ما يسمى بالكثافة النسبية. كثافة الغاز: المطلقة والنسبية

تعليمات

ولمواجهة هذه المشكلة، من الضروري استخدام صيغ الكثافة النسبية:

أولاً، أوجد الوزن الجزيئي النسبي للأمونيا، والذي يمكن حسابه من جدول D.I. مندليف.

Ar (N) = 14، Ar (H) = 3 × 1 = 3، وبالتالي
السيد (NH3) = 14 + 3 = 17

استبدل البيانات التي تم الحصول عليها في الصيغة لتحديد الكثافة النسبية في الهواء:
D (الهواء) = السيد (الأمونيا) / السيد (الهواء)؛
د (الهواء) = السيد (الأمونيا) / 29؛
د (الهواء) = 17/29 = 0.59.

المثال رقم 2. احسب الكثافة النسبية للأمونيا للهيدروجين.

استبدل البيانات في الصيغة لتحديد الكثافة النسبية للهيدروجين:
D (الهيدروجين) = السيد (الأمونيا) / السيد (الهيدروجين)؛
د (الهيدروجين) = السيد (الأمونيا)/2؛
د (الهيدروجين) = 17/2 = 8.5.

الهيدروجين (من الكلمة اللاتينية "الهيدروجينيوم" - "توليد الماء") هو العنصر الأول في الجدول الدوري. يتم توزيعه على نطاق واسع، وهو موجود في شكل ثلاثة نظائر - البروتيوم، الديوتيريوم والتريتيوم. الهيدروجين غاز خفيف عديم اللون (أخف من الهواء بمقدار 14.5 مرة). عند مزجه مع الهواء والأكسجين، فإنه شديد الانفجار. المستخدمة في المواد الكيميائية، الصناعات الغذائيةوأيضا كوقود للصواريخ. الأبحاث جارية حول إمكانية استخدامه هيدروجينكوقود لمحركات السيارات. كثافة هيدروجين(مثل أي غاز آخر) يمكن تحديده طرق مختلفة.

تعليمات

أولاً، بناءً على التعريف العالمي للكثافة - كمية المادة لكل وحدة حجم. إذا كان الغاز في وعاء مغلق، يتم تحديد كثافة الغاز ببساطة من خلال الصيغة (M1 - M2)/V، حيث M1 هي الكتلة الإجمالية للسفينة التي تحتوي على الغاز، وM2 هي كتلة الوعاء الفارغ، وV هو الحجم الداخلي للسفينة.

إذا كنت بحاجة إلى تحديد الكثافة هيدروجين، مع وجود بيانات أولية مثل، هنا تأتي المعادلة العالمية لحالة الغاز المثالي، أو معادلة مندليف-كلابيرون، للإنقاذ: PV = (mRT)/M.
ف - ضغط الغاز
الخامس – حجمه
R - ثابت الغاز العالمي
T - درجة حرارة الغاز بالكلفن
م - الكتلة المولية للغاز
م هي كتلة الغاز الفعلية.

يعتبر الغاز المثالي غازًا رياضيًا يمكن فيه إهمال الطاقة الكامنة للجزيئات مقارنة بطاقتها الحركية. في نموذج الغاز المثالي، لا توجد قوى تجاذب أو تنافر بين الجزيئات، ويكون تصادم الجزيئات مع الجزيئات الأخرى أو جدران الوعاء مرنًا تمامًا.

وبطبيعة الحال، لا يعتبر الهيدروجين ولا أي غاز آخر مثاليا، ولكن هذا النموذج يسمح بإجراء حسابات بدقة عالية إلى حد ما في درجات حرارة قريبة من الضغط الجوي ودرجة حرارة الغرفة. على سبيل المثال، نظرا للمهمة: العثور على الكثافة هيدروجينعند ضغط 6 ودرجة حرارة 20 درجة مئوية.

أولاً، قم بتحويل جميع القيم الأصلية إلى نظام SI (6 أجواء = 607950 باسكال، 20 درجة مئوية = 293 درجة كلفن). ثم اكتب معادلة مندليف-كلابيرون PV = (mRT)/M. تحويلها على النحو التالي: P = (mRT)/MV. بما أن m/V هي الكثافة (نسبة كتلة المادة إلى حجمها)، فستحصل على: الكثافة هيدروجين= PM/RT، ولدينا كافة البيانات اللازمة للحل. تعرف قيمة الضغط (607950)، درجة الحرارة (293)، ثابت الغاز العالمي (8.31)، الكتلة المولية هيدروجين (0,002).

باستبدال هذه البيانات في الصيغة، تحصل على: الكثافة هيدروجينفي ظل ظروف معينة من الضغط ودرجة الحرارة هو 0.499 كجم/متر مكعب، أو ما يقرب من 0.5.

مصادر:

• كيفية العثور على كثافة الهيدروجين

كثافة- هذه إحدى خصائص المادة، مثل الكتلة والحجم ودرجة الحرارة والمساحة. وهي تساوي نسبة الكتلة إلى الحجم. المهمة الرئيسية هي معرفة كيفية حساب هذه القيمة ومعرفة ما تعتمد عليه.

