Gas – poređenje relativne molekulske ili molarne mase jednog gasa sa onom drugog gasa. Po pravilu se definiše u odnosu na najlakši gas - vodonik. Gasovi se takođe često porede sa vazduhom.
Kako bi se pokazalo koji je plin odabran za poređenje, indeks se dodaje ispred simbola relativne gustine ispitnog plina, a sam naziv je napisan u zagradama. Na primjer, DH2(SO2). To znači da je gustina izračunata pomoću vodonika. Ovo se čita kao "gustina sumpor-oksida nad vodonikom".
Da bi se izračunala gustina gasa na bazi vodonika, potrebno je odrediti molarne mase gasa i vodonika koji se proučava pomoću periodnog sistema. Ako su klor i vodonik, onda će indikatori izgledati ovako: M(Cl2) = 71 g/mol i M(H2) = 2 g/mol. Ako se gustina vodonika podeli sa gustinom hlora (71:2), rezultat je 35,5. Odnosno, hlor je 35,5 puta teži od vodonika.
Relativna gustina gasa od spoljni uslovi uopste ne zavisi. To se objašnjava univerzalnim zakonima stanja plinova, koji se svode na činjenicu da promjene temperature i tlaka ne dovode do promjene njihovog volumena. Za bilo kakve promjene u ovim pokazateljima, mjerenja se vrše potpuno ista.
Da biste eksperimentalno odredili gustoću plina, trebat će vam tikvica u koju se može staviti. Boca sa gasom mora se izvagati dva puta: prvi put - ispumpavanjem cijelog zraka iz nje; drugi - punjenje gasom koji se proučava. Takođe je potrebno unapred izmeriti zapreminu tikvice.
Prvo morate izračunati razliku mase i podijeliti je s volumenom tikvice. Rezultat će biti gustina gasa pod datim uslovima. Koristeći jednadžbu stanja, možete izračunati željeni indikator pod normalnim ili idealnim uslovima.
Gustoću nekih plinova možete saznati pomoću sažete tablice koja sadrži gotove informacije. Ako je plin uključen u tabelu, onda ove informacije možete uzeti bez ikakvih dodatne kalkulacije i korištenje formula. Na primjer, gustina pare vode može se saznati iz tablice svojstava vode (Priručnik Rivkin S.L. et al.), njenog elektronskog analoga ili pomoću programa kao što su WaterSteamPro i drugi.
Međutim, za različite tekućine, ravnoteža s parom se javlja pri različitim gustoćama ove druge. Ovo se objašnjava razlikom u silama međumolekularne interakcije. Što je veći, brže će doći do ravnoteže (na primjer, živa). Za isparljive tekućine (na primjer, eter), ravnoteža se može dogoditi samo pri značajnoj gustini pare.
Gustina razna prirodni gasovi varira od 0,72 do 2,00 kg/m3 i više, relativno - od 0,6 do 1,5 i više. Najveća gustina je za gasove sa najvećim sadržajem teških ugljovodonika H2S, CO2 i N2, a najmanja je za suvi metan.
Svojstva su određena njegovim sastavom, temperaturom, pritiskom i gustinom. Potonji indikator se utvrđuje u laboratoriji. Zavisi od svega navedenog. Njegova gustina se može odrediti različitim metodama. Najpreciznije je vaganje precizne skale u staklenoj posudi tankih stijenki.
Više nego isti indikator za prirodne gasove. U praksi se ovaj odnos uzima kao 0,6:1. Statika se brže smanjuje u odnosu na plin. Pri pritiscima do 100 MPa, gustina prirodni gas može premašiti 0,35 g/cm3.
Utvrđeno je da povećanje može biti praćeno povećanjem temperature stvaranja hidrata. Prirodni gas niske gustine stvara hidrate u većoj količini visoke temperature u poređenju sa gasovima sa povećanom gustinom.
Merila gustine tek počinju da se koriste i ostala su mnoga pitanja vezana za karakteristike njihovog rada i ispitivanja.
Gustina vazduha je fizička veličina koja karakteriše specifičnu težinu vazduha u prirodnim uslovima ili masu gasa u Zemljinoj atmosferi po jedinici zapremine. Vrijednost gustine zraka je funkcija visine mjerenja, njegove vlažnosti i temperature.
Standardna gustina vazduha je 1,29 kg/m3, što je izračunato kao odnos njegove molarne mase (29 g/mol) i molarne zapremine, iste za sve gasove (22,413996 dm3), što odgovara gustini suvog vazduha. vazduh na 0°C (273,15°K) i pritisak 760 mm živa(101325 Pa) na nivou mora (tj normalnim uslovima).
Određivanje gustine vazduha^
Ne tako davno, informacije o gustini vazduha dobijane su indirektno posmatranjem aurore, širenja radio talasa i meteora. Od svog osnivanja umjetni sateliti Gustoća vazduha na Zemlji počela je da se izračunava zahvaljujući podacima dobijenim njihovim kočenjem.
Druga metoda je promatranje širenja umjetnih oblaka natrijeve pare stvorenih vremenskim raketama. U Evropi je gustina vazduha na površini Zemlje 1,258 kg/m3, na visini od pet km - 0,735, na visini od dvadeset km - 0,087, na visini od četrdeset km - 0,004 kg/m3.
Postoje dvije vrste gustine zraka: masa i težina ( specifična gravitacija).
