Օդի մեջ գազի հարաբերական խտության հաշվարկ. Գազի հարաբերական խտությունը

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

մթնոլորտային օդը շատ գազերի խառնուրդ է։ Օդն ունի բարդ բաղադրություն. Նրա հիմնական բաղադրիչները կարելի է բաժանել երեք խմբի՝ հաստատուն, փոփոխական և պատահական։ Առաջինները ներառում են թթվածինը (օդում թթվածնի պարունակությունը ծավալով մոտ 21%), ազոտը (մոտ 86%) և այսպես կոչված իներտ գազերը (մոտ 1%)։

Բովանդակություն բաղկացուցիչ մասերգործնականում անկախ նրանից, թե որտեղից երկրագունդըվերցվել է չոր օդի նմուշ: Երկրորդ խումբը ներառում է ածխածնի երկօքսիդը (0,02 - 0,04%) և ջրի գոլորշին (մինչև 3%): Պատահական բաղադրիչների պարունակությունը կախված է տեղական պայմաններից. մետալուրգիական գործարանների մոտ զգալի քանակությամբ հաճախ խառնվում են օդի հետ։ թթու գազ, այն վայրերում, որտեղ տեղի է ունենում օրգանական մնացորդների քայքայումը՝ ամոնիակ և այլն։ Բացի տարբեր գազերից, օդը միշտ քիչ թե շատ փոշի է պարունակում։

Օդի խտությունը արժեք է, որը հավասար է Երկրի մթնոլորտում առկա գազի զանգվածին, որը բաժանված է միավորի ծավալի: Դա կախված է ճնշումից, ջերմաստիճանից և խոնավությունից: Կա օդի խտության ստանդարտ արժեք՝ 1,225 կգ / մ 3, որը համապատասխանում է չոր օդի խտությանը 15 o C ջերմաստիճանի և 101330 Պա ճնշման դեպքում:

Փորձից իմանալով նորմալ պայմաններում մեկ լիտր օդի զանգվածը (1,293 գ), կարելի է հաշվարկել այն մոլեկուլային քաշը, որը կունենար օդը, եթե այն լիներ առանձին գազ: Քանի որ ցանկացած գազի գրամ-մոլեկուլը նորմալ պայմաններում զբաղեցնում է 22,4 լիտր ծավալ, օդի միջին մոլեկուլային քաշը կազմում է.

22,4 × 1,293 = 29:

Այս թիվը՝ 29, պետք է հիշել՝ իմանալով դա՝ հեշտ է հաշվարկել ցանկացած գազի խտությունը օդի նկատմամբ։

Հեղուկ օդի խտությունը

Երբ բավականաչափ սառչում է, օդը շարժվում է դեպի ներս հեղուկ վիճակ. Հեղուկ օդը կարող է բավականին երկար պահվել կրկնակի պատերով անոթներում, որոնց միջև օդը դուրս է մղվում ջերմության փոխանցումը նվազեցնելու համար: Նմանատիպ անոթներ օգտագործվում են, օրինակ, թերմոսներում։

Նորմալ պայմաններում ազատ գոլորշիանալով՝ հեղուկ օդը ունի մոտ (-190 o C) ջերմաստիճան։ Նրա բաղադրությունը անկայուն է, քանի որ ազոտը ավելի հեշտ է գոլորշիանում, քան թթվածինը։ Երբ ազոտը հեռացվում է, հեղուկ օդի գույնը կապտավունից փոխվում է գունատ կապույտի (հեղուկ թթվածնի գույն):

Հեղուկ օդում էթիլային սպիրտը, դիէթիլ եթերը և շատ գազեր հեշտությամբ վերածվում են պինդ վիճակի։ Եթե, օրինակ, ածխաթթու գազը անցնում է հեղուկ օդի միջով, ապա այն վերածվում է սպիտակ փաթիլների, որոնք նման են տեսքըդեպի ձյուն։ Հեղուկ օդի մեջ ընկղմված սնդիկը դառնում է պինդ և ճկուն։

Հեղուկ օդով սառեցված շատ նյութեր կտրուկ փոխում են իրենց հատկությունները: Այսպիսով, կեղևն ու թիթեղը դառնում են այնքան փխրուն, որ հեշտությամբ վերածվում են փոշու, կապարի զանգը հստակ զնգոց է արձակում, և սառած ռետինե գնդակը փշրվում է, եթե ընկնի հատակին:

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

ՕՐԻՆԱԿ 2

Զորավարժություններ

Որոշեք, թե օդից քանի անգամ ավելի ծանր է ջրածնի սուլֆիդը H 2 S:

Որոշում

Տրված գազի զանգվածի հարաբերակցությունը մեկ այլ գազի զանգվածին, որը վերցված է նույն ծավալով, նույն ջերմաստիճանում և նույն ճնշումում, կոչվում է առաջին գազի հարաբերական խտություն երկրորդի նկատմամբ։ Այս արժեքը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է առաջին գազն ավելի ծանր կամ թեթեւ, քան երկրորդ գազը:

Օդի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը հավասար է 29-ի (հաշվի առնելով օդում ազոտի, թթվածնի և այլ գազերի պարունակությունը)։ Հարկ է նշել, որ «օդի հարաբերական մոլեկուլային քաշ» հասկացությունը օգտագործվում է պայմանականորեն, քանի որ օդը գազերի խառնուրդ է։

D օդ (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (օդ);

D օդ (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:

Պատասխանել

Ջրածնի սուլֆիդը H 2 S 1,17 անգամ ծանր է օդից։

Բնական գազը խառնուրդ է ածխաջրածնային գազեր, ընդերքում առաջացող առանձին հանքավայրերի և հանքավայրերի, ինչպես նաև նավթի հանքավայրերում լուծարված կամ այսպես կոչված «գազի գլխարկների» տեսքով։ Հիմնական ֆիզիկական և Քիմիական հատկություններ բնական գազՍա:

Գազերի խտությունը նյութի զանգվածն է միավոր ծավալի վրա՝ գ/սմ 3: Գործնական նպատակներով օգտագործվում է օդի նկատմամբ գազի հարաբերական խտությունը, այսինքն. գազի խտության և օդի խտության հարաբերակցությունը. Այլ կերպ ասած, դա ցուցիչ է, թե գազը որքանով է ավելի թեթև կամ ծանր, քան օդը.

որտեղ ρ in ստանդարտ պայմաններում 1,293 կգ / մ 3 է;

Մեթանի հարաբերական խտությունը 0,554 է, էթանը 1,05, պրոպանը՝ 1,55։ Այդ իսկ պատճառով կենցաղային գազը (պրոպանը) արտահոսքի դեպքում կուտակվում է տների նկուղում՝ այնտեղ առաջացնելով պայթուցիկ խառնուրդ։

Այրման ջերմություն

Այրման ջերմություն կամ ջերմային արժեք- ջերմության քանակությունը, որն ազատվում է 1 մ 3 գազի ամբողջական այրման ժամանակ. Միջին հաշվով այն կազմում է 35160 կՋ / մ 3 (կիլոգրամ 1 մ 3-ի համար):

Գազային լուծելիություն

Յուղում լուծելիություն

Նավթի մեջ գազի լուծելիությունը կախված է նավթի և գազի ճնշումից, ջերմաստիճանից և բաղադրությունից: Ճնշման մեծացման հետ ավելանում է նաև գազի լուծելիությունը։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ գազի լուծելիությունը նվազում է։ Ցածր մոլեկուլային քաշով գազերն ավելի դժվար են լուծվում յուղերում, քան ավելի ճարպային գազերը:

Նավթի խտության աճով, այսինքն. քանի որ դրանում մակրոմոլեկուլային միացությունների պարունակությունը մեծանում է, դրանում գազի լուծելիությունը նվազում է։

Նավթի մեջ գազի լուծելիության ցուցիչ է գազի գործոնը՝ G, որը ցույց է տալիս գազի քանակությունը 1 մ 3 (կամ 1 տոննա) գազազերծված յուղում։ Այն չափվում է մ 3 / մ 3 կամ մ 3 / տ:

Ըստ այս ցուցանիշի՝ ավանդները բաժանվում են.

1) յուղ - Գ<650 м 3 /м 3 ;

2) նավթ գազի գլխարկով - G-650 - 900 մ 3 / մ 3;

3) գազային կոնդենսատ՝ Գ>900 մ 3 /մ 3.