تعليمات

كثافةهي النسبة العددية للكتلة إلى حجم المادة. إذا كنت تريد تحديد كثافة مادة ما، وتعرف كتلتها وحجمها، فلن يكون العثور على الكثافة أمرًا صعبًا بالنسبة لك. إن أبسط طريقة للعثور على الكثافة في هذه الحالة هي p = m/V. وهي بوحدة كجم/م^3 في نظام SI. ومع ذلك، لا يتم دائمًا إعطاء هاتين القيمتين، لذلك يجب أن تعرف عدة طرق يمكن من خلالها حساب الكثافة.

كثافةلقد معان مختلفةاعتمادا على نوع المادة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الكثافة تختلف باختلاف الملوحة ودرجة الحرارة. فكلما انخفضت درجة الحرارة زادت الكثافة، وكلما انخفضت درجة الملوحة انخفضت الكثافة أيضًا. على سبيل المثال، لا تزال كثافة البحر الأحمر مرتفعة، لكنها أقل بالفعل في بحر البلطيق. هل لاحظتم جميعاً أنه إذا أضفتم الماء إليه فإنه يطفو للأعلى. كل هذا يحدث لأنه لديه المزيد كثافة قليلةمن الماء. وعلى العكس من ذلك فإن المعادن والمواد الحجرية تغوص لأن كثافتها أعلى. وبناء على كثافة الجثث تم تحديد السباحة الخاصة بهم.

بفضل نظرية الأجسام العائمة، والتي بموجبها يمكن معرفة كثافة الجسم والماء وحجم الجسم بأكمله وحجم الجزء المغمور فيه. تبدو هذه الصيغة مثل: فيمر. الأجزاء / الجسم V = p الجسم / p السائل ويترتب على ذلك أنه يمكن إيجاد كثافة الجسم على النحو التالي: p الجسم = V الغاطسة. الأجزاء * p السائل / الجسم V. يتم استيفاء هذا الشرط بناءً على البيانات الجدولية والأحجام المحددة V المغمورة. أجزاء و V من الجسم.

فيديو حول الموضوع

نصيحة 4: كيفية حساب الكتلة الجزيئية النسبية للمادة

نسبي الكتلة الجزيئيةهي كمية بلا أبعاد توضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة الجزيء أكبر من 1/12 كتلة ذرة الكربون. وبناء على ذلك، فإن كتلة ذرة الكربون هي 12 وحدة. يمكن تحديد الكتلة الجزيئية النسبية للمركب الكيميائي عن طريق جمع كتل الذرات التي تشكل جزيء المادة.

سوف تحتاج

• - قلم؛
• - ورق للملاحظات؛
• - آلة حاسبة؛
• - جدول مندليف .

تعليمات

ابحث في الجدول الدوري عن خلايا العناصر التي يتكون منها هذا الجزيء. يشار إلى قيم الكتلة الذرية النسبية (Ar) لكل مادة في الزاوية اليسرى السفلية من الخلية. أعد كتابتها، مع التقريب إلى أقرب عدد صحيح: Ar(H) – 1; ع (ف) - 31؛ ع (س) – 16.

تحديد الكتلة الجزيئية النسبية للمركب (Mr). للقيام بذلك، اضرب الكتلة الذرية لكل عنصر بعدد الذرات الموجودة فيه. ثم قم بإضافة القيم الناتجة. ل حمض الفسفوريك: السيد(n3ro4) = 3*1 + 1*31 + 4*16 = 98.

الكتلة الجزيئية النسبية هي نفس الكتلة المولية للمادة عدديًا. تستخدم بعض المهام هذا الاتصال. مثال: غاز عند درجة حرارة 200 كلفن وضغط 0.2 ميجا باسكال وكثافته 5.3 كجم/م3. تحديد كتلتها الجزيئية النسبية.

استخدم معادلة Mendeleev-Cliperon للغاز المثالي: PV = mRT/M، حيث V هو حجم الغاز، m3؛ م – كتلة حجم معين من الغاز، كجم؛ M – الكتلة المولية للغاز، كجم/مول؛ R - ثابت الغاز العالمي. R=8.314472 م2كجم ث-2 ك-1 مول-1؛ T - الغاز، K؛ ف - الضغط المطلق، باسكال. عبر عن الكتلة المولية من هذه العلاقة: M = mRT/(PV).

وكما هو معروف الكثافات: p = m/V، كجم/م3. استبدله في التعبير: M = pRT/P. تحديد الكتلة المولية للغاز: M = 5.3*8.31*200/(2*10^5) = 0.044 كجم/مول. الوزن الجزيئي النسبي للغاز: Mr = 44. يمكنك افتراض أنه ثاني أكسيد الكربون: Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44.

مصادر:

• حساب الأوزان الجزيئية النسبية

في المختبرات الكيميائية وعند إجراء التجارب الكيميائية في المنزل، غالبا ما يكون من الضروري تحديد الكثافة النسبية لمادة معينة. الكثافة النسبية هي نسبة كثافة مادة معينة إلى كثافة مادة أخرى تحت ظروف معينة أو إلى كثافة مادة مرجعية وهي الماء المقطر. يتم التعبير عن الكثافة النسبية كرقم مجردة.