Formula gustine vazduha^
Gustina težine određuje težinu 1 m3 zraka i izračunava se po formuli γ = G/V, gdje je γ gustina težine, kgf/m3; G je težina zraka, mjerena u kgf; V je zapremina vazduha, merena u m3. Odlučio to 1 m3 vazduha pod standardnim uslovima (barometarski pritisak 760 mmHg, t=15°S) teži 1.225 kgf, na osnovu toga, gustina težine (specifične težine) 1 m3 vazduha je γ = 1,225 kgf/m3.
Šta je relativna gustina u vazduhu? ^
To treba uzeti u obzir težina vazduha je promenljiva veličina i varira u zavisnosti od raznih uslova kao npr geografska širina i sila inercije koja se javlja kada se Zemlja rotira oko svoje ose. Na polovima je težina zraka 5% veća nego na ekvatoru.
Gustoća vazdušne mase je masa 1 m3 vazduha, označena grčkim slovom ρ. Kao što znate, tjelesna težina je konstantna veličina. Jedinicom mase smatra se masa utega iridida platine, koji se nalazi u Međunarodnoj komori za tegove i mjere u Parizu.
Gustina vazdušne mase ρ se izračunava po sledećoj formuli: ρ = m / v. Ovdje je m masa zraka, mjerena u kg×s2/m; ρ je njegova masena gustina, mjerena u kgf×s2/m4.
Gustoća mase i težine zraka zavise od: ρ = γ / g, gdje je g koeficijent ubrzanja slobodan pad, jednako 9,8 m/s². Iz toga slijedi da je masena gustina zraka u standardnim uvjetima 0,1250 kg × s2/m4.
Kako gustina vazduha zavisi od temperature? ^
Kako se barometarski pritisak i temperatura mijenjaju, mijenja se i gustina zraka. Na osnovu Boyle-Marriottovog zakona, što je veći pritisak, veća je i gustina vazduha. Međutim, kako pritisak opada sa visinom, tako se smanjuje i gustina vazduha, što unosi svoja prilagođavanja, usled čega zakon vertikalnih promena pritiska postaje složeniji.
Jednačina koja izražava ovaj zakon promjene tlaka s visinom u atmosferi koja miruje naziva se osnovna jednačina statike.
On kaže da se sa povećanjem nadmorske visine pritisak menja naniže i kada se diže na istu visinu, što je veći pad pritiska, to je veća sila gravitacije i gustina vazduha.
Promjene u gustini zraka igraju važnu ulogu u ovoj jednačini. Kao rezultat toga, možemo reći da što se više uzdignete, to će manji pritisak pasti kada se podignete na istu visinu. Gustoća vazduha zavisi od temperature na sledeći način: u toplom vazduhu pritisak opada manje intenzivno nego u hladnom, pa je na istoj visini pritisak u toploj vazdušnoj masi veći nego u hladnom.
Sa promjenjivim vrijednostima temperature i tlaka, gustina mase zraka se izračunava po formuli: ρ = 0,0473xB / T. Ovdje je B barometarski pritisak, mjeren u mm žive, T je temperatura zraka, mjerena u Kelvinima .
Kako odabrati, prema kojim karakteristikama, parametrima?
Šta je industrijski odvlaživač zraka komprimirani zrak? Pročitajte o tome, najzanimljivije i najrelevantnije informacije.
Koje su trenutne cijene ozonoterapije? O tome ćete saznati u ovom članku:
. Recenzije, indikacije i kontraindikacije za terapiju ozonom.
Kako se mjeri gustina pare u zraku? ^
Gustina je također određena vlažnošću zraka. Prisustvo vodenih pora dovodi do smanjenja gustoće zraka, što se objašnjava niskom molarnom masom vode (18 g/mol) na pozadini molarne mase suhog zraka (29 g/mol). Vlažan vazduh može se smatrati mješavinom idealnih gasova, u svakoj od kojih kombinacija gustina omogućava da se dobije tražena vrednost gustine za njihovu mešavinu.
Ova vrsta interpretacije omogućava određivanje vrijednosti gustoće sa nivoom greške manjim od 0,2% u temperaturnom rasponu od -10 °C do 50 °C. Gustoća zraka vam omogućava da dobijete vrijednost njegovog sadržaja vlage, koji se izračunava dijeljenjem gustine vodene pare (u gramima) sadržane u zraku s gustinom suhog zraka u kilogramima.
Osnovna jednadžba statike ne dozvoljava rješavanje koje se stalno javlja praktični problemi u realnim uslovima promenljive atmosfere. Stoga se rješava pod raznim pojednostavljenim pretpostavkama koje odgovaraju stvarnim realnim uslovima, iznoseći niz posebnih pretpostavki.
Osnovna jednadžba statike omogućava da se dobije vrijednost vertikalnog gradijenta pritiska, koji izražava promjenu tlaka pri usponu ili spuštanju po jedinici visine, odnosno promjenu tlaka po jedinici vertikalne udaljenosti.
Umjesto vertikalnog gradijenta, često koriste njegovu inverznu vrijednost - nivo pritiska u metrima po milibaru (ponekad se koristi i zastarjela verzija izraza "gradijent tlaka" - barometrijski gradijent).
Mala gustina vazduha određuje mali otpor kretanju. Mnoge kopnene životinje su evoluirale kako bi iskoristile prednosti okoliša ove imovine. vazdušno okruženje, zbog čega su stekli sposobnost letenja. 75% svih vrsta kopnenih životinja sposobno je za aktivan let. Uglavnom su to insekti i ptice, ali ima i sisara i gmizavaca.
Video na temu "Određivanje gustine vazduha"
ρ = m (plin) / V (plin)
D prema Y (X) = M (X) / M (Y)
Zbog toga:
D vazduhom = M (gas X) / 29
Dinamička i kinematička viskoznost gasa.
