kitengo. Inategemea shinikizo, joto na unyevu. Kuna thamani ya kawaida ya wiani wa hewa - 1.225 kg / m 3, sambamba na wiani wa hewa kavu kwa joto la 15 o C na shinikizo la 101330 Pa.

Kujua kutokana na uzoefu wingi wa lita moja ya hewa chini ya hali ya kawaida (1.293 g), mtu anaweza kuhesabu uzito wa Masi ambayo hewa ingekuwa nayo ikiwa ni gesi ya mtu binafsi. Kwa kuwa molekuli ya gramu ya gesi yoyote inachukua chini ya hali ya kawaida kiasi cha lita 22.4, wastani wa uzito wa Masi ya hewa ni.

22.4 × 1.293 = 29.

Nambari hii - 29 - inapaswa kukumbukwa: kujua, ni rahisi kuhesabu wiani wa gesi yoyote kuhusiana na hewa.

Uzani wa hewa ya kioevu

Kwa baridi ya kutosha, hewa inakuwa kioevu. Hewa ya kioevu inaweza kuhifadhiwa kwa muda mrefu katika vyombo vilivyo na kuta mbili, kutoka kwa nafasi kati ya ambayo hewa hutolewa ili kupunguza uhamisho wa joto. Vyombo sawa hutumiwa, kwa mfano, katika thermoses.

Huvukiza kwa uhuru chini ya hali ya kawaida, hewa ya kioevu ina joto la karibu (-190 o C). Muundo wake hauna msimamo, kwani nitrojeni huvukiza rahisi kuliko oksijeni. Nitrojeni inapoondolewa, rangi ya hewa ya kioevu hubadilika kutoka samawati hadi hudhurungi (rangi ya oksijeni ya kioevu).

Katika hewa ya kioevu, pombe ya ethyl, diethyl ether na gesi nyingi hugeuka kwa urahisi kuwa hali imara. Ikiwa, kwa mfano, dioksidi kaboni hupitishwa kupitia hewa ya kioevu, inageuka kuwa flakes nyeupe, sawa na kuonekana kwa theluji. Zebaki iliyotumbukizwa kwenye hewa ya kioevu inakuwa dhabiti na inayoweza kutengenezwa.

Dutu nyingi zilizopozwa na hewa ya kioevu hubadilisha mali zao kwa kasi. Hivyo, chink na bati huwa brittle sana hivi kwamba hubadilika kuwa unga kwa urahisi, kengele ya risasi hutoa mlio wa wazi, na mpira uliogandishwa hupasuka ukidondoshwa kwenye sakafu.

Mifano ya kutatua matatizo

MFANO 1

MFANO 2

Msongamano wa hewa ni kiasi halisi kinachobainisha wingi maalum wa hewa chini ya hali ya asili au wingi wa gesi katika angahewa ya Dunia kwa ujazo wa kitengo. Thamani ya wiani wa hewa ni kazi ya urefu wa vipimo, unyevu wake na joto.

Kiwango cha msongamano wa hewa ni thamani sawa na 1.29 kg/m3, ambayo huhesabiwa kama uwiano wa molekuli yake ya molar (29 g/mol) hadi kiasi cha molar, ambayo ni sawa kwa gesi zote (22.413996 dm3), inayolingana na msongamano wa hewa kavu kwa 0° C (273.15 °K) na shinikizo la 760 mmHg (101325 Pa) kwenye usawa wa bahari (yaani, katika hali ya kawaida).

Uamuzi wa msongamano wa hewa ^

Sio zamani sana, habari juu ya msongamano wa hewa ilipatikana kwa njia isiyo ya moja kwa moja kupitia uchunguzi wa auroras, uenezi wa mawimbi ya redio, na vimondo. Tangu ujio wa satelaiti za Dunia za bandia, wiani wa hewa umehesabiwa shukrani kwa data iliyopatikana kutokana na kupungua kwao.