سوف تحتاج

• - الجداول والكتب المرجعية؛
• - مقياس كثافة السوائل أو مقياس البيكنومتر أو المقاييس الخاصة.

تعليمات

يتم تحديد الكثافة النسبية للمواد بالنسبة لكثافة الماء المقطر بالصيغة: d=p/p0، حيث d هي الكثافة النسبية المطلوبة، p هي كثافة المادة قيد الدراسة، p0 هي الكثافة المرجعية مادة. المعلمة الأخيرة جدولية ومحددة بدقة تامة: عند 20 درجة مئوية تبلغ كثافة الماء 998.203 كجم/مكعب، وتصل إلى كثافتها القصوى عند 4 درجات مئوية - 999.973 كجم/مكعب. قبل إجراء الحسابات، لا تنس أنه يجب التعبير عن p وp0 بنفس الوحدات.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن العثور على الكثافة النسبية للمادة في الكتب المرجعية الفيزيائية والكيميائية. القيمة العددية للكثافة النسبية تساوي دائمًا القيمة النسبية جاذبية معينةنفس المادة وفي نفس الظروف. الخلاصة: استخدم جداول الثقل النوعي النسبي بنفس الطريقة التي تستخدم بها جداول الكثافة النسبية.

عند تحديد الكثافة النسبية، ضع في الاعتبار دائمًا درجة حرارة الاختبار والمواد المرجعية. والحقيقة هي أن كثافة المواد تتناقص وتزداد مع التبريد. إذا كانت درجة حرارة مادة الاختبار تختلف عن المعيار، قم بإجراء تصحيح. احسبه كمتوسط ​​التغير في الكثافة النسبية لكل 1 درجة مئوية. ابحث عن البيانات الضرورية باستخدام المخططات البيانية لتصحيح درجة الحرارة.

لحساب الكثافة النسبية للسوائل بسرعة عمليًا، استخدم مقياس كثافة السوائل. لقياس المواد النسبية والجافة، استخدم مقياس البيكنومترات والمقاييس الخاصة. مقياس كثافة السوائل الكلاسيكي عبارة عن أنبوب زجاجي يتوسع في الأسفل. يوجد في الطرف السفلي من الأنبوب خزان أو مادة خاصة. يوجد في أعلى الأنبوب تقسيمات توضح القيمة العددية للكثافة النسبية للمادة قيد الدراسة. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز العديد من أجهزة قياس السوائل بمقاييس حرارة لقياس درجة حرارة المادة قيد الدراسة.

قانون أفوجادرو

المسافة بين جزيئات المادة الغازية تعتمد على الظروف الخارجية: الضغط ودرجة الحرارة. في ظل نفس الظروف الخارجية، تكون المسافات بين جزيئات الغازات المختلفة هي نفسها. ينص قانون أفوجادرو، الذي تم اكتشافه عام 1811، على ما يلي: أحجام متساويةتحتوي الغازات المختلفة تحت نفس الظروف الخارجية (درجة الحرارة والضغط) على نفس العدد من الجزيئات. أولئك. إذا كان V1=V2، T1=T2 وP1=P2، فإن N1=N2، حيث V هو الحجم، T هو درجة الحرارة، P هو الضغط، N هو عدد جزيئات الغاز (المؤشر "1" لغاز واحد، "2" لآخر).

النتيجة الطبيعية الأولى لقانون أفوجادرو، الحجم المولي

تنص النتيجة الطبيعية الأولى لقانون أفوجادرو على أن نفس عدد جزيئات أي غازات تحت نفس الظروف يشغل نفس الحجم: V1=V2 مع N1=N2، T1=T2 وP1=P2. حجم المول الواحد من أي غاز (الحجم المولي) هو ثابت. دعونا نتذكر أن المول الواحد يحتوي على عدد أفوجادرو من الجزيئات - 6.02x10^23 جزيء.

وبالتالي، فإن الحجم المولي للغاز يعتمد فقط على الضغط ودرجة الحرارة. وعادة ما تعتبر الغازات في الضغط الطبيعيو درجة الحرارة العادية: 273 كلفن (0 درجة مئوية) و1 ضغط جوي (760 ملم زئبق، 101325 باسكال). مع مثل هذا الظروف العادية، يُشار إليه بـ "n.s"، الحجم المولي لأي غاز هو 22.4 لتر/مول. بمعرفة هذه القيمة، يمكنك حساب حجم أي كتلة معينة وأي كمية معينة من الغاز.

النتيجة الطبيعية الثانية لقانون أفوجادرو، الكثافة النسبية للغازات

لحساب الكثافة النسبية للغازات، يتم استخدام النتيجة الطبيعية الثانية لقانون أفوجادرو. حسب التعريف، كثافة المادة هي نسبة كتلتها إلى حجمها: ρ=m/V. بالنسبة لمول واحد من المادة، تكون الكتلة مساوية للكتلة المولية M، والحجم يساوي الحجم المولي V(M). ومن ثم فإن كثافة الغاز هي ρ=M(غاز)/V(M).