Ջրի լուծելիությունը սեղմված գազում

Ջուրը լուծվում է սեղմված գազի մեջ բարձր ճնշման տակ: Այս ճնշումը հնարավորություն է տալիս ընդերքում ջուրը տեղափոխել ոչ միայն հեղուկ, այլ նաև գազային փուլում, որն ապահովում է դրա ավելի մեծ շարժունակությունն ու թափանցելիությունը ապարների միջով։ Քանի որ ջրի հանքայնացումը մեծանում է, նրա լուծելիությունը գազում նվազում է։

Հեղուկ ածխաջրածինների լուծելիությունը սեղմված գազերում

Հեղուկ ածխաջրածինները լավ են լուծվում սեղմված գազերում՝ առաջացնելով գազային կոնդենսատային խառնուրդներ։ Սա հնարավորություն է ստեղծում հեղուկ ածխաջրածինների տեղափոխման (միգրացիայի) գազային փուլում՝ ապահովելով դրա շարժման ավելի հեշտ և արագ ընթացք ապարային զանգվածով։

Ճնշման և ջերմաստիճանի բարձրացման հետ գազի մեջ հեղուկ ածխաջրածինների լուծելիությունը մեծանում է:

Սեղմելիություն

Կազմային գազի սեղմելիությունը բնական գազերի շատ կարևոր հատկություն է: Գազի ծավալը ջրամբարային պայմաններում 2 կարգով (այսինքն՝ մոտավորապես 100 անգամ) փոքր է նրա ծավալից երկրի մակերևույթի ստանդարտ պայմաններում։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ գազն ունի սեղմման բարձր աստիճան բարձր ճնշումներև ջերմաստիճանները:

Սեղմելիության աստիճանը պատկերված է ջրամբարի գազի ծավալի հարաբերակցությամբ, որը հանդիսանում է ջրամբարի պայմաններում գազի ծավալի հարաբերակցությունը մթնոլորտային պայմաններում նույն քանակությամբ գազի ծավալին:

Կոնդենսատի առաջացումը սերտորեն կապված է գազերի սեղմման և դրանցում հեղուկ ածխաջրածինների լուծելիության երևույթների հետ։ Ջրամբարային պայմաններում, ճնշման բարձրացմամբ, հեղուկ բաղադրիչներն անցնում են գազային վիճակի` առաջացնելով «գազով լուծված նավթ» կամ գազային կոնդենսատ։ Երբ ճնշումը նվազում է, գործընթացը գնում է հակառակ ուղղությամբ, այսինքն. գազի (կամ գոլորշու) մասնակի խտացում հեղուկ վիճակի. Հետեւաբար, գազի արդյունահանման ժամանակ կոնդենսատը նույնպես արդյունահանվում է դեպի մակերես:

Կոնդենսատի գործոն

Կոնդենսատի գործակիցը - CF - հումքի կոնդենսատի քանակությունն է սմ 3-ով տարանջատված գազի 1 մ3-ում:

Տարբերակել հումքի և կայուն կոնդենսատի միջև: Հում կոնդենսատը հեղուկ փուլ է, որում լուծվում են գազային բաղադրիչները:

Հումից ստացվում է կայուն կոնդենսատ՝ գազազերծելով։ Այն բաղկացած է միայն հեղուկ ածխաջրածիններից՝ պենտանից և ավելի բարձր։

Ստանդարտ պայմաններում գազի կոնդենսատները անգույն հեղուկներ են՝ 0,625 - 0,825 գ/սմ 3 խտությամբ, նախնական եռման կետով 24 0 C-ից մինչև 92 0 C: Ֆրակցիաների մեծ մասն ունեն մինչև 250 0 C եռման ջերմաստիճան:

Գազը մեկ գազի հարաբերական մոլեկուլային կամ մոլային զանգվածի համեմատությունն է մեկ այլ գազի հետ։ Որպես կանոն, այն սահմանվում է առնչությամբ թեթև գազ- ջրածին. Գազերը նույնպես հաճախ համեմատվում են օդի հետ։

Որպեսզի ցույց տա, թե որ գազն է ընտրված համեմատության համար, թեստի հարաբերական խտության խորհրդանիշից առաջ ավելացվում է ինդեքս, իսկ անունը գրվում է փակագծերում։ Օրինակ, DH2 (SO2): Սա նշանակում է, որ խտությունը հաշվարկվել է ջրածնից։ Սա կարդացվում է որպես «ծծմբի օքսիդի խտություն ջրածնի կողմից»։

Ջրածնից գազի խտությունը հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է պարբերական աղյուսակի միջոցով որոշել ուսումնասիրվող գազի և ջրածնի մոլային զանգվածները։ Եթե դա քլոր և ջրածին է, ապա ցուցանիշները կունենան հետևյալ տեսքը՝ M (Cl2) \u003d 71 գ / մոլ և M (H2) \u003d 2 գ / մոլ: Եթե ջրածնի խտությունը բաժանվում է քլորի խտության վրա (71:2), ապա ստացվում է 35,5։ Այսինքն՝ քլորը 35,5 անգամ ավելի ծանր է, քան ջրածինը։

Գազի հարաբերական խտությունը կախված չէ արտաքին պայմաններից։ Սա բացատրվում է գազերի վիճակի ունիվերսալ օրենքներով, որոնք հանգում են նրան, որ ջերմաստիճանի և ճնշման փոփոխությունը չի հանգեցնում դրանց ծավալի փոփոխության։ Այս ցուցանիշների ցանկացած փոփոխության դեպքում չափումները կատարվում են ճիշտ նույն կերպ:

Գազի խտությունը էմպիրիկորեն որոշելու համար ձեզ հարկավոր է կոլբ, որտեղ այն կարելի է տեղադրել: Գազով կոլբը պետք է կշռվի երկու անգամ. առաջին անգամ՝ դրանից ամբողջ օդը դուրս մղելուց հետո. երկրորդը՝ լցնելով այն ուսումնասիրված գազով։ Անհրաժեշտ է նաև նախապես չափել կոլբայի ծավալը։

Նախ պետք է հաշվարկել զանգվածի տարբերությունը և այն բաժանել կոլբայի ծավալի արժեքի վրա։ Արդյունքը գազի խտությունն է տվյալ պայմաններում։ Օգտագործելով վիճակի հավասարումը, կարող եք հաշվարկել ցանկալի ցուցանիշը նորմալ կամ իդեալական պայմաններ.

Որոշ գազերի խտությունը կարող եք պարզել ամփոփ աղյուսակից, որն ունի պատրաստի տեղեկատվություն։ Եթե գազը նշված է աղյուսակում, ապա այս տեղեկատվությունը կարելի է վերցնել առանց լրացուցիչ հաշվարկների և բանաձևերի օգտագործման: Օրինակ, ջրի գոլորշիների խտությունը կարելի է գտնել ջրի հատկությունների աղյուսակից (Rivkin S.L. և այլոց տեղեկատու գրքույկ), նրա էլեկտրոնային օրինակից կամ օգտագործելով այնպիսի ծրագրեր, ինչպիսիք են WaterSteamPro և այլն:

Սակայն տարբեր հեղուկների համար գոլորշիների հետ հավասարակշռությունը տեղի է ունենում վերջիններիս տարբեր խտությունների դեպքում։ Դա պայմանավորված է միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերի տարբերությամբ։ Որքան բարձր լինի, այնքան ավելի արագ կգա հավասարակշռությունը (օրինակ՝ սնդիկը): Ցնդող հեղուկներում (օրինակ՝ եթեր) հավասարակշռությունը կարող է առաջանալ միայն գոլորշիների զգալի խտության դեպքում:

Տարբեր բնական գազերի խտությունը տատանվում է 0,72-ից 2,00 կգ/մ3 և բարձր, հարաբերական՝ 0,6-ից 1,5 և բարձր: Ամենաբարձր խտությունը ծանր ածխաջրածինների՝ H2S, CO2 և N2 ամենաբարձր պարունակությամբ գազերում է, ամենացածրը՝ չոր մեթան գազերում։

Հատկությունները որոշվում են նրա բաղադրությամբ, ջերմաստիճանով, ճնշումով և խտությամբ։ Վերջին ցուցանիշը որոշվում է լաբորատորիայի կողմից: Դա կախված է վերը նշված բոլորից: Դուք կարող եք որոշել դրա խտությունը տարբեր մեթոդներ. Առավել ճշգրիտը բարակ պատերով ապակե տարայի մեջ ճշգրիտ կշեռքի վրա կշռելն է:

Բնական գազերի նույն ցուցանիշից ավելին. Գործնականում այս հարաբերակցությունը վերցվում է 0,6:1: Ստատիկն ավելի արագ է նվազում, քան գազը: Մինչև 100 ՄՊա ճնշման դեպքում բնական գազի խտությունը կարող է գերազանցել 0,35 գ/սմ3:

Հաստատվել է, որ աճը կարող է ուղեկցվել հիդրատի առաջացման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ։ Ցածր խտությամբ բնական գազը հիդրատներ է առաջացնում ավելի բարձր ջերմաստիճանում, քան ավելի բարձր խտության գազերը:

Խտության հաշվիչները նոր են սկսում օգտագործվել, և դեռ շատ հարցեր կան, որոնք կապված են դրանց շահագործման և ստուգման առանձնահատկությունների հետ:

Հրահանգ

Առաջադրանքը հաղթահարելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել հարաբերական խտության բանաձևերը.