Njia nyingine ni kuchunguza kuenea kwa mawingu bandia ya mvuke ya sodiamu iliyoundwa na roketi za hali ya hewa. Huko Ulaya, wiani wa hewa kwenye uso wa Dunia ni 1.258 kg/m3, kwa urefu wa kilomita tano - 0.735, kwa urefu wa kilomita ishirini - 0.087, kwa urefu wa kilomita arobaini - 0.004 kg/m3.

Kuna aina mbili za wiani wa hewa: wingi na uzito (mvuto maalum).

Mfumo wa Msongamano wa Hewa ^

Uzito wiani huamua uzito wa 1 m3 ya hewa na huhesabiwa kwa formula γ = G/V, ambapo γ ni uzito wa uzito, kgf/m3; G ni uzito wa hewa, kipimo katika kgf; V ni kiasi cha hewa, kipimo katika m3. Imeamua hivyo 1 m3 ya hewa chini ya hali ya kawaida(shinikizo la barometriki 760 mmHg, t=15°C) uzani wa kilo 1.225, kwa kuzingatia hili, wiani wa uzito (mvuto maalum) wa 1 m3 ya hewa ni sawa na γ = 1.225 kgf/m3.

Je, msongamano wa jamaa katika hewa ni nini? ^

Inapaswa kuzingatiwa kwamba uzito wa hewa ni kutofautiana na hutofautiana kulingana na hali mbalimbali, kama vile latitudo ya kijiografia na nguvu ya hali ya hewa inayotokea wakati Dunia inapozunguka mhimili wake. Katika nguzo, uzito wa hewa ni 5% zaidi kuliko ikweta.

Uzito wa hewa ni wingi wa 1 m3 ya hewa, iliyoonyeshwa na barua ya Kigiriki ρ. Kama unavyojua, uzito wa mwili ni thamani ya mara kwa mara. Sehemu ya misa inachukuliwa kuwa uzito wa uzito uliotengenezwa na iridide ya platinamu, ambayo iko katika Chama cha Kimataifa cha Uzani na Vipimo huko Paris.

Uzito wa wingi wa hewa ρ huhesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo: ρ = m / v. Hapa m ni wingi wa hewa, kipimo katika kg×s2/m; ρ ni msongamano wake wa wingi, kipimo katika kgf×s2/m4.

Uzito na msongamano wa hewa hutegemea: ρ = γ / g, ambapo g ni mgawo usiolipishwa wa kuongeza kasi ya kuanguka sawa na 9.8 m/s². Inafuata wapi kwamba wiani wa wingi wa hewa chini ya hali ya kawaida ni 0.1250 kg×s2/m4.

Je, msongamano wa hewa hubadilikaje na halijoto? ^

Kama shinikizo la barometriki na mabadiliko ya joto, wiani wa hewa hubadilika. Kulingana na sheria ya Boyle-Mariotte, kadiri shinikizo linavyoongezeka, ndivyo msongamano wa hewa unavyoongezeka. Hata hivyo, shinikizo linapungua kwa urefu, wiani wa hewa pia hupungua, ambayo huanzisha marekebisho yake mwenyewe, kwa sababu ambayo sheria ya mabadiliko ya shinikizo la wima inakuwa ngumu zaidi.

Equation inayoelezea sheria hii ya mabadiliko ya shinikizo na urefu katika angahewa inaitwa equation ya msingi ya statics.

Inasema kwamba kwa kuongezeka kwa urefu, shinikizo hubadilika chini na wakati wa kupanda kwa urefu sawa, kupungua kwa shinikizo ni kubwa zaidi, nguvu kubwa ya mvuto na wiani wa hewa.

Jukumu muhimu katika equation hii ni ya mabadiliko katika wiani wa hewa. Matokeo yake, tunaweza kusema kwamba unapopanda juu, shinikizo la chini litashuka wakati unapoongezeka kwa urefu sawa. Uzito wa hewa hutegemea joto kama ifuatavyo: katika hewa ya joto, shinikizo hupungua chini sana kuliko hewa baridi, kwa hiyo, kwa urefu sawa katika molekuli ya hewa ya joto, shinikizo ni kubwa kuliko hewa baridi.