يجب أن يكون هناك غازان - X وY. كثافتهما وكتلتهما المولية - ρ(X)، ρ(Y)، M(X)، M(Y)، مرتبطان ببعضهما البعض بالعلاقات: ρ(X)=M (X)/ V(M)، ρ(Y)=M(Y)/V(M). الكثافة النسبية للغاز X إلى الغاز Y، والمشار إليها بـ Dy(X)، هي نسبة كثافات هذه الغازات ρ(X)/ρ(Y): Dy(X)=ρ(X)/ρ(Y) =M(X)xV( M)/V(M)xM(Y)=M(X)/M(Y). يتم تقليل الأحجام المولية، ومن هذا يمكننا أن نستنتج أن الكثافة النسبية للغاز X إلى الغاز Y تساوي نسبة كتلتيهما المولية أو الجزيئية النسبية (هما متساويتين عدديًا).

غالبًا ما يتم تحديد كثافة الغازات بالنسبة للهيدروجين، وهو أخف الغازات جميعها، وتبلغ كتلته المولية 2 جم/مول. أولئك. إذا كانت المشكلة تقول أن غازًا غير معروف X له كثافة هيدروجين مثلًا 15 (الكثافة النسبية هي قيمة بلا أبعاد!)، فإن إيجاد كتلته المولية لن يكون صعبًا: M(X)=15xM(H2)=15x2= 30 جرام/ مول. غالبًا ما تتم الإشارة أيضًا إلى الكثافة النسبية للغاز بالنسبة للهواء. هنا عليك أن تعرف أن متوسط ​​الوزن الجزيئي النسبي للهواء هو 29، وتحتاج إلى الضرب ليس في 2، بل في 29.

الغاز - مقارنة الكتلة الجزيئية أو المولية النسبية لغاز ما مع كتلة غاز آخر. كقاعدة عامة، يتم تعريفه فيما يتعلق بأخف غاز - الهيدروجين. غالبًا ما تتم مقارنة الغازات بالهواء.

من أجل إظهار الغاز الذي تم اختياره للمقارنة، تتم إضافة مؤشر قبل رمز الكثافة النسبية لغاز الاختبار، ويتم كتابة الاسم نفسه بين قوسين. على سبيل المثال، DH2(SO2). وهذا يعني أنه تم حساب الكثافة باستخدام الهيدروجين. يُقرأ هذا على أنه "كثافة أكسيد الكبريت على الهيدروجين".

لحساب كثافة الغاز المعتمد على الهيدروجين، من الضروري تحديد الكتل المولية للغاز والهيدروجين محل الدراسة باستخدام الجدول الدوري. إذا كان الكلور والهيدروجين، فستبدو المؤشرات كما يلي: M(Cl2) = 71 جم/مول وM(H2) = 2 جم/مول. وإذا قسمت كثافة الهيدروجين على كثافة الكلور (71:2)، يكون الناتج 35.5. أي أن الكلور أثقل بـ 35.5 مرة من الهيدروجين.

لا تعتمد الكثافة النسبية للغاز بأي شكل من الأشكال على الظروف الخارجية. وأوضح هذا قوانين عالميةحالات الغازات، والتي تتلخص في أن التغيرات في درجة الحرارة والضغط لا تؤدي إلى تغير في حجمها. بالنسبة لأي تغييرات في هذه المؤشرات، يتم إجراء القياسات بنفس الطريقة تمامًا.

لتحديد كثافة الغاز تجريبيًا، ستحتاج إلى دورق يمكن وضع الغاز فيه. يجب وزن دورق الغاز مرتين: المرة الأولى - عن طريق ضخ كل الهواء منه؛ الثاني - ملئه بالغاز قيد الدراسة. من الضروري أيضًا قياس حجم القارورة مسبقًا.

تحتاج أولاً إلى حساب فرق الكتلة وتقسيمه على حجم الدورق. وستكون النتيجة كثافة الغاز في ظل الظروف المحددة. باستخدام معادلة الدولة، يمكنك حساب المؤشر المطلوبفي ظل الظروف العادية أو المثالية.

يمكنك معرفة كثافة بعض الغازات باستخدام جدول ملخص يحتوي على معلومات جاهزة. إذا تم تضمين الغاز في الجدول، فيمكنك أخذ هذه المعلومات دون أي حسابات إضافية أو استخدام الصيغ. على سبيل المثال، يمكن معرفة كثافة بخار الماء من جدول خصائص الماء (Handbook by Rivkin S.L. et al.)، أو نظيره الإلكتروني، أو باستخدام برامج مثل WaterSteamPro وغيرها.

ومع ذلك، بالنسبة للسوائل المختلفة، يحدث التوازن مع البخار عند كثافات مختلفة للأخير. ويفسر ذلك الاختلاف في قوى التفاعل بين الجزيئات. وكلما ارتفع، سيحدث التوازن بشكل أسرع (على سبيل المثال، الزئبق). بالنسبة للسوائل المتطايرة (على سبيل المثال، الأثير)، يمكن أن يحدث التوازن فقط عند كثافة بخار كبيرة.