Նախ, գտեք ամոնիակի հարաբերական մոլեկուլային քաշը, որը կարելի է հաշվարկել D.I աղյուսակից: Մենդելեևը։

Ar (N) = 14, Ar (H) = 3 x 1 = 3, հետևաբար
Mr(NH3) = 14 + 3 = 17

Ստացված տվյալները փոխարինեք օդով հարաբերական խտությունը որոշելու բանաձևով.
D (օդ) = Mr (ամոնիակ) / Mr (օդ);
D (օդ) = Mr (ամոնիակ) / 29;
D (օդ) = 17/ 29 = 0,59:

Օրինակ թիվ 2. Հաշվե՛ք ամոնիակի հարաբերական խտությունը ջրածնի նկատմամբ:

Փոխարինեք ջրածնի հարաբերական խտությունը որոշելու բանաձևի տվյալները.
D (ջրածին) = Mr (ամոնիակ) / Mr (ջրածին);
D (ջրածին) = Mr (ամոնիակ) / 2;
D (ջրածին) = 17/ 2 = 8,5:

Ջրածինը (լատիներեն «Hydrogenium» - «առաջացնող ջուր») պարբերական համակարգի առաջին տարրն է։ Այն լայնորեն տարածված է, գոյություն ունի երեք իզոտոպների՝ պրոտիումի, դեյտերիումի և տրիտիումի տեսքով։ Ջրածինը թեթև անգույն գազ է (14,5 անգամ ավելի թեթև, քան օդը): Այն շատ պայթյունավտանգ է, երբ խառնվում է օդի և թթվածնի հետ: Օգտագործվում է քիմ Սննդի Արդյունաբերություն, Ինչպես նաեւ հրթիռային վառելիք. Օգտագործման հնարավորության վերաբերյալ ուսումնասիրություններ են իրականացվում ջրածինըորպես վառելիք ավտոմոբիլային շարժիչներ. Խտություն ջրածինը(ինչպես նաև ցանկացած այլ գազ) կարելի է սահմանել տարբեր ճանապարհներ.

Հրահանգ

Նախ, հիմնվելով խտության համընդհանուր սահմանման վրա՝ նյութի քանակությունը միավորի ծավալով: Այն դեպքում, երբ այն գտնվում է կնքված նավի մեջ, գազի խտությունը որոշվում է տարրական կերպով՝ համաձայն (M1 - M2) / V բանաձևի, որտեղ M1-ը գազով նավի ընդհանուր զանգվածն է, M2-ը գազի զանգվածն է: դատարկ անոթ, իսկ V-ն անոթի ներքին ծավալն է։

Եթե ցանկանում եք որոշել խտությունը ջրածինըՈւնենալով այնպիսի նախնական տվյալներ, ինչպիսիք են, այստեղ օգնության է գալիս իդեալական գազի վիճակի համընդհանուր հավասարումը կամ Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարումը. PV = (mRT)/M:
P - գազի ճնշում
V-ն նրա ծավալն է
R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է
T-ը գազի ջերմաստիճանն է Քելվինում
M-ը գազի մոլային զանգվածն է
m-ը գազի իրական զանգվածն է:

Իդեալական գազը այնպիսի մաթեմատիկական գազ է, որում մոլեկուլների պոտենցիալ էներգիան՝ համեմատած նրանց կինետիկ էներգիայի հետ, կարող է անտեսվել: Իդեալական գազի մոդելում ներգրավման կամ վանման ուժերը չեն գործում մոլեկուլների միջև, և մասնիկների բախումները այլ մասնիկների կամ անոթների պատերի հետ բացարձակ առաձգական են։

Իհարկե, ոչ ջրածինը, ոչ էլ որևէ այլ գազ իդեալական չէ, բայց այս մոդելը թույլ է տալիս բավականաչափ բարձր ճշգրտությամբ հաշվարկներ կատարել մթնոլորտային ճնշմանը և մոտ: սենյակային ջերմաստիճան. Օրինակ՝ տրված առաջադրանքը՝ գտի՛ր խտությունը ջրածինը 6 ճնշման և 20 աստիճան ջերմաստիճանի դեպքում:

Նախ, բոլոր սկզբնական արժեքները փոխարկեք SI համակարգին (6 մթնոլորտ \u003d 607950 Պա, 20 աստիճան C \u003d 293 աստիճան Կ): Այնուհետև գրեք Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարումը PV = (mRT)/M: Փոխակերպեք այն P = (mRT)/MV: Քանի որ m/V-ը խտությունն է (նյութի զանգվածի հարաբերակցությունը դրա ծավալին), ապա ստացվում է. ջրածինը= PM/RT, և մենք ունենք լուծման համար անհրաժեշտ բոլոր տվյալները: Դուք գիտեք ճնշումը (607950), ջերմաստիճանը (293), գազի համընդհանուր հաստատունը (8.31), մոլային զանգված ջրածինը (0,002).

Փոխարինելով այս տվյալները բանաձևի մեջ՝ ստանում եք՝ խտություն ջրածինըճնշման և ջերմաստիճանի տվյալ պայմաններում կազմում է 0,499 կգ/խմ, կամ մոտ 0,5:

Աղբյուրներ:

ինչպես գտնել ջրածնի խտությունը

Խտություն- սա նյութի բնութագրիչներից մեկն է, որը նույնն է, ինչ զանգվածը, ծավալը, ջերմաստիճանը, մակերեսը: Այն հավասար է զանգվածի և ծավալի հարաբերակցությանը։ Հիմնական խնդիրն է սովորել, թե ինչպես հաշվարկել այս արժեքը և իմանալ, թե ինչից է այն կախված:

Հրահանգ

Խտությունզանգվածի և նյութի ծավալի հարաբերությունն է։ Եթե ցանկանում եք որոշել նյութի խտությունը, և գիտեք դրա զանգվածն ու ծավալը, ապա խտությունը գտնելը ձեզ համար դժվար չի լինի։ Այս դեպքում խտությունը գտնելու ամենահեշտ ձևը p = m/V է: SI համակարգում այն կգ/մ^3 է։ Այնուամենայնիվ, այս երկու արժեքները միշտ չէ, որ տրվում են, այնպես որ դուք պետք է իմանաք մի քանի եղանակներ, որոնցով կարող եք հաշվարկել խտությունը:

ԽտությունԱյն ունի տարբեր իմաստներկախված նյութի տեսակից. Բացի այդ, խտությունը տարբերվում է աղիության աստիճանից և ջերմաստիճանից: Ջերմաստիճանի նվազման հետ խտությունը մեծանում է, իսկ աղի աստիճանի նվազումով նվազում է նաև խտությունը։ Օրինակ, Կարմիր ծովի խտությունը դեռ բարձր է համարվում, մինչդեռ Բալթիկ ծովում այն արդեն ավելի քիչ է։ Բոլորդ նկատե՞լ եք, որ եթե դրան ջուր ավելացնեք, այն լողում է։ Այս ամենը պայմանավորված է նրանով, որ այն ավելի ցածր խտություն ունի, քան ջուրը։ Մետաղներն ու քարե նյութերը, ընդհակառակը, խորտակվում են, քանի որ դրանց խտությունն ավելի մեծ է։ Մարմինների խտության հիման վրա առաջացել է նրանց լողալու մասին։

Լողացող մարմինների տեսության շնորհիվ, որով կարելի է գտնել մարմնի խտությունը, ջուրը, ամբողջ մարմնի ծավալը և նրա ընկղմված մասի ծավալը։ Այս բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը՝ Vimmersed: մասեր / V մարմին \u003d p մարմին / p հեղուկ: Հետևում է, որ մարմնի խտությունը կարելի է գտնել հետևյալ կերպ. p մարմին \u003d V ընկղմված: մասեր * p հեղուկ / V մարմին Այս պայմանը բավարարվում է աղյուսակային տվյալների և նշված ծավալների V ընկղմված տվյալների հիման վրա: մասերը և V մարմինը.

Առնչվող տեսանյութեր

Հուշում 4. Ինչպես հաշվարկել նյութի հարաբերական մոլեկուլային քաշը

Հարաբերական մոլեկուլային քաշը անչափ արժեք է, որը ցույց է տալիս, թե մոլեկուլի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից: Ըստ այդմ՝ ածխածնի ատոմի զանգվածը 12 միավոր է։ Որոշեք հարաբերական մոլեկուլային քաշը քիմիական միացությունԴա կարելի է անել՝ ավելացնելով ատոմների զանգվածները, որոնք կազմում են նյութի մոլեկուլը։

Ձեզ անհրաժեշտ կլինի

- գրիչ;
- նշումների թուղթ;
- հաշվիչ;
- պարբերական աղյուսակ.