Viskoznost gasova (fenomen unutrašnjeg trenja) je pojava sila trenja između slojeva gasa koji se međusobno kreću paralelno i različitim brzinama.
Interakcija dva sloja gasa se smatra procesom tokom kojeg se impuls prenosi sa jednog sloja na drugi.
Sila trenja po jedinici površine između dva sloja gasa, jednaka impulsu koji se prenosi u sekundi od sloja do sloja kroz jediničnu površinu, određena je kao Newtonov zakon:
- gradijent brzine u smjeru okomitom na smjer kretanja slojeva plina.
Znak minus označava da se zamah prenosi u smjeru smanjenja brzine.
- dinamički viskozitet.
, Gdje
- gustina gasa,
- aritmetička prosječna brzina molekula,
- prosječan slobodni put molekula.
- koeficijent kinematičke viskoznosti.
Kritični parametri gasa: Tcr, Pcr.
Kritična temperatura je temperatura iznad koje, ni pod kojim pritiskom, gas ne može da se prevede u tečno stanje. Pritisak potreban da se gas ukapljuje na kritičnoj temperaturi naziva se kritičnim. Zadati parametri gasa. Dati parametri su bezdimenzionalne veličine koje pokazuju koliko su puta stvarni parametri stanja gasa (pritisak, temperatura, gustina, specifična zapremina) veći ili manji od kritičnih:
Proizvodnja bušotina i podzemno skladištenje plina.
Gustina gasa: apsolutna i relativna.
Gustina gasa je jedna od njegovih najvažnije karakteristike. Kada govorimo o gustini gasa, obično mislimo na njegovu gustinu u normalnim uslovima (tj. pri temperaturi i pritisku). Osim toga, često se koristi relativna gustina gasa, što znači odnos gustine datog gasa i gustine vazduha pod istim uslovima. Lako je uočiti da relativna gustina gasa ne zavisi od uslova u kojima se nalazi, jer prema zakonima gasno stanje, zapremine svih gasova se menjaju podjednako sa promenama pritiska i temperature.
Apsolutna gustina gasa je masa 1 litra gasa u normalnim uslovima. Obično se za plinove mjeri u g/l.
ρ = m (plin) / V (plin)
Ako uzmemo 1 mol gasa, onda:
A molarna masa gas se može naći množenjem gustine molarnom zapreminom.
Relativna gustina D je vrijednost koja pokazuje koliko je puta plin X teži od plina Y. Izračunava se kao omjer molarnih masa plinova X i Y:
D prema Y (X) = M (X) / M (Y)
Često se za proračune koriste relativne gustine gasova vodonika i vazduha.
Relativna gustina gasa X u odnosu na vodonik:
D sa H2 = M (gas X) / M (H2) = M (gas X) / 2
Vazduh je mešavina gasova, pa se za njega može izračunati samo prosečna molarna masa.
Njegova vrijednost se uzima kao 29 g/mol (na osnovu približnog prosječnog sastava).
Zbog toga:
D vazduhom = M (gas X) / 29
DEFINICIJA
Atmosferski vazduh je mješavina mnogih plinova. Vazduh ima složena kompozicija. Njegove glavne komponente mogu se podijeliti u tri grupe: konstantne, varijabilne i nasumične. Prvi uključuje kiseonik (sadržaj kiseonika u vazduhu je oko 21% zapremine), azot (oko 86%) i tzv. inertnih gasova(oko 1%).
Sadržaj komponente praktično ne zavisi od toga gde se u svetu uzima uzorak suvog vazduha. Druga grupa uključuje ugljen-dioksid(0,02 - 0,04%) i vodene pare (do 3%). Sadržaj sporednih sastojaka zavisi od lokalnih uslova: u blizini metalurških postrojenja, primetne količine se često mešaju u vazduh sumporov dioksid, na mjestima gdje se razlažu organski ostaci - amonijak itd. Pored raznih gasova, vazduh uvek sadrži više ili manje prašine.
Gustina vazduha je količina jednaka masi gas u Zemljinoj atmosferi podeljen sa jedinicom zapremine. Zavisi od pritiska, temperature i vlažnosti. Postoji standardna vrednost za gustinu vazduha - 1,225 kg/m 3, što odgovara gustini suvog vazduha na temperaturi od 15 o C i pritisku od 101330 Pa.
Znajući iz iskustva masu litre vazduha u normalnim uslovima (1,293 g), možemo izračunati molekulsku težinu koju bi vazduh imao da je pojedinačni gas. Pošto gram molekula bilo kog gasa zauzima zapreminu od 22,4 litara u normalnim uslovima, prosečna molekulska težina vazduha je jednaka
22,4 × 1,293 = 29.
Ovaj broj - 29 - treba zapamtiti: znajući ga, lako je izračunati gustinu bilo kojeg plina u odnosu na zrak.
Gustina tečnog vazduha
Kada se dovoljno ohladi, vazduh prelazi u tečno stanje. Tečni vazduh se može dosta dugo čuvati u posudama sa dvostrukim zidovima, iz prostora između kojih se vazduh ispumpava da bi se smanjio prenos toplote. Slične posude se koriste, na primjer, u termozama.
Slobodno isparava na normalnim uslovima tečni vazduh ima temperaturu od oko (-190 o C). Njegov sastav nije konstantan, jer dušik lakše isparava od kisika. Kako se dušik uklanja, boja tekućeg zraka mijenja se od plavičaste do blijedoplave (boja tekućeg kisika).