تتراوح كثافة الغازات الطبيعية المختلفة من 0.72 إلى 2.00 كجم / م 3 وما فوق، نسبيًا - من 0.6 إلى 1.5 وما فوق. أكثر كثافة عاليةللغازات مع أعظم محتوىالهيدروكربونات الثقيلة H2S وCO2 وN2، وأدنىها هو الميثان الجاف.

يتم تحديد الخصائص من خلال تكوينها ودرجة الحرارة والضغط والكثافة. يتم تحديد المؤشر الأخير في المختبر. ذلك يعتمد على كل ما سبق. يمكن تحديد كثافته طرق مختلفة. الأكثر دقة هو الوزن على موازين دقيقة في حاوية زجاجية رقيقة الجدران.

أكثر من نفس المؤشر بالنسبة للغازات الطبيعية. ومن الناحية العملية، تعتبر هذه النسبة 0.6:1. تتناقص الكهرباء الساكنة بشكل أسرع مقارنة بالغاز. عند ضغوط تصل إلى 100 ميجا باسكال، الكثافة غاز طبيعيقادرة على تجاوز 0.35 جم / سم 3.

وقد ثبت أن الزيادة قد تكون مصحوبة بزيادة في درجة حرارة تكوين الهيدرات. يشكل الغاز الطبيعي منخفض الكثافة هيدرات أكثر درجة حرارة عاليةمقارنة بالغازات ذات الكثافة المتزايدة.

لقد بدأ للتو استخدام أجهزة قياس الكثافة ولا تزال هناك العديد من الأسئلة المتعلقة بميزات تشغيلها واختبارها.

واحدة من أهمها الخصائص الفيزيائيةالمواد الغازية هي قيمة كثافتها.

تعريف

كثافةهي كمية فيزيائية عددية، يتم تعريفها على أنها نسبة كتلة الجسم إلى الحجم الذي يشغله.

عادة ما يتم الإشارة إلى هذه الكمية الرسالة اليونانيةص أو اللاتينية د و د. تعتبر وحدة قياس الكثافة في النظام الدولي للوحدات SI هي كجم/م3، وفي النظام المنسق عالمياً - جم/سم3. كثافة الغاز هي قيمة مرجعية، ويتم قياسها عادة عند ضغط الهواء. ش.

في كثير من الأحيان، فيما يتعلق بالغازات، يتم استخدام مفهوم "الكثافة النسبية". هذه القيمة هي نسبة كتلة غاز معين إلى كتلة غاز آخر مأخوذة في نفس الحجم، عند نفس درجة الحرارة ونفس الضغط، وتسمى الكثافة النسبية للغاز الأول إلى الثاني.

على سبيل المثال، في ظل الظروف العادية، تكون كتلة ثاني أكسيد الكربون في حجم 1 لتر 1.98 جم، وكتلة الهيدروجين في نفس الحجم وتحت نفس الظروف 0.09 جم، ومن هنا تكون كثافة ثاني أكسيد الكربون بالهيدروجين تكون: 1.98 / 0.09 = 22.

كثافة الغاز النسبية

دعونا نشير إلى كثافة الغاز النسبية م 1 / م 2 بالحرف D. ثم

ولذلك، فإن الكتلة المولية للغاز تساوي كثافته بالنسبة إلى غاز آخر، مضروبة في الكتلة المولية للغاز الثاني.

في كثير من الأحيان يتم تحديد كثافات الغازات المختلفة بالنسبة للهيدروجين، باعتباره الأخف بين جميع الغازات. بما أن الكتلة المولية للهيدروجين هي 2.0158 جم/مول، ففي هذه الحالة تأخذ معادلة حساب الكتل المولية الشكل التالي:

أو إذا قمنا بتقريب الكتلة المولية للهيدروجين إلى 2:

بحساب، على سبيل المثال، باستخدام هذه المعادلة الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون، الذي تبلغ كثافته للهيدروجين، كما هو موضح أعلاه، 22، نجد:

M(CO 2) = 2 × 22 = 44 جم/مول.

يمكن تحديد كثافة الغاز بشكل مستقل في ظروف المختبر على النحو التالي: عليك أن تأخذ دورقًا زجاجيًا مزودًا بمحبس ووزنه على ميزان تحليلي. الوزن الأولي هو وزن الدورق الذي تم ضخ الهواء منه، والوزن النهائي هو وزن الدورق المملوء إلى ضغط معين بالغاز الذي يتم اختباره. ينبغي تقسيم الفرق في الكتلة الناتجة على حجم القارورة. القيمة المحسوبة هي كثافة الغاز في ظل هذه الظروف.

ص 1 /ص N ×V 1 /م×م/V N = T 1 /T N ;

لأن m/V 1 = r 1 و m/V N = r N نجد ذلك

ص N = ص 1 ×ص N /ص 1 ×T 1 /T N .

والجدول أدناه يوضح كثافات بعض الغازات.