Հրահանգ

Պարբերական աղյուսակում գտե՛ք այս մոլեկուլը կազմող տարրերի բջիջները: Յուրաքանչյուր նյութի համար հարաբերական ատոմային զանգվածների (Ar) արժեքները նշված են բջիջի ստորին ձախ անկյունում: Վերաշարադրիր դրանք կլորացված մինչև մոտակա ամբողջ թիվը՝ Ar(H) - 1; Ար(Պ) - 31; Ար(Օ) - 16։

Որոշե՛ք միացության հարաբերական մոլեկուլային քաշը (Mr). Դա անելու համար բազմապատկեք ատոմային զանգվածյուրաքանչյուր տարր ըստ ատոմների քանակի: Այնուհետև ավելացրեք ստացված արժեքները: Ֆոսֆորաթթվի համար՝ Mr(n3po4) = 3*1 + 1*31 + 4*16 = 98:

Հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը թվայինորեն նույնն է նյութի մոլային զանգվածին։ Որոշ առաջադրանքներ օգտագործում են այս հղումը: Օրինակ՝ 200 Կ ջերմաստիճանի և 0,2 ՄՊա ճնշման դեպքում գազն ունի 5,3 կգ/մ3 խտություն։ Որոշեք նրա հարաբերական մոլեկուլային քաշը:

Օգտագործեք Մենդելեև-Կլայպերոնի հավասարումը իդեալական գազի համար. PV = mRT/M, որտեղ V-ը գազի ծավալն է, m3; m-ը գազի տվյալ ծավալի զանգվածն է, կգ; M-ը գազի մոլային զանգվածն է՝ կգ/մոլ; R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է: R=8.314472 m2kg s-2 K-1 Mol-1; T – գազ, K; P - բացարձակ ճնշում, Pa. Արտահայտե՛ք մոլային զանգվածը այս հարաբերությունից՝ М = mRT/(PV):

Ինչպես գիտեք, խտությունը՝ p = m/V, kg/m3: Փոխարինեք այն արտահայտության մեջ՝ M = pRT / P: Որոշեք գազի մոլային զանգվածը՝ M \u003d 5,3 * 8,31 * 200 / (2 * 10 ^ 5) \u003d 0,044 կգ / մոլ: Գազի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը՝ Mr = 44։ Կարող եք կռահել, որ դա ածխաթթու գազ է՝ Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44։

Աղբյուրներ:

հաշվարկել հարաբերական մոլեկուլային կշիռները

Քիմիական լաբորատորիաներում եւ ընթացքում քիմիական փորձերտանը հաճախ անհրաժեշտ է լինում որոշել նյութի հարաբերական խտությունը։ Հարաբերական խտությունը որոշակի պայմանների դեպքում որոշակի նյութի խտության հարաբերությունն է մյուսի խտությանը կամ հղված նյութի խտությանը, որն ընդունվում է որպես թորած ջուր: Հարաբերական խտությունը արտահայտվում է որպես վերացական թիվ։

Ձեզ անհրաժեշտ կլինի

- աղյուսակներ և գրացուցակներ;
- հիդրոմետր, պիկնոմետր կամ հատուկ կշեռք:

Հրահանգ

Նյութերի հարաբերական խտությունը թորած ջրի խտության նկատմամբ որոշվում է բանաձևով. . Վերջին պարամետրը աղյուսակային է և որոշվում է բավականին ճշգրիտ. 20 ° C ջերմաստիճանում ջուրն ունի 998,203 կգ / մ 3 խտություն, իսկ առավելագույն խտությունը հասնում է 4 ° C - 999,973 կգ / մ 3: Հաշվարկներից առաջ մի մոռացեք, որ p և p0-ը պետք է արտահայտվեն նույն միավորներով:

Բացի այդ, նյութի հարաբերական խտությունը կարելի է գտնել ֆիզիկական և քիմիական տեղեկատու գրքերում: Հարաբերական խտության թվային արժեքը միշտ հավասար է նույն նյութի հարաբերական տեսակարար կշռին նույն պայմաններում։ Եզրակացություն. օգտագործեք հարաբերական աղյուսակներ տեսակարար կշիռըճիշտ այնպես, կարծես դրանք հարաբերական խտության աղյուսակներ լինեն:

Հարաբերական խտությունը որոշելիս միշտ հաշվի առեք փորձարկման և հղման նյութերի ջերմաստիճանը: Փաստն այն է, որ նյութերի խտությունը նվազում է և ավելանում սառեցման հետ: Եթե փորձարկման նյութի ջերմաստիճանը տարբերվում է տեղեկանքից, կատարեք ուղղում: Հաշվեք այն որպես հարաբերական խտության միջին փոփոխություն 1°C-ի դիմաց։ Փնտրեք անհրաժեշտ տվյալներ ջերմաստիճանի ուղղումների նոմոգրամների վերաբերյալ:

Գործնականում հեղուկների հարաբերական խտությունը արագ հաշվարկելու համար օգտագործեք հիդրոմետր: Հարաբերական և չոր նյութը չափելու համար օգտագործեք պիկնոմետրեր և հատուկ կշեռքներ: Դասական հիդրոմետրը ապակե խողովակ է, որը ընդլայնվում է ներքեւում: Խողովակի ստորին վերջում կա ջրամբար կամ հատուկ նյութ: Խողովակի վերին մասը նշվում է բաժանումներով, որոնք ցույց են տալիս փորձարկման նյութի հարաբերական խտության թվային արժեքը: Շատ հիդրոմետրեր լրացուցիչ հագեցած են ջերմաչափերով՝ փորձարկվող նյութի ջերմաստիճանը չափելու համար:

Ավոգադրոյի օրենքը

Մոլեկուլների հեռավորությունը գազային նյութմիմյանցից կախված է արտաքին պայմաններից՝ ճնշումից և ջերմաստիճանից։ Նույնի հետ արտաքին պայմաններըՏարբեր գազերի մոլեկուլների միջև բացերը նույնն են: Ավոգադրոյի օրենքը, որը հայտնաբերվել է 1811 թվականին, սահմանում է, որ նույն արտաքին պայմաններում (ջերմաստիճան և ճնշում) տարբեր գազերի հավասար ծավալները պարունակում են. նույն թիվըմոլեկուլները. Նրանք. եթե V1=V2, T1=T2 և P1=P2, ապա N1=N2, որտեղ V-ը ծավալն է, T-ը՝ ջերմաստիճանը, P-ը՝ ճնշումը, N-ը՝ գազի մոլեկուլների թիվը («1» ինդեքսը մեկ գազի համար՝ «2» ուրիշի համար):

Ավոգադրոյի օրենքի առաջին հետևանքը, մոլային ծավալը

Ավոգադրոյի օրենքի առաջին հետևանքը նշում է, որ միևնույն պայմաններում ցանկացած գազերի մոլեկուլների միևնույն թիվը զբաղեցնում է նույն ծավալը՝ V1=V2՝ N1=N2, T1=T2 և P1=P2։ Ցանկացած գազի մեկ մոլի ծավալը (մոլային ծավալը) հաստատուն արժեք է։ Հիշեցնենք, որ 1 մոլը պարունակում է մասնիկների Ավոգադրյան թիվը՝ 6,02x10^23 մոլեկուլ։

Այսպիսով, գազի մոլային ծավալը կախված է միայն ճնշումից և ջերմաստիճանից։ Սովորաբար գազերը համարվում են նորմալ ճնշման և նորմալ ջերմաստիճան 273 Կ (0 աստիճան Ցելսիուս) և 1 ատմ (760 մմ ս.ս., 101325 Պա): Նման նորմալ պայմաններում, որը նշանակում է «n.o.», ցանկացած գազի մոլային ծավալը 22,4 լ/մոլ է: Իմանալով այս արժեքը՝ հնարավոր է հաշվարկել ցանկացած զանգվածի և գազի ցանկացած քանակի ծավալը։

Ավոգադրոյի օրենքի երկրորդ հետեւանքը՝ գազերի հարաբերական խտությունները

Գազերի հարաբերական խտությունները հաշվարկելու համար կիրառվում է Ավոգադրոյի օրենքի երկրորդ հետեւանքը. Ըստ սահմանման՝ նյութի խտությունը նրա զանգվածի և ծավալի հարաբերությունն է՝ ρ=m/V։ Նյութի 1 մոլի համար զանգվածը հավասար է M մոլային զանգվածին, իսկ ծավալը՝ V(M) մոլային ծավալին։ Այսպիսով, գազի խտությունը ρ=M(գազ)/V(M):

Թող լինեն երկու գազ՝ X և Y։ Նրանց խտությունները և մոլային զանգվածները՝ ρ(X), ρ(Y), M(X), M(Y), փոխկապակցված են հարաբերություններով՝ ρ(X)=M(X) / V(M), ρ(Y)=M(Y)/V(M): X գազի հարաբերական խտությունը Y գազի նկատմամբ, որը նշվում է որպես Dy(X), այս գազերի ρ(X)/ρ(Y) խտությունների հարաբերակցությունն է՝ Dy(X)=ρ(X)/ρ(Y) =M(X)xV(M)/V(M)xM(Y)=M(X)/M(Y): Մոլային ծավալները կրճատվում են, և դրանից կարելի է եզրակացնել, որ գազի X-ի հարաբերական խտությունը գազի Y-ի նկատմամբ հավասար է նրանց մոլային կամ հարաբերական մոլեկուլային զանգվածների հարաբերությանը (դրանք թվայինորեն հավասար են):