U tečnom vazduhu se lako pretvaraju u čvrstom stanju etil alkohol, dietil eter i mnogi gasovi. Ako se, na primjer, ugljični dioksid propušta kroz tekući zrak, pretvara se u bijele pahuljice slične po izgledu. izgled na sneg. Živa uronjena u tečni vazduh postaje tvrda i savitljiva.
Mnoge tvari hlađene tekućim zrakom dramatično mijenjaju svoja svojstva. Tako, žljeb i lim postaju toliko krhki da se lako pretvaraju u prah, olovno zvono daje jasan zvuk zvonjave, a smrznuta gumena lopta se rasprsne ako padne na pod.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
PRIMJER 2
| Vježbajte | Odredite koliko puta je sumporovodik H 2 S teži od vazduha. |
| Rješenje | Odnos mase datog gasa prema masi drugog gasa uzetog u istoj zapremini, na istoj temperaturi i istom pritisku naziva se relativna gustina prvog gasa prema drugom. Ova vrijednost pokazuje koliko je puta prvi plin teži ili lakši od drugog plina. Uzima se relativna molekularna težina zraka 29 (uzimajući u obzir sadržaj dušika, kisika i drugih plinova u zraku). Treba napomenuti da se koncept "relativne molekularne mase zraka" koristi uvjetno, jer je zrak mješavina plinova. D vazduh (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (vazduh); D vazduh (H 2 S) = 34 / 29 = 1,17. M r (H 2 S) = 2 × A r (H) + A r (S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34. |
| Odgovori | Vodonik sulfid H 2 S je 1,17 puta teži od vazduha. |
Gustina se obično naziva takva fizička količina, koji određuje omjer mase objekta, tvari ili tekućine prema zapremini koju zauzimaju u prostoru. Hajde da razgovaramo o tome šta je gustina, kako se gustina tela i supstance razlikuje i kako (koristeći koju formulu) pronaći gustinu u fizici.
Vrste gustine
Treba pojasniti da se gustina može podijeliti u nekoliko tipova.
Ovisno o objektu koji se proučava:
- Gustina tijela - za homogena tijela - je direktan omjer mase tijela i njegove zapremine koja se nalazi u prostoru.
- Gustoća supstance je gustina tela koja se sastoje od ove supstance. Gustina tvari je konstantna. Postoje posebne tabele u kojima je naznačena gustina različite supstance. Na primjer, gustoća aluminija je 2,7 * 103 kg/m3. Poznavajući gustinu aluminijuma i masu tela koje je od njega napravljeno, možemo izračunati zapreminu ovog tela. Ili, znajući da se tijelo sastoji od aluminija i znajući zapreminu ovog tijela, lako možemo izračunati njegovu masu. Kako pronaći ove količine ćemo pogledati malo kasnije, kada izvedemo formulu za izračunavanje gustoće.
- Ako se tijelo sastoji od više tvari, tada je za određivanje njegove gustoće potrebno izračunati gustoću njegovih dijelova za svaku tvar posebno. Ova gustina se zove srednje gustine tijela.
Ovisno o poroznosti tvari od koje se tijelo sastoji:
- Prava gustina je gustina koja se izračunava bez uzimanja u obzir praznina u telu.
- Specifična težina - ili prividna gustina - je ona koja se izračunava uzimajući u obzir praznine tijela koje se sastoji od porozne ili mrvljive tvari.
Kako onda pronaći gustinu?
Formula za izračunavanje gustine
Formula koja pomaže u pronalaženju gustine tijela je sljedeća:
- p = m / V, gdje je p gustina supstance, m je masa tijela, V je zapremina tijela u prostoru.
Ako izračunamo gustinu određenog gasa, formula će izgledati ovako:
- p = M / V m p - gustina gasa, M - molarna masa gasa, V m - molarna zapremina, koja u normalnim uslovima iznosi 22,4 l/mol.
Primjer: masa tvari je 15 kg, zauzima 5 litara. Kolika je gustina supstance?
Rješenje: zamijenite vrijednosti u formulu
- p = 15 / 5 = 3 (kg/l)
Odgovor: gustina supstance je 3 kg/l
Jedinice gustine
Osim što znate kako pronaći gustinu tijela i tvari, morate znati i mjerne jedinice gustine.
- Za čvrste materije- kg/m 3, g/cm 3
- Za tečnosti - 1 g/l ili 10 3 kg/m 3
- Za gasove - 1 g/l ili 10 3 kg/m 3
Više o jedinicama gustoće možete pročitati u našem članku.
Kako pronaći gustinu kod kuće
Da biste kod kuće pronašli gustinu tijela ili tvari, trebat će vam:
- Vage;
- Centimetar ako je tijelo čvrsto;
- Posuda ako želite da izmerite gustinu tečnosti.
Da biste kod kuće pronašli gustoću tijela, morate izmjeriti njegovu zapreminu pomoću centimetra ili posude, a zatim staviti tijelo na vagu. Ako mjerite gustinu tečnosti, obavezno oduzmite masu posude u koju ste sipali tečnost pre nego što izvršite proračune. Mnogo je teže izračunati gustoću plinova kod kuće; preporučujemo korištenje gotovih tablica koje već pokazuju gustoće različitih plinova.
ρ = m (plin) / V (plin)
D prema Y (X) = M (X) / M (Y)
Zbog toga:
D vazduhom = M (gas X) / 29
Dinamička i kinematička viskoznost gasa.
Viskoznost gasova (fenomen unutrašnjeg trenja) je pojava sila trenja između slojeva gasa koji se međusobno kreću paralelno i različitim brzinama.