Kwa mabadiliko ya maadili ya joto na shinikizo, wiani wa hewa huhesabiwa na formula: ρ = 0.0473xV / T. Hapa B ni shinikizo la barometriki, kipimo cha mm ya zebaki, T ni joto la hewa, kipimo katika Kelvin. .

Jinsi ya kuchagua, kulingana na sifa gani, vigezo?

Kikaushio cha hewa kilichobanwa viwandani ni nini? Soma juu yake, habari ya kuvutia zaidi na muhimu.

Je, ni bei gani za sasa za tiba ya ozoni? Utajifunza juu yake katika nakala hii:
. Mapitio, dalili na vikwazo vya tiba ya ozoni.

Je, msongamano wa mvuke hupimwa vipi katika hewa? ^

Density pia imedhamiriwa na unyevu wa hewa. Uwepo wa pores ya maji husababisha kupungua kwa wiani wa hewa, ambayo inaelezwa na molekuli ya chini ya molar ya maji (18 g / mol) dhidi ya historia ya molekuli ya molar ya hewa kavu (29 g / mol). Hewa yenye unyevunyevu inaweza kuzingatiwa kama mchanganyiko wa gesi bora, ambayo kila mchanganyiko wa msongamano huruhusu mtu kupata thamani ya wiani inayohitajika kwa mchanganyiko wao.

Ufafanuzi wa aina hii huruhusu thamani za msongamano kubainishwa na kiwango cha makosa cha chini ya 0.2% katika kiwango cha joto kutoka -10 °C hadi 50 °C. Uzito wa hewa inakuwezesha kupata thamani ya unyevu wake, ambayo huhesabiwa kwa kugawanya wiani wa mvuke wa maji (katika gramu) zilizomo katika hewa na wiani wa hewa kavu katika kilo.

Equation ya msingi ya statics hairuhusu kutatua matatizo yanayojitokeza mara kwa mara katika hali halisi ya anga inayobadilika. Kwa hiyo, inatatuliwa chini ya mawazo mbalimbali yaliyorahisishwa ambayo yanahusiana na hali halisi, kwa kuweka mbele idadi ya mawazo fulani.

Equation ya msingi ya statics inafanya uwezekano wa kupata thamani ya gradient ya shinikizo la wima, ambayo inaonyesha mabadiliko ya shinikizo wakati wa kupanda au kushuka kwa urefu wa kitengo, yaani, mabadiliko ya shinikizo kwa umbali wa wima wa kitengo.

Badala ya gradient ya wima, ulinganifu wake hutumiwa mara nyingi - hatua ya baric katika mita kwa millibar (wakati mwingine bado kuna toleo la zamani la neno "gradient shinikizo" - gradient ya barometriki).

Uzito wa chini wa hewa huamua upinzani mdogo kwa harakati. Wanyama wengi wa duniani, wakati wa mageuzi, walitumia faida za kiikolojia za mali hii ya mazingira ya hewa, kutokana na ambayo walipata uwezo wa kuruka. Asilimia 75 ya spishi zote za wanyama wa nchi kavu zina uwezo wa kukimbia. Kwa sehemu kubwa, hawa ni wadudu na ndege, lakini kuna mamalia na reptilia.

Video kwenye mada "Uamuzi wa wiani wa hewa"

Gesi ni ulinganisho wa wingi wa molekuli au molar wa gesi moja na ile ya gesi nyingine. Kama sheria, imedhamiriwa kuhusiana na gesi nyepesi - hidrojeni. Gesi pia mara nyingi hulinganishwa na hewa.

Ili kuonyesha ni gesi gani iliyochaguliwa kwa kulinganisha, index huongezwa kabla ya ishara ya wiani wa jamaa wa mtihani, na jina yenyewe limeandikwa kwenye mabano. Kwa mfano, DH2 (SO2). Hii ina maana kwamba msongamano ulihesabiwa kutoka kwa hidrojeni. Hii inasomwa kama "wiani wa oksidi ya sulfuri na hidrojeni."