Գազերի խտությունը հաճախ որոշվում է ջրածնի նկատմամբ, որը բոլոր գազերից ամենաթեթևն է, որի մոլային զանգվածը 2 գ/մոլ է։ Նրանք. եթե խնդիրն ասում է, որ անհայտ X գազը ունի ջրածնի խտություն, ասենք, 15 (հարաբերական խտությունը անչափ մեծություն է), ապա նրա մոլային զանգվածը գտնելը դժվար չէ՝ M(X)=15xM(H2)=15x2=30։ գ/մոլ. Հաճախ նշվում է նաև օդի նկատմամբ գազի հարաբերական խտությունը։ Այստեղ դուք պետք է իմանաք, որ օդի միջին հարաբերական մոլեկուլային քաշը 29 է, և դուք արդեն պետք է բազմապատկեք ոչ թե 2-ով, այլ 29-ով:

Խտությունը կոչվում է ֆիզիկական քանակություն, որը որոշում է առարկայի, նյութի կամ հեղուկի զանգվածի հարաբերությունն այն ծավալին, որը նրանք զբաղեցնում են տարածության մեջ։ Եկեք խոսենք այն մասին, թե ինչ է խտությունը, ինչպես է տարբերվում մարմնի և նյութի խտությունը և ինչպես (ինչ բանաձևով) գտնել խտությունը ֆիզիկայում:

Խտության տեսակները

Պետք է հստակեցնել, որ խտությունը կարելի է բաժանել մի քանի տեսակների.

Կախված ուսումնասիրվող օբյեկտից.

Մարմնի խտությունը՝ միատարր մարմինների համար, մարմնի զանգվածի ուղիղ հարաբերակցությունն է տարածության մեջ զբաղեցրած ծավալին:
Նյութի խտությունը այս նյութից բաղկացած մարմինների խտությունն է։ Նյութերի խտությունը հաստատուն է։ Կան հատուկ աղյուսակներ, որտեղ նշված է խտությունը տարբեր նյութեր. Օրինակ, ալյումինի խտությունը 2,7 * 103 կգ / մ 3 է: Իմանալով ալյումինի խտությունը և դրանից կազմված մարմնի զանգվածը՝ կարող ենք հաշվել այս մարմնի ծավալը։ Կամ, իմանալով, որ մարմինը կազմված է ալյումինից և իմանալով այս մարմնի ծավալը, հեշտությամբ կարող ենք հաշվել դրա զանգվածը։ Ինչպես գտնել այս արժեքները, մենք կքննարկենք մի փոքր ավելի ուշ, երբ մենք բխում ենք խտության հաշվարկման բանաձևից:
Եթե մարմինը բաղկացած է մի քանի նյութերից, ապա դրա խտությունը որոշելու համար անհրաժեշտ է յուրաքանչյուր նյութի համար առանձին հաշվարկել դրա դետալների խտությունը։ Այս խտությունը կոչվում է մարմնի միջին խտություն։

Կախված այն նյութի ծակոտկենությունից, որից կազմված է մարմինը.

Իրական խտությունը այն խտությունն է, որը հաշվարկվում է առանց մարմնի դատարկությունները հաշվի առնելու:
Տեսակարար կշիռը- կամ ակնհայտ խտություն - սա այն է, որը հաշվարկվում է հաշվի առնելով ծակոտկեն կամ փխրուն նյութից բաղկացած մարմնի դատարկությունները:

Այսպիսով, ինչպես եք գտնում խտությունը:

Խտության բանաձև

Մարմնի խտությունը պարզելու բանաձևը հետևյալն է.

p = m / V, որտեղ p-ը նյութի խտությունն է, m-ը մարմնի զանգվածն է, V-ը մարմնի ծավալն է տարածության մեջ:

Եթե հաշվարկենք որոշակի գազի խտությունը, ապա բանաձևը կունենա հետևյալ տեսքը.

p \u003d M / V m p-ը գազի խտությունն է, M-ը գազի մոլային զանգվածն է, V m-ը մոլային ծավալն է, որը նորմալ պայմաններում կազմում է 22,4 լ/մոլ:

Օրինակ՝ նյութի զանգվածը 15 կգ է, այն զբաղեցնում է 5 լիտր։ Որքա՞ն է նյութի խտությունը:

Լուծում. Փոխարինեք արժեքները բանաձևի մեջ

p = 15 / 5 = 3 (կգ / լ)

Պատասխան՝ նյութի խտությունը 3 կգ/լ է

Խտության միավորներ

Բացի մարմնի և նյութի խտությունը գտնելու իմացությունից, անհրաժեշտ է իմանալ նաև խտության չափման միավորները։

Համար պինդ նյութեր- կգ / մ 3, գ / սմ 3
Հեղուկների համար `1 գ / լ կամ 10 3 կգ / մ 3
Գազերի համար `1 գ / լ կամ 10 3 կգ / մ 3

Խտության միավորների մասին ավելին կարող եք կարդալ մեր հոդվածում:

Ինչպես գտնել խտությունը տանը

Տանը մարմնի կամ նյութի խտությունը պարզելու համար ձեզ հարկավոր է.

Կշեռքներ;
սանտիմետր, եթե մարմինը ամուր է;
Անոթ, եթե ցանկանում եք չափել հեղուկի խտությունը:

Տանը մարմնի խտությունը պարզելու համար հարկավոր է չափել դրա ծավալը սանտիմետրով կամ անոթով, իսկ հետո մարմինը դնել կշեռքի վրա։ Եթե չափում եք հեղուկի խտությունը, մի մոռացեք, որ հաշվարկելուց առաջ հանեք այն անոթի զանգվածը, որի մեջ լցրել եք հեղուկը: Տանը գազերի խտությունը հաշվարկելը շատ ավելի դժվար է, խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել պատրաստի աղյուսակներ, որոնցում արդեն նշված են տարբեր գազերի խտությունները։

ρ = m (գազ) / V (գազ)

D ըստ Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Այսպիսով.
D օդային ճանապարհով. = M (գազ X) / 29

Գազի դինամիկ և կինեմատիկական մածուցիկություն:

Գազերի մածուցիկությունը (ներքին շփման երևույթը) միմյանց նկատմամբ զուգահեռ և տարբեր արագություններով շարժվող գազի շերտերի միջև շփման ուժերի առաջացումն է։
Գազի երկու շերտերի փոխազդեցությունը դիտվում է որպես գործընթաց, որի ընթացքում իմպուլսը տեղափոխվում է մի շերտից մյուսը։
Շփման ուժը մեկ միավորի մակերեսի վրա գազի երկու շերտերի միջև, որը հավասար է մեկ վայրկյանում շերտից շերտ մեկ միավորի տարածքով փոխանցվող իմպուլսին, որոշվում է. Նյուտոնի օրենքը:

Արագության գրադիենտ գազային շերտերի շարժման ուղղությանը ուղղահայաց ուղղությամբ:
Մինուս նշանը ցույց է տալիս, որ իմպուլսը իրականացվում է նվազող արագության ուղղությամբ:
- դինամիկ մածուցիկություն.
, որտեղ
գազի խտությունն է,
- մոլեկուլների միջին թվաբանական արագությունը,
- միջին երկարությունըմոլեկուլների ազատ ուղին.

Կինեմատիկական մածուցիկության գործակիցը:

Գազի կրիտիկական պարամետրեր՝ Тcr, Рcr.

Կրիտիկական ջերմաստիճանը այն ջերմաստիճանն է, որից բարձր ցանկացած ճնշման դեպքում գազը չի կարող տեղափոխվել հեղուկ վիճակ: Կրիտիկական ջերմաստիճանում գազը հեղուկացնելու համար անհրաժեշտ ճնշումը կոչվում է կրիտիկական ճնշում: Հաշվի առնելով գազի պարամետրերը:Տրված պարամետրերը չափազուրկ մեծություններ են, որոնք ցույց են տալիս, թե գազի վիճակի իրական պարամետրերը (ճնշում, ջերմաստիճան, խտություն, տեսակարար ծավալ) քանի անգամ են մեծ կամ փոքր կրիտիկականներից.

Հողային արտադրություն և ստորգետնյա գազի պահեստավորում:

Գազի խտությունը՝ բացարձակ և հարաբերական։

Գազի խտությունը նրա ամենակարևոր բնութագրիչներից մեկն է։ Խոսելով գազի խտության մասին՝ սովորաբար նշանակում է նրա խտությունը նորմալ պայմաններում (այսինքն՝ ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում): Բացի այդ, հաճախ օգտագործվում է գազի հարաբերական խտությունը, որով նկատի ունի նույն պայմաններում տվյալ գազի խտության և օդի խտության հարաբերությունը։ Հեշտ է տեսնել, որ գազի հարաբերական խտությունը կախված չէ այն պայմաններից, որոնցում այն գտնվում է, քանի որ, համաձայն գազային վիճակի օրենքների, բոլոր գազերի ծավալները փոխվում են ճնշման և ջերմաստիճանի փոփոխության հետ մեկտեղ: ճանապարհ.