Interakcija dva sloja gasa se smatra procesom tokom kojeg se impuls prenosi sa jednog sloja na drugi.
Sila trenja po jedinici površine između dva sloja gasa, jednaka impulsu koji se prenosi u sekundi od sloja do sloja kroz jediničnu površinu, određena je kao Newtonov zakon:
Gradijent brzine u smjeru okomitom na smjer kretanja slojeva plina.
Znak minus označava da se zamah prenosi u smjeru smanjenja brzine.
- dinamički viskozitet.
, Gdje
- gustina gasa,
- aritmetička prosječna brzina molekula,
- prosječan slobodni put molekula.
Kinematički koeficijent viskoznosti.
Kritični parametri gasa: Tcr, Pcr.
Kritična temperatura je temperatura iznad koje, ni pod kojim pritiskom, gas ne može da se prevede u tečno stanje. Pritisak potreban da se gas ukapljuje na kritičnoj temperaturi naziva se kritičnim. Zadati parametri gasa. Dati parametri su bezdimenzionalne veličine koje pokazuju koliko su puta stvarni parametri stanja gasa (pritisak, temperatura, gustina, specifična zapremina) veći ili manji od kritičnih:
Proizvodnja bušotina i podzemno skladištenje plina.
Gustina gasa: apsolutna i relativna.
Gustina gasa je jedna od njegovih najvažnijih karakteristika. Kada govorimo o gustini gasa, obično mislimo na njegovu gustinu u normalnim uslovima (tj. pri temperaturi i pritisku). Osim toga, često se koristi relativna gustina gasa, što znači odnos gustine datog gasa i gustine vazduha pod istim uslovima. Lako je uočiti da relativna gustina gasa ne zavisi od uslova u kojima se nalazi, jer se, prema zakonima gasnog stanja, zapremine svih gasova menjaju podjednako sa promenama pritiska i temperature.
Apsolutna gustina gasa je masa 1 litra gasa u normalnim uslovima. Obično se za plinove mjeri u g/l.
ρ = m (plin) / V (plin)
Ako uzmemo 1 mol gasa, onda:
a molarna masa gasa se može naći množenjem gustine sa molarnom zapreminom.
Relativna gustina D je vrijednost koja pokazuje koliko je puta plin X teži od plina Y. Izračunava se kao omjer molarnih masa plinova X i Y:
D prema Y (X) = M (X) / M (Y)
Često se za proračune koriste relativne gustine gasova vodonika i vazduha.
Relativna gustina gasa X u odnosu na vodonik:
D sa H2 = M (gas X) / M (H2) = M (gas X) / 2
Vazduh je mešavina gasova, pa se za njega može izračunati samo prosečna molarna masa.
Njegova vrijednost se uzima kao 29 g/mol (na osnovu približnog prosječnog sastava).
Zbog toga:
D vazduhom = M (gas X) / 29
Gustina gasa B(rv, g/l) se određuje vaganjem (mv) male staklene tikvice poznate zapremine sa gasom (slika 274, a) ili gasnog piknometra (vidi sliku 77), koristeći formulu
gdje je V zapremina konusa (5 - 20 ml) ili piknometra.
Boca se vaga dva puta: prvo se evakuiše, a zatim se puni ispitnim gasom. Razlikom vrednosti 2 dobijene mase određuje se masa gasa mv, g. Prilikom punjenja tikvice gasom meri se njen pritisak, a pri vaganju temperatura okruženje, što se uzima kao temperatura gasa u tikvici. Pronađene vrijednosti p i T gasa omogućavaju izračunavanje gustine gasa u normalnim uslovima (0 °C; oko 0,1 MPa).
Da bi se smanjila korekcija za gubitak mase stošca s plinom u zraku prilikom vaganja kao posude, na drugu ruku grede za ravnotežu stavlja se zapečaćeni konus potpuno iste zapremine.
Rice. 274. Instrumenti za određivanje gustine gasa: balon (a) i tečnost (b) i živina (c) efluent merači
Površina ove tikvice se svaki put tretira (očisti) na potpuno isti način kao kada se vaga gasom.
Tokom procesa evakuacije, konus se lagano zagrijava, ostavljajući ga spojenim vakuumski sistem nekoliko sati, jer se preostali zrak i vlaga teško uklanjaju. Volumen evakuiranog konusa može se promijeniti zbog kompresije zidova pod atmosferskim pritiskom. Greška u određivanju gustine lakih gasova iz takve kompresije može dostići 1%. U nekim slučajevima, relativna gustina dv je takođe određena za gas, tj. odnos gustine datog gasa rv i gustine drugog gasa, izabranog kao standardnog r0, uzetog pri istoj temperaturi i pritisku:
gdje su Mb i Mo molarne mase ispitnog plina B i standardnog plina, na primjer zraka ili vodonika, g/mol.
Za vodonik M0 = 2,016 g/mol, dakle
Iz ovog odnosa može se odrediti molarna masa plina ako se uzme kao idealna.
Brza metoda za određivanje gustine gasa je merenje trajanja njegovog strujanja iz male rupe pod pritiskom, što je proporcionalno brzini protoka.
gdje je τv i τo ~ vrijeme strujanja plina B i zraka, respektivno.
Gustina plina se mjeri ovom metodom pomoću efuzionog merača (slika 274.6) - širokog cilindra visine oko 400 mm, unutar kojeg se nalazi posuda 5 sa postoljem 7 opremljena otvorima za ulaz i izlaz tečnosti. Na posudi 5 nalaze se dvije oznake M1 i M2 za očitavanje zapremine gasa čije se vrijeme isteka prati. Ventil 3 služi za ulaz gasa, a ventil 2 za izlaz kroz kapilaru 1. Termometar 4 kontroliše temperaturu gasa.