Ili kuhesabu wiani wa gesi kutoka kwa hidrojeni, ni muhimu kuamua molekuli ya molar ya gesi na hidrojeni chini ya utafiti kwa kutumia meza ya mara kwa mara. Ikiwa ni klorini na hidrojeni, basi viashiria vitaonekana kama hii: M (Cl2) \u003d 71 g / mol na M (H2) \u003d 2 g / mol. Ikiwa wiani wa hidrojeni umegawanywa na wiani wa klorini (71: 2), matokeo ni 35.5. Hiyo ni, klorini ni nzito mara 35.5 kuliko hidrojeni.

Uzito wa jamaa wa gesi hautegemei hali ya nje. Hii inafafanuliwa na sheria za ulimwengu wote za hali ya gesi, ambayo hupungua kwa ukweli kwamba mabadiliko ya joto na shinikizo haitoi mabadiliko ya kiasi chao. Kwa mabadiliko yoyote katika viashiria hivi, vipimo vinafanywa kwa njia sawa.

Kuamua wiani wa gesi kwa nguvu, unahitaji chupa ambapo inaweza kuwekwa. Flask na gesi lazima ipimwe mara mbili: mara ya kwanza - baada ya kusukuma hewa yote kutoka kwake; pili - kwa kuijaza na gesi iliyochunguzwa. Pia ni muhimu kupima kiasi cha chupa mapema.

Kwanza unahitaji kuhesabu tofauti ya wingi na kuigawanya kwa thamani ya kiasi cha chupa. Matokeo yake ni wiani wa gesi chini ya masharti yaliyotolewa. Kutumia equation ya hali, unaweza kuhesabu kiashiria kinachohitajika chini ya hali ya kawaida au bora.

Unaweza kujua wiani wa baadhi ya gesi kutoka kwa meza ya muhtasari, ambayo ina habari iliyopangwa tayari. Ikiwa gesi imeorodheshwa kwenye meza, basi habari hii inaweza kuchukuliwa bila mahesabu yoyote ya ziada na matumizi ya formula. Kwa mfano, msongamano wa mvuke wa maji unaweza kupatikana kutoka kwa jedwali la mali ya maji (Kitabu cha Marejeleo cha Rivkin S.L. na wengine), mwenzake wa elektroniki, au kutumia programu kama vile WaterSteamPro na zingine.

Walakini, kwa vinywaji tofauti, usawa na mvuke hufanyika kwa msongamano tofauti wa mwisho. Hii ni kutokana na tofauti katika nguvu za mwingiliano wa intermolecular. Ya juu ni, kasi ya usawa itakuja (kwa mfano, zebaki). Katika vimiminiko tete (kwa mfano, etha), usawa unaweza kutokea tu kwa msongamano mkubwa wa mvuke.

Msongamano wa gesi mbalimbali za asili hutofautiana kutoka 0.72 hadi 2.00 kg / m3 na hapo juu, jamaa - kutoka 0.6 hadi 1.5 na hapo juu. Msongamano wa juu zaidi ni katika gesi zilizo na maudhui ya juu zaidi ya hidrokaboni nzito H2S, CO2 na N2, ya chini kabisa iko katika gesi kavu ya methane.

Mali imedhamiriwa na muundo wake, joto, shinikizo na wiani. Kiashiria cha mwisho kinatambuliwa na maabara. Inategemea yote hapo juu. Uzito wake unaweza kuamua kwa njia tofauti. Sahihi zaidi ni kupima kwa mizani sahihi kwenye chombo cha kioo chenye kuta nyembamba.

Zaidi ya kiashiria sawa cha gesi asilia. Kwa mazoezi, uwiano huu unachukuliwa kama 0.6: 1. Tuli hupungua kwa kasi zaidi kuliko gesi. Kwa shinikizo hadi MPa 100, msongamano wa gesi asilia unaweza kuzidi 0.35 g/cm3.

Imeanzishwa kuwa ongezeko linaweza kuongozana na ongezeko la joto la malezi ya hydrate. Gesi asilia yenye msongamano wa chini huunda maji kwenye joto la juu kuliko gesi zenye msongamano mkubwa.

Mita za wiani zimeanza kutumika na bado kuna maswali mengi ambayo yanahusiana na vipengele vya uendeshaji na uhakikisho wao.