Գազի բացարձակ խտությունը նորմալ պայմաններում 1 լիտր գազի զանգվածն է։ Սովորաբար գազերի համար այն չափվում է գ/լ-ով:

ρ = m (գազ) / V (գազ)

Եթե վերցնենք 1 մոլ գազ, ապա.

իսկ գազի մոլային զանգվածը կարելի է գտնել խտությունը մոլային ծավալով բազմապատկելով։

Հարաբերական խտությունը D արժեք է, որը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է X գազը ծանր Y գազից: Այն հաշվարկվում է որպես X և Y գազերի մոլային զանգվածների հարաբերակցություն.

D ըստ Y (X) \u003d M (X) / M (Y)

Հաճախ հաշվարկների համար օգտագործվում են ջրածնի և օդի համար գազերի հարաբերական խտությունները։

Գազի հարաբերական խտությունը X ջրածնի համար.

D ըստ H2 = M (գազ X) / M (H2) = M (գազ X) / 2

Օդը գազերի խառնուրդ է, ուստի դրա համար կարելի է հաշվել միայն միջին մոլային զանգվածը։

Դրա արժեքը վերցված է 29 գ/մոլ (հիմնվելով մոտավոր միջին կազմի վրա)։
Այսպիսով.
D օդային ճանապարհով. = M (գազ X) / 29

Գազի խտությունը B (pw, g/l) որոշվում է կշռելով (mv) հայտնի ծավալի փոքր ապակե կոլբը գազով (նկ. 274, ա) կամ գազի պիկնոմետրով (տես նկ. 77)՝ օգտագործելով բանաձևը։

որտեղ V-ը կոնի ծավալն է (5 - 20 մլ) կամ պիկնոմետր:

Կոնը կշռվում է երկու անգամ՝ սկզբում տարհանվում, այնուհետև լցնում են հետազոտվող գազով: Ստացված 2 զանգվածների արժեքների տարբերությամբ ճանաչվում է գազի զանգվածը mv, g։ Կոնը գազով լցնելիս չափում են նրա ճնշումը, իսկ կշռելիս՝ ջերմաստիճանը։ միջավայրը, որը ընդունվում է որպես կոնի գազի ջերմաստիճան։ Գազի p և T-ի հայտնաբերված արժեքները հնարավորություն են տալիս հաշվարկել գազի խտությունը նորմալ պայմաններում (0 °C; մոտ 0,1 ՄՊա):

Օդում գազով կոլբայի զանգվածի կորստի ուղղումը նվազեցնելու համար, երբ այն կշռվում է որպես տարա, հավասարակշռության ճառագայթի մյուս թևի վրա դրվում է հենց նույն ծավալով կնքված կոլբը:

Բրինձ. 274. Գազի խտությունը որոշող սարքեր՝ կոն (ա) և հեղուկ (բ) և սնդիկի (գ) արտահոսող սարքեր.

Այս կոնի մակերեսը ամեն անգամ մշակվում (մաքրվում է) ճիշտ այնպես, ինչպես գազով կշռվածը:

Տարհանման գործընթացում կոնը մի փոքր տաքացվում է, այն մի քանի ժամով միացված է վակուումային համակարգին, քանի որ մնացած օդը և խոնավությունը դժվար է հեռացնել: Տարհանված կոնը կարող է փոխել ծավալը մթնոլորտային ճնշման միջոցով պատերի սեղմման պատճառով: Նման սեղմումից թեթեւ գազերի խտությունը որոշելու սխալը կարող է հասնել 1%-ի: Որոշ դեպքերում գազի համար որոշվում է նաև հարաբերական խտությունը dv, այսինքն՝ տվյալ գազի p խտության հարաբերակցությունը մեկ այլ գազի խտությանը, որը ընտրված է որպես ստանդարտ p0, վերցված նույն ջերմաստիճանում և ճնշումում.

որտեղ Mv և Mo են, համապատասխանաբար, հետազոտված գազի B մոլային զանգվածները և ստանդարտը, օրինակ՝ օդը կամ ջրածինը, գ/մոլ:

Ջրածնի համար M0 = 2,016 գ/մոլ, հետևաբար

Այս հարաբերակցությունից կարելի է որոշել գազի մոլային զանգվածը, եթե այն ընդունենք որպես իդեալական։

Գազի խտությունը որոշելու արագ մեթոդը ճնշման տակ փոքր բացվածքից նրա արտահոսքի տևողությունը չափելն է, որը համաչափ է արտահոսքի արագությանը:

որտեղ τv և τto ~ գազի B և օդի արտահոսքի ժամանակը.

Գազի խտության չափումն այս մեթոդով իրականացվում է էֆուզիոմետրի շերտով (նկ. 274.6)՝ լայն բալոն b մոտ 400 մմ բարձրությամբ, որի ներսում կա անոթ 5՝ հիմքով 7, որը հագեցած է մուտքի անցքերով և հեղուկի ելք. Թիվ 5 անոթը գազի ծավալը կարդալու համար ունի երկու նշան՝ M1 և M2, որոնց ժամանակը դիտվում է: Փական 3-ը ծառայում է գազի մուտքին, իսկ փականը 2-ը՝ մազանոթ 1-ի միջով բաց թողնելու համար: Ջերմաչափ 4-ը վերահսկում է գազի ջերմաստիճանը:

Գազի խտության որոշումը նրա լրանալու արագությամբ կատարվում է հետևյալ կերպ. B բալոնը լցված է հեղուկով, որի մեջ գազը գրեթե անլուծելի է, ուստի 5-րդ անոթը լցված է նաև M2 նիշից վեր։ Այնուհետև, ծորակ 3-ի միջոցով, հեղուկը սեղմվում է 5-րդ նավից M1 նիշից ներքև գտնվող ուսումնասիրվող գազի միջոցով, և ամբողջ հեղուկը պետք է մնա մխոցում: Դրանից հետո փակ ծորակ 3-ը բացեք ծորակ 2-ը և թողեք ավելցուկային գազը դուրս գա մազանոթ 1-ով: Հենց հեղուկը հասնի M1 նիշին, միացրեք վայրկյանաչափը: Հեղուկը, տեղաշարժելով գազը, աստիճանաբար բարձրանում է M2 նշագծին։ Այն պահին, երբ հեղուկի meniscus-ը դիպչում է M2 նշանին, վայրկյանաչափն անջատված է։ Փորձը կրկնվում է 2-3 անգամ։ Նմանատիպ գործողություններ կատարվում են օդով, դրանով մանրակրկիտ լվանալով անոթը 5 փորձարկման գազի մնացորդներից: Գազի արտահոսքի տեւողության տարբեր դիտարկումները չպետք է տարբերվեն ավելի քան 0,2 - 0,3 վրկ-ով:

Եթե ուսումնասիրվող գազի համար անհնար է այնպիսի հեղուկ ընտրել, որում այն փոքր-ինչ լուծելի կլինի, ապա օգտագործվում է սնդիկի արտահոսքի հաշվիչ (նկ. 274, գ): Այն բաղկացած է ապակե անոթից 4 հետ եռակողմ փական 1 և ալիք 5 լցված սնդիկով: Անոթ 4-ը գտնվում է ապակե տարայի մեջ 3, որը գործում է որպես թերմոստատ: Գազը 1-ին փականի միջոցով ներմուծվում է 4 անոթ՝ սնդիկը տեղաշարժելով M1 նիշից ներքև: Փորձարկման գազը կամ օդը թողարկվում է մազանոթ 2-ի միջով` բարձրացնելով հարթեցման անոթը 5: Գազերի խտությունը որոշելու ավելի զգայուն գործիքներն են Ստոկ գազի հիդրոմետրը (Նկար 275, ա) և գազի կշեռքները:

Ստոկ Ալֆրեդ (1876-1946) - գերմանացի անօրգանական քիմիկոս և վերլուծաբան:

Ստոկային հիդրոմետրում քվարցային խողովակի մի ծայրը փչվում է 30 - 35 մմ տրամագծով բարակ պատերով գնդիկի մեջ 1, որը լցված է օդով, իսկ մյուսը քաշվում է մազի մեջ 7: Երկաթե փոքր ձողը 3 ամուր է: սեղմված խողովակի ներսում:

Բրինձ. 275. Ձողային հիդրոմետր (ա) և տեղադրման դիագրամ (բ).

Գնդիկով կտրվածքի ծայրը հենվում է քվարցի կամ ագատի հենարանի վրա։ Գնդիկով խողովակը տեղադրվում է քվարցային անոթի մեջ 5 փայլեցված կլոր խցանով։ Նավի դրսում տեղադրված է երկաթե միջուկով solenoid 6: Էլեկտրամագնիսով հոսող տարբեր ուժգնության հոսանքի օգնությամբ, ճոճվող թևի դիրքը հավասարեցվում է գնդակին այնպես, որ մազերը 7 կետով ցույց են տալիս զրոյական ցուցիչը 8: Մազերի դիրքը դիտվում է աստղադիտակի կամ մանրադիտակի միջոցով: .