الجدول 1. كثافة الغازات في الظروف العادية.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

ρ = م (غاز) / V (غاز)

د بواسطة ص (س) = م (س) / م (ص)

لهذا السبب:
د عن طريق الجو = م (غاز X) / 29

اللزوجة الديناميكية والحركية للغاز.

لزوجة الغازات (ظاهرة الاحتكاك الداخلي) هي ظهور قوى الاحتكاك بين طبقات الغاز التي تتحرك بالنسبة لبعضها البعض بشكل متوازي وبسرعات مختلفة.
يعتبر تفاعل طبقتين من الغاز بمثابة عملية يتم خلالها نقل الزخم من طبقة إلى أخرى.
قوة الاحتكاك لكل وحدة مساحة بين طبقتين من الغاز يساوي الدافعيتم تحديد الإرسال في الثانية من طبقة إلى أخرى عبر وحدة المساحة قانون نيوتن:

- تدرج السرعة في الاتجاه المتعامد مع اتجاه حركة طبقات الغاز.
تشير علامة الطرح إلى أن الزخم ينتقل في اتجاه انخفاض السرعة.
- اللزوجة الديناميكية.
، أين
- كثافة الغاز،
- المتوسط ​​الحسابي لسرعة الجزيئات،
- متوسط ​​المسار الحر للجزيئات .

- معامل اللزوجة الحركية.

معلمات الغاز الحرجة: Tcr، Pcr.

درجة الحرارة الحرجة هي درجة الحرارة التي فوقها، تحت أي ضغط، لا يمكن تحويل الغاز إلى الحالة السائلة. يسمى الضغط اللازم لتسييل الغاز عند درجة حرارة حرجة بالحرج. نظرا لمعلمات الغاز.المعلمات المعطاة هي كميات بلا أبعاد توضح عدد المرات التي تكون فيها المعلمات الفعلية لحالة الغاز (الضغط ودرجة الحرارة والكثافة والحجم المحدد) أكبر أو أقل من المعلمات الحرجة:

إنتاج الآبار وتخزين الغاز تحت الأرض.

كثافة الغاز: المطلقة والنسبية.

تعتبر كثافة الغاز من أهم خصائصه. عند الحديث عن كثافة الغاز، فإننا عادة نعني كثافته في الظروف العادية (أي عند درجة الحرارة والضغط). بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يتم استخدام الكثافة النسبية للغاز، مما يعني نسبة كثافة غاز معين إلى كثافة الهواء في نفس الظروف. من السهل أن نرى أن الكثافة النسبية للغاز لا تعتمد على الظروف التي يوجد فيها، لأنه وفقًا للقوانين حالة الغاز، تتغير أحجام جميع الغازات بالتساوي مع تغير الضغط ودرجة الحرارة.

الكثافة المطلقة للغاز هي كتلة 1 لتر من الغاز في الظروف العادية. عادة بالنسبة للغازات يتم قياسها بالجرام / لتر.

ρ = م (غاز) / V (غاز)

إذا أخذنا 1 مول من الغاز فإن:

ويمكن إيجاد الكتلة المولية للغاز عن طريق ضرب الكثافة في الحجم المولي.

الكثافة النسبية D هي قيمة توضح عدد المرات التي يكون فيها الغاز X أثقل من الغاز Y. ويتم حسابها كنسبة الكتل المولية للغازات X وY:

د بواسطة ص (س) = م (س) / م (ص)

في كثير من الأحيان، يتم استخدام كثافات الغاز النسبية للهيدروجين والهواء لإجراء العمليات الحسابية.

الكثافة النسبية للغاز X بالنسبة للهيدروجين:

D بواسطة H2 = M (غاز X) / M (H2) = M (غاز X) / 2

الهواء عبارة عن خليط من الغازات، لذلك يمكن حساب متوسط ​​الكتلة المولية له فقط.

تعتبر قيمته 29 جم / مول (استنادًا إلى متوسط ​​التركيب التقريبي).
لهذا السبب:
د عن طريق الجو = م (غاز X) / 29

عادة ما تسمى الكثافة هكذا الكمية المادية، الذي يحدد نسبة كتلة الجسم أو المادة أو السائل إلى الحجم الذي يشغله في الفضاء. دعونا نتحدث عن ما هي الكثافة، وكيف تختلف كثافة الجسم والمادة، وكيف (باستخدام أي صيغة) للعثور على الكثافة في الفيزياء.

أنواع الكثافة

يجب توضيح أنه يمكن تقسيم الكثافة إلى عدة أنواع.

اعتمادا على الكائن قيد الدراسة:

• كثافة الجسم - بالنسبة للأجسام المتجانسة - هي النسبة المباشرة لكتلة الجسم إلى حجمه المشغول في الفضاء.
• كثافة المادة هي كثافة الأجسام التي تتكون من هذه المادة. كثافة المواد ثابتة. يخرج طاولات خاصةحيث يشار إلى كثافة المواد المختلفة. على سبيل المثال، كثافة الألومنيوم هي 2.7*103 كجم/م3. وبمعرفة كثافة الألومنيوم وكتلة الجسم المصنوع منه، يمكننا حساب حجم هذا الجسم. أو بمعرفة أن الجسم يتكون من الألومنيوم ومعرفة حجم هذا الجسم يمكننا حساب كتلته بسهولة. سننظر في كيفية العثور على هذه الكميات بعد قليل، عندما نشتق صيغة لحساب الكثافة.
• إذا كان الجسم يتكون من عدة مواد، فمن الضروري لتحديد كثافته حساب كثافة أجزائه لكل مادة على حدة. وتسمى هذه الكثافة متوسط ​​كثافة الجسم.