Gustina gasa je određena njegovom brzinom protoka kako slijedi. Napunite cilindar b tečnošću u kojoj je gas skoro nerastvorljiv tako da se napuni i posuda 5 iznad oznake M2. Zatim se kroz slavinu 3 tečnost istiskuje iz posude 5 sa ispitnim gasom ispod oznake M1, a sva tečnost treba da ostane u cilindru. Nakon toga, zatvorite ventil 3, otvorite ventil 2 i pustite višak gasa da izađe kroz kapilaru 1. Čim tečnost dostigne oznaku M1, uključite štopericu. Tečnost, istiskujući gas, postepeno raste do oznake M2. U trenutku kada tečni meniskus dodirne oznaku M2, štoperica se isključuje. Eksperiment se ponavlja 2-3 puta. Slične radnje se izvode sa zrakom, temeljnim ispiranjem posude 5 od preostalog ispitnog plina. Različita opažanja trajanja istjecanja plina ne bi se trebala razlikovati za više od 0,2 - 0,3 s.
Ako je za ispitivani gas nemoguće odabrati tečnost u kojoj bi bio malo rastvorljiv, koristi se merač živinog izliva (Sl. 274, c). Sastoji se od staklene posude 4 sa trosmjernim ventilom 1 i posude za izravnavanje 5 napunjene živom. Brod 4 je unutra staklena posuda 3, koji obavlja funkciju termostata. Kroz slavinu 1 gas se uvodi u posudu 4, istiskujući živu ispod oznake M1. Ispitni gas ili vazduh se ispušta kroz kapilaru 2, podižući posudu za izjednačavanje 5. Osetljiviji instrumenti za određivanje gustine gasova su Stok gasni hidrometar (slika 275a) i gasna vaga
Alfred Stock (1876-1946) - njemački neorganski hemičar i analitičar.
U Stok hidrometru, jedan kraj kvarcne cijevi se naduva u kuglu tankih stijenki 1 prečnika 30 - 35 mm, ispunjenu zrakom, a drugi se uvuče nazad u dlaku 7. Mala željezna šipka 3 je čvrsto stisnut unutar cijevi.
Rice. 275. Hidrometar štapa (a) i dijagram instalacije (b)
Vrh reza s loptom leži na kvarcnom ili ahatnom nosaču. Cev sa kuglom se stavlja u kvarcnu posudu 5 sa uglačanim okruglim čepom. Izvan posude nalazi se solenoid 6 sa gvozdenim jezgrom. Koristeći struju različite snage teče kroz solenoid, poravnajte položaj klackalice sa loptom tako da kosa 7 pokazuje tačno na indikator nule 8. Položaj kose se posmatra pomoću teleskopa ili mikroskopa.
Hidrometar je zavaren na cijev 2 kako bi se eliminirale sve vibracije.
Kugla i cijev su u ravnoteži pri datoj gustini gasa koji ih okružuje. Ako se u posudi 5 jedan plin zamijeni drugim pri konstantnom pritisku, tada će se ravnoteža poremetiti zbog promjene gustine plina. Da biste ga obnovili, potrebno je ili povući šipku 3 dolje sa elektromagnetom 6 kada se gustina gasa smanji, ili dozvoliti da se podigne kada se gustina poveća. Količina struje koja teče kroz solenoid kada se postigne ravnoteža je direktno proporcionalna promjeni gustine.
Uređaj je kalibriran pomoću plinova poznate gustine. Preciznost Stok hidrometra je 0,01 - 0,1%, osjetljivost je oko UP do "7 g, opseg mjerenja je od 0 do 4 g/l.
Instalacija sa Stok hidrometrom. Hidrometar štap / (Sl. 275.6) povezan je sa vakuum sistemom tako da visi na cevi 2 kao na oprugi. Koljeno 3 cijevi 2 je uronjeno u Dewarov sud 4 sa rashladnom smjesom koja omogućava održavanje temperature ne više od -80 o C za kondenzaciju živine pare, ako se difuzionom živinom pumpom stvori vakuum u hidrometru . Tap 5 povezuje hidrometar sa tikvicom u kojoj se nalazi ispitivani gas. Zamka štiti difuzijsku pumpu od uticaja ispitnog gasa, a uređaj 7 služi za precizno regulisanje pritiska. Ceo sistem je preko cevi povezan sa difuzionom pumpom.
Zapremina gasa se meri pomoću kalibriranih gasnih beretki (vidi sliku 84) sa termostatski kontrolisanim vodenim omotačem. Da bi se izbegle korekcije za kapilarne pojave, birete za gas 3 i kompenzaciju 5 se biraju istog prečnika i stavljaju u termostatski omotač 4 jednu pored druge (Sl. 276). Kao zaštitne tečnosti koriste se živa, glicerin i druge tekućine koje slabo otapaju ispitivani plin.
Ovim uređajem se upravlja na sljedeći način. Prvo napunite birete tečnošću do nivoa iznad slavine 2, podižući posudu b. Zatim se gasna bireta spaja na izvor gasa i uvodi, spuštajući posudu b, nakon čega se ventil 2 zatvara. Za izjednačavanje pritiska gasa u bireti 3 sa atmosferskim pritiskom, posuda b se približava bireti i postavlja na takvu visinu da su živini menisci u kompenzacionoj 5 i gasnoj bireti 3 u istom nivou. Pošto kompenzaciona bireta komunicira sa atmosferom (gornji kraj joj je otvoren), sa ovim položajem meniskusa pritisak gasa u gasnoj bireti će biti jednak atmosferskom pritisku.