Ցողունային հիդրոմետրը եռակցված է 2-րդ խողովակին՝ ցանկացած թրթռանքը վերացնելու համար:

Գնդիկը և խողովակը հավասարակշռության մեջ են շրջապատող գազի տվյալ խտության համար: Եթե 5-րդ անոթում մի գազը փոխարինվում է մյուսով մշտական ճնշման տակ, ապա հավասարակշռությունը կխախտվի գազի խտության փոփոխության պատճառով։ Այն վերականգնելու համար անհրաժեշտ է կա՛մ 6-ով էլեկտրամագնիսով ցած քաշել, երբ գազի խտությունը նվազում է, կա՛մ թողնել, որ այն վեր բարձրանա, երբ խտությունը մեծանա։ Էլեկտրամագնիսով հոսող հոսանքի ուժը, երբ հասնում է հավասարակշռության, ուղիղ համեմատական է խտության փոփոխությանը:

Գործիքը տրամաչափված է հայտնի խտության գազերի համար: Rod հիդրոմետրի ճշգրտությունը 0.01 - 0.1% է, զգայունությունը մոտ DO "7 գ է, չափման միջակայքը 0-ից 4 գ / լ է:

Տեղադրում Rod հիդրոմետրով: Ցողունային հիդրոմետրը / (նկ-275.6) ամրացված է վակուումային համակարգին այնպես, որ այն կախված է խողովակի 2-ից, ինչպես զսպանակից: Խողովակ 2-ի արմունկը ընկղմվում է Dewar անոթի մեջ 4 սառեցնող խառնուրդով, որը թույլ է տալիս պահպանել -80 o C-ից ոչ բարձր ջերմաստիճան սնդիկի գոլորշիների խտացման համար, եթե հիդրոմետրում վակուում ստեղծելու համար օգտագործվում է սնդիկի դիֆուզիոն պոմպ: Փական 5-ը հիդրոմետրը միացնում է հետազոտվող գազը պարունակող կոլբայի հետ: Թակարդը պաշտպանում է դիֆուզիոն պոմպը փորձարկման գազի ազդեցությունից, իսկ 7-րդ սարքը ծառայում է ճնշումը մանրակրկիտ կարգավորելու համար: Ամբողջ համակարգը խողովակի միջոցով միացված է դիֆուզիոն պոմպին:

Գազի ծավալը չափվում է տրամաչափված գազային բերետավորների միջոցով (տես նկ. 84) թերմոստատիկորեն կառավարվող ջրի բաճկոնով: Մազանոթային երևույթների ուղղումներից խուսափելու համար գազի 3 և փոխհատուցման 5 բյուրետները ընտրվում են նույն տրամագծով և տեղադրվում կողք կողքի թերմոստատիկորեն կառավարվող բաճկոն 4-ում (նկ. 276): Սնդիկը, գլիցերինը և այլ հեղուկներ, որոնք վատ են լուծում ուսումնասիրվող գազը, օգտագործվում են որպես խոչընդոտ հեղուկներ:

Աշխատեք այս սարքը հետևյալ կերպ. Նախ, բյուրետները լցրեք հեղուկով մինչև ծորակ 2-ից բարձր մակարդակը՝ բարձրացնելով անոթը b: Այնուհետև գազի բյուրետը միացվում է գազի աղբյուրին և այն մտցվում՝ իջեցնելով b անոթը, որից հետո փակվում է փականը 2։ Բյուրետ 3-ում գազի ճնշումը մթնոլորտային ճնշմանը հավասարեցնելու համար b անոթը մոտեցնում են բյուրետին և դնում այնպիսի բարձրության վրա, որ փոխհատուցման 5 և գազի 3 բյուրետներում սնդիկի մենիսները նույն մակարդակի վրա են։ Քանի որ փոխհատուցման բյուրետը հաղորդակցվում է մթնոլորտի հետ (դրա վերին ծայրը բաց է), մենիսկի այս դիրքով գազի ճնշումը գազի բյուրետում հավասար կլինի մթնոլորտային ճնշմանը:

Միևնույն ժամանակ, մթնոլորտային ճնշումը չափվում է բարոմետրի միջոցով, իսկ բաճկոն 4-ի ջրի ջերմաստիճանը՝ օգտագործելով ջերմաչափ 7:

Գազի հայտնաբերված ծավալը բերվում է նորմալ պայմանների (0 ° C; 0,1 ՄՊա)՝ օգտագործելով իդեալական գազի հավասարումը.

V0 և V-ը գազի ծավալը (l) է, որը իջեցվել է նորմալ պայմաններին և գազի չափված ծավալը t (°C) ջերմաստիճանում, համապատասխանաբար. p - մթնոլորտային ճնշում գազի ծավալը չափելու պահին, torr.

Եթե գազը պարունակում է ջրային գոլորշի կամ եղել է մինչև ջրից կամ ջրային լուծույթից վերև գտնվող նավի ծավալը չափելը, ապա դրա ծավալը հասցվում է նորմալ պայմանների՝ հաշվի առնելով ջրի գոլորշու ճնշումը p1 փորձի ջերմաստիճանում (տես Աղյուսակ 37).

Հավասարումները կիրառվում են, եթե գազի ծավալը չափելիս մթնոլորտային ճնշումը համեմատաբար մոտ է եղել 760 Torr-ին: Ճնշում իրական գազմիշտ իդեալականից պակաս՝ մոլեկուլների փոխազդեցության պատճառով։ Հետևաբար, գազի ծավալի հայտնաբերված արժեքում ներմուծվում է գազի անկատարության ուղղում, որը վերցված է հատուկ տեղեկատու գրքերից։

Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարություն

դաշնային պետական բյուջե ուսումնական հաստատությունբարձրագույն մասնագիտական կրթություն

«Ռուս Պետական համալսարաննավթ և գազ դրանք։ Ի.Մ. Գուբկին»

Ա.Ն. Տիմաշև, Տ.Ա. Բերկունովա, Է.Ա. Մամեդովը

ԳԱԶԻ խտության ՈՐՈՇՈՒՄ

«Գազային հորերի շահագործման տեխնոլոգիա» և «Գազի և գազի կոնդենսատային հանքավայրերի մշակում և շահագործում» մասնագիտությունների ուսանողների համար լաբորատոր աշխատանքների իրականացման ուղեցույցներ.

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

Պրոֆեսոր Ա.Ի.-ի խմբագրությամբ։ Էրմոլաևա

Մոսկվա 2012 թ

Գազի խտության որոշում.

Լաբորատոր աշխատանքի ուղեցույց / Ա.Ն. Տիմաշև,

Թ.Ա. Բերկունովա, Է.Ա. Մամեդով - Մ.: Ռուսաստանի Նավթի և գազի պետական համալսարանը անվանակոչվել է Ի.Մ. Գուբկինա, 2012 թ.

Նախանշված են գազի խտության լաբորատոր որոշման մեթոդներ: Այն հիմնված է գործող ԳՕՍՏ 17310 - 2002 թ.

Մեթոդական ցուցումները նախատեսված են նավթագազային բուհերի՝ RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF մասնագիտությունների ուսանողների համար:

Հրապարակումը պատրաստվել է գազի և գազի զարգացման և շահագործման վարչությունում

zocondensate հանքավայրեր.

Տպագրված է ֆակուլտետի ուսումնամեթոդական հանձնաժողովի որոշմամբ

բոտկի նավթի և գազի հանքավայրեր.



	Ներածություն………………………………………………………………………….
	Հիմնական սահմանումներ…………………………………………………………
	Բնական գազի խտությունը մթնոլորտային ճնշման տակ………………
	Գազի հարաբերական խտությունը……………………………………………….
	Բնական գազի խտությունը ճնշումներում և ջերմաստիճաններում……….
	Բնական գազի խտության որոշման լաբորատոր մեթոդներ…
	Պիկնոմետրիկ մեթոդ ……………………………………………………
	Հաշվարկի բանաձևեր……………………………………………………
	Խտության որոշման կարգը…………………………………………
	Գազի խտության հաշվարկ ……………………………………………………
	Գազի խտության որոշում արտահոսքի մեթոդով………………………..
	Հետազոտված հա-ի խտությունը որոշելու հարաբերությունների ածանցումը.
	հետևում…………………………………………………………………………..
2.2.2. Աշխատանքի կարգը …………………………………………………
2.2.3. Չափումների արդյունքների մշակում ………………………………………..
	Թեստային հարցեր………………………………………………………
	Գրականություն ……………………………………………………………………
	Հավելված Ա ………………………………………………………………
	Հավելված Բ……………………………………………………………
	Հավելված Բ……………………………………………………………

Ներածություն

Օգտագործվում են բնական գազերի և ածխաջրածնային կոնդենսատների ֆիզիկական հատկությունները

օգտագործվում են ինչպես նախագծման, այնպես էլ ոլորտի զարգացման և զարգացման փուլում

բնական գազերի խտությունները, ինչպես նաև դաշտերի զարգացման վերլուծությունն ու վերահսկողությունը,

գազի և գազի կոնդենսատային հորերից արտադրանքի հավաքման և պատրաստման համակարգի շահագործումը. Ուսումնասիրվող հիմնական ֆիզիկական հատկություններից մեկը հանքավայրերի գազի խտությունն է:

Քանի որ բնական գազի հանքավայրերի գազային բաղադրությունը բարդ է,

բաղկացած ածխաջրածիններից (ալկաններ, ցիկլոալկաններ և արեններ) և ոչ ածխաջրածիններից

բաղադրիչներ (ազոտ, հելիում և այլ հազվագյուտ հողային գազեր, ինչպես նաև թթվային բաղադրիչներ

nites H2 S և CO2), խտության լաբորատոր որոշման կարիք կա

sti գազեր.