حسب مسامية المادة التي يتكون منها الجسم:

• الكثافة الحقيقية هي الكثافة التي يتم حسابها دون مراعاة الفراغات الموجودة في الجسم.
• جاذبية معينة- أو الكثافة الظاهرية هي التي تحسب بمراعاة فراغات الجسم المتكون من مادة مسامية أو مفتتة.

فكيف تجد الكثافة؟

صيغة لحساب الكثافة

الصيغة للمساعدة في العثور على كثافة الجسم هي كما يلي:

• p = m / V، حيث p هي كثافة المادة، m هي كتلة الجسم، V هو حجم الجسم في الفضاء.

إذا قمنا بحساب كثافة غاز معين، فستبدو الصيغة كما يلي:

• p = M / V m p - كثافة الغاز، M - الكتلة المولية للغاز، V m - الحجم المولي، والذي يكون في الظروف العادية 22.4 لتر/مول.

مثال: كتلة مادة 15 كجم، تشغل 5 لترات. ما هي كثافة المادة؟

الحل: استبدل القيم في الصيغة

• ع = 15/5 = 3 (كجم/لتر)

الإجابة: كثافة المادة 3 كجم/لتر

وحدات الكثافة

بالإضافة إلى معرفة كيفية العثور على كثافة الجسم والمادة، تحتاج أيضًا إلى معرفة وحدات قياس الكثافة.

• ل المواد الصلبة- كجم/م3، جم/سم3
• للسوائل - 1 جم/لتر أو 103 كجم/م3
• للغازات - 1 جم/لتر أو 103 كجم/م3

يمكنك قراءة المزيد عن وحدات الكثافة في مقالتنا.

كيفية العثور على الكثافة في المنزل

من أجل العثور على كثافة الجسم أو المادة في المنزل، سوف تحتاج إلى:

1. مقاييس؛
2. سنتيمترًا إذا كان الجسم صلبًا؛
3. وعاء إذا كنت تريد قياس كثافة السائل.

للعثور على كثافة الجسم في المنزل، تحتاج إلى قياس حجمه باستخدام سنتيمتر أو وعاء، ثم وضع الجسم على المقياس. إذا كنت تقيس كثافة سائل، فتأكد من طرح كتلة الوعاء الذي صببت فيه السائل قبل إجراء الحسابات. يعد حساب كثافة الغازات في المنزل أكثر صعوبة، نوصي باستخدام الجداول الجاهزة التي تشير بالفعل إلى كثافة الغازات المختلفة.

ρ = م (غاز) / V (غاز)

د بواسطة ص (س) = م (س) / م (ص)

لهذا السبب:
د عن طريق الجو = م (غاز X) / 29

اللزوجة الديناميكية والحركية للغاز.

لزوجة الغازات (ظاهرة الاحتكاك الداخلي) هي ظهور قوى الاحتكاك بين طبقات الغاز التي تتحرك بالنسبة لبعضها البعض بشكل متوازي وبسرعات مختلفة.
يعتبر تفاعل طبقتين من الغاز بمثابة عملية يتم خلالها نقل الزخم من طبقة إلى أخرى.
يتم تحديد قوة الاحتكاك لكل وحدة مساحة بين طبقتين من الغاز، تساوي الدفعة المنقولة في الثانية من طبقة إلى أخرى عبر وحدة المساحة، بواسطة قانون نيوتن:

تدرج السرعة في اتجاه عمودي على اتجاه حركة طبقات الغاز.
تشير علامة الطرح إلى أن الزخم ينتقل في اتجاه انخفاض السرعة.
- اللزوجة الديناميكية.
، أين
- كثافة الغاز،
- المتوسط ​​الحسابي لسرعة الجزيئات،
- متوسط ​​المسار الحر للجزيئات .

معامل اللزوجة الحركية.

معلمات الغاز الحرجة: Tcr، Pcr.

درجة الحرارة الحرجة هي درجة الحرارة التي فوقها، تحت أي ضغط، لا يمكن تحويل الغاز إلى الحالة السائلة. يسمى الضغط اللازم لتسييل الغاز عند درجة حرارة حرجة بالحرج. نظرا لمعلمات الغاز.المعلمات المعطاة هي كميات بلا أبعاد توضح عدد المرات التي تكون فيها المعلمات الفعلية لحالة الغاز (الضغط ودرجة الحرارة والكثافة والحجم المحدد) أكبر أو أقل من المعلمات الحرجة:

إنتاج الآبار وتخزين الغاز تحت الأرض.

كثافة الغاز: المطلقة والنسبية.