Istovremeno mjeriti Atmosferski pritisak prema barometru i temperaturi vode u omotaču 4 pomoću termometra 7.
Pronađena zapremina gasa se dovodi u normalne uslove (0 °C; 0,1 MPa), koristeći jednadžbu za idealni gas:
V0 i V su zapremina (l) gasa svedena na normalne uslove i izmerena zapremina gasa na temperaturi t (°C), respektivno; p - atmosferski pritisak u trenutku merenja zapremine gasa, torr.
Ako plin sadrži vodenu paru ili se prije mjerenja zapremine nalazio u posudi iznad vode ili vodenog rastvora, tada se njegov zapremina dovodi u normalne uslove, uzimajući u obzir pritisak vodene pare p1 na temperaturi eksperimenta (vidi tabelu 37. ):
Jednačine se koriste ako je atmosferski pritisak pri mjerenju zapremine gasa bio relativno blizu 760 tora. Pritisak stvarnog gasa je uvek manji od pritiska idealnog gasa zbog interakcije molekula. Stoga se u pronađenu vrijednost zapremine gasa unosi korekcija za neidealnost gasa, preuzeta iz posebnih priručnika.
Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije
Federalni državni budžet obrazovne ustanove visoko stručno obrazovanje
„Ruski Državni univerzitet nafta i gas po imenu. I.M.Gubkina"
A.N. Timashev, T.A. Berkunova, E.A. Mamedov
ODREĐIVANJE GUSTOĆE GASOVA
Smjernice za implementaciju laboratorijski rad u disciplinama „Tehnologija rada gasnih bušotina“ i „Razvoj i rad gasnih i gasno-kondenzatnih polja“ za studente specijalnosti:
RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF
Uredio profesor A.I. Ermolaeva
Moskva 2012
Određivanje gustine gasa.
Smjernice za izvođenje laboratorijskih radova / A.N. Timashev,
T.A. Berkunova, E.A. Mamedov - M.: Ruski državni univerzitet za naftu i gas po imenu I.M. Gubkina, 2012.
Prikazane su metode za laboratorijsko određivanje gustine gasa. Osnova je trenutni GOST 17310 - 2002.
Smjernice su namijenjene studentima univerziteta za naftu i gas u sljedećim specijalnostima: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.
Publikacija je pripremljena u Odjeljenju za razvoj i eksploataciju gasa i gasa-
depoziti zokondenzata.
Objavljeno odlukom nastavno-metodičke komisije Fakulteta za razvoj
Dna naftnih i gasnih polja.
Uvod……………………………………………………………………………………………. | ||
Osnovne definicije…………………………………………………………………………. | ||
Gustina prirodnog gasa pri atmosferskom pritisku………….. | ||
Relativna gustina gasa………………………………………. | ||
Gustina prirodnog gasa pri pritiscima i temperaturama………. | ||
Laboratorijske metode za određivanje gustine prirodnog gasa.... | ||
Piknometrijska metoda………………………………………………………………………… | ||
Formule za izračunavanje………………………………………………………………………….. | ||
Postupak za određivanje gustine………………………………………………………………… | ||
Proračun gustine gasa…………………………………………………………………… | ||
Određivanje gustine gasa metodom istjecanja………………….. | ||
Izvođenje relacija za određivanje gustine proučavanog ha- | ||
iza…………………………………………………………………………………….. | ||
2.2.2. Procedura rada…………………………………………………………………………. | ||
2.2.3. Obrada rezultata mjerenja……………………………………………….. | ||
Kontrolna pitanja…………………………………………………………….. | ||
Književnost…………………………………………………………………………. | ||
Dodatak A…………………………………………………………………… | ||
Dodatak B…………………………………………………………………. | ||
Dodatak B…………………………………………………………………………………………… | ||
Uvod
Koriste se fizička svojstva prirodnih plinova i ugljikovodičnih kondenzata
se koriste u fazi projektovanja razvoja i razvoja lokacije
gustine prirodnih gasova, te u analizi i kontroli razvoja polja,
rad sistema za prikupljanje i pripremu proizvoda iz gasnih i gasno-kondenzatnih bunara. Jedno od glavnih fizičkih svojstava koje treba proučavati je gustina naslaga gasa.
Budući da je gasni sastav polja prirodnog gasa složen,
koji se sastoje od ugljovodonika (alkana, cikloalkana i arena) i neugljikovodika
komponente (azot, helijum i drugi gasovi retkih zemalja, kao i kisele komponente
nencije H2S i CO2), postoji potreba za laboratorijskim određivanjem gustine
sti gasovi.
U ovom metodološka uputstva metode proračuna za određivanje
određivanje gustine gasa pomoću poznatog sastava, kao i dve laboratorijske metode za određivanje gustine gasa: piknometrijska i metoda protoka kroz kapilaru
1. Osnovne definicije
1.1. Gustina prirodnog gasa pri atmosferskom pritisku
Gustina gasa jednaka je masi M sadržanoj u jedinici zapremine supstance
va. Postoje gustine gasova pri normalnim temperaturama P 0,1013 mPa, T 273 K i
standard sa P 0,1013 MPa, T 293 K | pod uslovima, kao i pod bilo kojim pritiskom |
||||||||||
temperatura R i temperatura T R, T. | poznata molekulska težina | ||||||||||
gustina u normalnim uslovima je jednaka | |||||||||||
pod standardnim uslovima | |||||||||||
gdje je M molekulska masa plina, kg/kmol; 22,41 i 24,04, m3/kmol – molarna zapremina gasa, respektivno, pri normalnom (0,1013 MPa, 273 K) i standardu
(0,1013 MPa, 293 K) uslovi.