Սրանում ուղեցույցներորոշելու համար դիտարկվել են հաշվարկման մեթոդները

գազի խտության որոշում՝ ըստ հայտնի բաղադրության, ինչպես նաև գազի խտության որոշման երկու լաբորատոր եղանակ՝ պիկնոմետրիկ և մազանոթով հոսելու մեթոդ.

1. Հիմնական սահմանումներ

1.1. Բնական գազի խտությունը մթնոլորտային ճնշման ժամանակ

Գազի խտությունը հավասար է նյութի միավոր V ծավալի մեջ պարունակվող M զանգվածին

va. Տարբերակել գազի խտությունը նորմալ n P 0,1013 ՄՊա, T 273K և

	ստանդարտ R 0,1013 ՄՊա, T 293K									պայմաններում, ինչպես նաև ցանկացած ճնշման դեպքում
	leniya Р և ջերմաստիճան Т Р,Т.									հայտնի մոլեկուլային քաշը
	խտությունը նորմալ պայմաններում է



	ստանդարտ պայմաններում

Որտեղ M-ը գազի մոլեկուլային զանգվածն է, կգ/կմոլ; 22,41 և 24,04, մ3 / կմոլ - գազի մոլային ծավալը, համապատասխանաբար, նորմալ (0,1013 ՄՊա, 273 Կ) և ստանդարտ

(0,1013 ՄՊա, 293 Կ) պայմաններ.

Բնական գազերի համար, որոնք բաղկացած են ածխաջրածնային և ոչ ածխաջրածնային բաղադրիչներից (թթու և իներտ), տեսանելի մոլեկուլային քաշը M-ից

որոշվում է բանաձևով



				êã/ êì î ëü,

որտեղ M i-ը i-րդ բաղադրիչի մոլեկուլային քաշն է՝ կգ/կմոլ, n i՝ խառնուրդի i-րդ բաղադրիչի մոլային տոկոսը.

k-ն խառնուրդի (բնական գազ) բաղադրիչների քանակն է:

Բնական գազի սմ խտությունը հավասար է



							0,1 ՄՊա եւ 293 Կ


							0,1 ՄՊա եւ 293 Կ

i-ը i-րդ բաղադրիչի խտությունն է 0,1 ՄՊա և 293 Կ.

Առանձին բաղադրիչների վերաբերյալ տվյալները ներկայացված են աղյուսակ 1-ում:

Խտության փոխակերպումը ժամը տարբեր պայմաններջերմաստիճանը և ճնշումը

Բ հավելվածում 0,1013 ՄՊա (101,325 կՊա):

1.2. Գազի հարաբերական խտությունը

Ինժեներական հաշվարկների պրակտիկայում հարաբերական հասկացությունը

խտությունը հավասար է գազի խտության և օդի խտության հարաբերակցությանը նույն արժեքներըճնշում և ջերմաստիճան: Սովորաբար, նորմալ կամ ստանդարտ պայմանները վերցվում են որպես հղում, մինչդեռ օդի խտությունը

պատասխանատու կերպով կազմում է 0 1,293 կգ / մ 3 և 20 1,205 կգ / մ 3: Հետո ազգականը

Բնական գազի խտությունը հավասար է

1.3. Բնական գազի խտությունը ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում

Գազի խտությունը ջրամբարի, հորատանցքի, գազի պայմանների համար

լարերը և սարքերը համապատասխան ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում որոշում են

հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով

որտեղ P-ն և T-ն ճնշում և ջերմաստիճան են այն վայրում, որտեղ հաշվարկվում է գազի խտությունը. 293 K և 0,1013 ՄՊա - ստանդարտ պայմաններ, երբ հայտնաբերվել է սմ;

z ,z 0-ը գազի գերսեղմման գործակիցներն են, համապատասխանաբար, Р և Т և

ստանդարտ պայմաններում (արժեք z 0 = 1):

Գերսեղմելիության z գործակիցը որոշելու ամենապարզ միջոցը գրաֆիկական մեթոդն է։ z-ի կախվածությունը տրված պարամետրերից է

տեղադրված Նկ. մեկ.

Մեկ բաղադրիչ գազի (մաքուր գազի) համար որոշվում են տրված պարամետրերը

բաժանված բանաձևերով




	իսկ T c-ն գազի կրիտիկական պարամետրերն են:
Բազմաբաղադրիչ (բնական) գազերի համար նախապես հաշվարկեք
կեղծ կրիտիկական ճնշումներ և ջերմաստիճաններ՝ ըստ կախվածության




	T nskn iT ci /100,

	իսկ T c-ն գազի i-րդ բաղադրիչի կրիտիկական պարամետրերն են:

Քանի որ բնական գազի բաղադրությունը որոշվում է բութանի C4 H10-ի նկատմամբ		կամ հեքսան C6 H14

ներառյալ, և բոլոր մյուս բաղադրիչները միավորվում են մնացորդի մեջ (կեղծ բաղադրիչ

բաղադրիչ) C5+ կամ C7+, այս դեպքում կրիտիկական պարամետրերը որոշվում են բանաձևով

100 M-ում 5 240-ով և 700d-ով 5 950-ով,

М с 5-ը С5+ (С7+) կգ/կմոլի մոլեկուլային քաշն է;

d c 5-ը С5+ (С7+) կեղծ բաղադրիչի խտությունն է՝ կգ/մ3։

փոխհարաբերությունները Մ ս		հայտնաբերվել է Քրեյգի բանաձեւով

Աղյուսակ 1

Բնական գազի բաղադրիչների ցուցիչներ

Ցուցանիշներ

Բաղադրիչներ

Մոլեկուլային զանգված,

M կգ/կմոլ

Խտությունը, կգ/մ3 0,1

Հարաբերական սյուժեն -

կրիտիկական ծավալ,

դմ3 /կմոլ

կրիտիկական ճնշում,

Կրիտիկական բնավորություն-

Կրիտիկական սեղմում

կամուրջ, zcr

Կենտրոնական գործոն

Նկար 1 - գերսեղմելիության z գործոնի կախվածությունը Ppr և Tpr տրված պարամետրերից

2. Բնական գազի խտության որոշման լաբորատոր մեթոդներ

2.1. Պիկնոմետրիկ մեթոդ

Պիկնոմետրիկ մեթոդը սահմանվում է ԳՕՍՏ 17310-2002 ստանդարտով, համաձայն.

որը որոշում է գազերի և գազային խառնուրդների խտությունը (հարաբերական խտությունը):

Մեթոդի էությունը կայանում է նրանում, որ 100-200 սմ3 ծավալով ապակե պիկնոմետրը կշռում է չորացրած օդով և չորացրած:

հաջորդ գազը նույն ջերմաստիճանի և ճնշման տակ:

Չոր օդի խտությունը հղման արժեք է: Իմանալով պիկնոմետրի ներքին ծավալը՝ հնարավոր է որոշել անհայտ բաղադրության բնական գազի խտությունը.

(փորձարկման գազ): Դրա համար պիկնոմետրի ներքին ծավալը («ջրի համարը») նախապես որոշվում է՝ չորացրած օդով և թորած ջրով հերթափոխով պիկնոմետրը կշռելով, որի խտությունները հայտնի են: Հետո կշռել-

կարվում է հետազոտված գազով լցված պիկնոմետր: Չոր օդի խտության արժեքին ավելացվում է պիկնոմետրի զանգվածների տարբերությունը փորձարկվող գազով և պիկնոմետր օդի հետ՝ բաժանված պիկնոմետրի ծավալի արժեքի վրա («ջրի համար»),

որը ուսումնասիրվող գազի վերջնական խտությունն է։

Ստորև ներկայացված է հաշվարկման բանաձևերի ստացումը:

2.1.1. Հաշվարկման բանաձևեր

Բնական գազի խտությունը որոշվում է պիկնոմետրիկ մեթոդով՝ հետևյալ հարաբերությունների հիման վրա.