Za prirodne plinove koji se sastoje od ugljikovodičnih i neugljikovodičnih komponenti (kiselih i inertnih), prividna molekulska masa M k
određena formulom
êã/ êì î ëü, | |||||
gdje je M i molekulska težina i-te komponente kg/kmol, n i je molski postotak i-te komponente u smjesi;
k – broj komponenti u smeši (prirodni gas).
Gustina prirodnog gasa cm je jednaka
na 0,1 MPa i 293 K | ||||||||
na 0,1 MPa i 293 K | ||||||||
i je gustina i-te komponente na 0,1 MPa i 293 K.
Podaci o pojedinačnim komponentama prikazani su u tabeli 1.
Konverzija gustine pri različitim uslovima temperatura i pritisak
0,1013 MPa (101,325 kPa) u Dodatku B.
1.2. Relativna gustina gasa
U praksi inženjerskih proračuna, koncept relativnog
naya gustina, jednak omjeru gustina gasa prema gustini vazduha pri identične vrijednosti pritisak i temperaturu. Normalni ili standardni uslovi se obično uzimaju kao referentni, uz gustinu vazduha
odgovorno iznosi 0 1,293 kg/m 3 i 20 1,205 kg/m 3. Zatim rođak
Gustina prirodnog gasa je jednaka
1.3. Gustina prirodnog gasa pri pritiscima i temperaturama
Gustina gasa za uslove u produktivnoj formaciji, bušotina, gas
žice i aparate na odgovarajućim pritiscima i temperaturama određuju
izračunava se prema sljedećoj formuli
gde su P i T pritisak i temperatura na mestu gde se izračunava gustina gasa; 293 K i 0,1013 MPa su standardni uslovi kada se nalazi cm;
z ,z 0 – koeficijenti superstišljivosti gasa, respektivno, na R i T i stan-
strelice (vrijednost z 0 = 1).
Najjednostavniji način određivanja koeficijenta superstišljivosti z je grafička metoda. Zavisnost z od datih parametara je pre-
prikazano na sl. 1.
Za jednokomponentni plin (čisti plin) određuju se dati parametri
podijeljeno prema formulama
i T c su kritični parametri gasa. | |||||||||||
Za višekomponentne (prirodne) plinove, unaprijed izračunajte |
|||||||||||
xia pseudokritični pritisci i temperature prema zavisnostima | |||||||||||
T nskn iT ci /100, | |||||||||||
i T c su kritični parametri i-te gasne komponente. | |||||||||||
Pošto je sastav prirodnog gasa određen na butan C4 H10 | ili heksan C6 H14 |
||||||||||
uključujući, a sve ostale komponente se kombinuju u ostatak (pseudokom-
komponenta) C5+ ili C7+, u ovom slučaju kritični parametri su određeni formom
Na 100 M od 5 240 i 700d od 5 950,
M s 5 – molekulska težina C5+ (C7+) kg/kmol;
d c 5 – gustina pseudokomponente C5+ (C7+), kg/m3.
Zavisnost između M i | pronađen po Craigovoj formuli | ||||
Tabela 1
Indikatori komponenti prirodnog gasa
Indikatori | Komponente | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
molekularna masa, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
M kg/kmol |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gustina, kg/m3 0,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gustina, kg/m3 0,1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Relativna gustina | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritična zapremina | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dm3/kmol |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kritični pritisak, | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritična temperatura | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritična kompresibilnost | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
most, zcr |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Acentrični faktor | Slika 1 – Zavisnost koeficijenta superstišljivosti z od zadatih parametara Ppr i Tpr 2. Laboratorijske metode za određivanje gustine prirodnog gasa 2.1. Piknometrijska metoda Piknometrijska metoda uspostavljena je standardom GOST 17310-2002, u skladu sa prema kojoj se određuje gustina (relativna gustina) gasova i gasnih mešavina. Suština metode je vaganje staklenog piknometra zapremine 100-200 cm3 u nizu sa osušenim vazduhom i osušenim otpadom. sledeći gas na istoj temperaturi i pritisku. Gustina suhog zraka je referentna vrijednost. Poznavajući unutrašnju zapreminu piknometra, moguće je odrediti gustinu prirodnog gasa nepoznatog sastava (test gas). Da bi se to postiglo, najprije se određuje unutarnji volumen piknometra („vodeni broj“) naizmjeničnim vaganjem piknometra sa osušenim zrakom i destilovanom vodom, čija je gustoća poznata. Zatim izmerite Šiva se piknometar napunjen ispitnim gasom. Razlika u masi između piknometra sa ispitnim gasom i piknometra sa vazduhom, podeljena sa zapreminom piknometra („vodeni broj“) dodaje se vrednosti gustine suvog vazduha, što na kraju iznosi gustinu gasa koji se proučava. Izlaz formula za izračunavanje prikazan je u nastavku. 2.1.1. Formule za proračun Gustoća prirodnog plina se određuje piknometrijskom metodom na osnovu sljedećih odnosa: g – gustina gasa u uslovima merenja, g/dm3 kg; vz – gustina vazduha u uslovima merenja, g/dm3 kg; Mg – masa gasa u piknometru, g; Mvs – masa vazduha u piknometru, g; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||