تعتبر كثافة الغاز من أهم خصائصه. عندما نتحدث عن كثافة الغاز، فإننا نعني عادةً كثافته في الظروف العادية (أي عند درجة الحرارة والضغط). بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يتم استخدام الكثافة النسبية للغاز، مما يعني نسبة كثافة غاز معين إلى كثافة الهواء في نفس الظروف. من السهل أن نرى أن الكثافة النسبية للغاز لا تعتمد على الظروف التي يوجد فيها، لأنه وفقًا لقوانين الحالة الغازية، تتغير أحجام جميع الغازات بالتساوي مع التغيرات في الضغط ودرجة الحرارة.

الكثافة المطلقة للغاز هي كتلة 1 لتر من الغاز في الظروف العادية. عادة بالنسبة للغازات يتم قياسها بالجرام / لتر.

ρ = م (غاز) / V (غاز)

إذا أخذنا 1 مول من الغاز فإن:

ويمكن إيجاد الكتلة المولية للغاز عن طريق ضرب الكثافة في الحجم المولي.

الكثافة النسبية D هي قيمة توضح عدد المرات التي يكون فيها الغاز X أثقل من الغاز Y. ويتم حسابها كنسبة الكتل المولية للغازات X وY:

د بواسطة ص (س) = م (س) / م (ص)

في كثير من الأحيان، يتم استخدام كثافات الغاز النسبية للهيدروجين والهواء لإجراء العمليات الحسابية.

الكثافة النسبية للغاز X بالنسبة للهيدروجين:

D بواسطة H2 = M (غاز X) / M (H2) = M (غاز X) / 2

الهواء عبارة عن خليط من الغازات، لذلك يمكن حساب متوسط ​​الكتلة المولية له فقط.

تعتبر قيمته 29 جم / مول (استنادًا إلى متوسط ​​التركيب التقريبي).
لهذا السبب:
د عن طريق الجو = م (غاز X) / 29

يتم تحديد كثافة الغاز B(Рв, g/l) عن طريق وزن (mв) دورق زجاجي صغير ذو حجم معروف يحتوي على غاز (الشكل 274، أ) أو مقياس بيكنوميتر الغاز (انظر الشكل 77)، باستخدام الصيغة

حيث V هو حجم المخروط (5 - 20 مل) أو مقياس البيكنومتر.

يتم وزن الدورق مرتين: أولاً يتم تفريغه ثم يتم ملؤه بغاز الاختبار. من خلال الفرق في قيم الكتلتين الناتجتين يتم تحديد كتلة الغاز mв، g. عند ملء دورق بالغاز يتم قياس ضغطه، وعند الوزن - درجة حرارته بيئة، والتي تؤخذ على أنها درجة حرارة الغاز في الدورق. تتيح القيم الموجودة لـ p وT للغاز حساب كثافة الغاز في الظروف العادية (0 درجة مئوية؛ حوالي 0.1 ميجاباسكال).

لتقليل تصحيح فقدان كتلة مخروط به غاز في الهواء عند وزنه كحاوية، يتم وضع مخروط مغلق بنفس الحجم تمامًا على الذراع الأخرى لعارضة التوازن.

أرز. 274. أدوات تحديد كثافة الغاز: المخروط (أ) والسائل (ب) والزئبق (ج) متر التدفق

تتم معالجة (تنظيف) سطح هذه القارورة في كل مرة بنفس الطريقة تمامًا كما هو الحال عند وزنها بالغاز.

أثناء عملية الإخلاء، يتم تسخين الدورق قليلاً وتركه متصلاً بنظام التفريغ لعدة ساعات، حيث يصعب إزالة الهواء والرطوبة المتبقية. قد يتغير حجم المخروط المفرغ بسبب ضغط الجدران بالضغط الجوي. يمكن أن يصل الخطأ في تحديد كثافة الغازات الخفيفة من هذا الضغط إلى 1٪. في بعض الحالات، يتم تحديد الكثافة النسبية dв أيضًا للغاز، أي نسبة كثافة غاز معين prв إلى كثافة غاز آخر، تم اختياره كمعيار π0، مأخوذ عند نفس درجة الحرارة والضغط:

حيث Mb وMo هما، على التوالي، الكتل المولية لغاز الاختبار B والغاز القياسي، على سبيل المثال الهواء أو الهيدروجين، جم/مول.

بالنسبة للهيدروجين M0 = 2.016 جم/مول

ومن هذه العلاقة يمكن تحديد الكتلة المولية للغاز إذا تم اعتبارها مثالية.

إحدى الطرق السريعة لتحديد كثافة الغاز هي قياس مدة تدفقه من ثقب صغير تحت الضغط، وهو ما يتناسب مع معدل التدفق.

حيث τв و τo ~ وقت تدفق الغاز B والهواء، على التوالي.

يتم قياس كثافة الغاز بهذه الطريقة باستخدام مقياس الانصباب (الشكل 274.6) - أسطوانة واسعة يبلغ ارتفاعها حوالي 400 مم، يوجد بداخلها وعاء 5 بقاعدة 7 مزود بفتحات لمدخل ومخرج السائل. يوجد على الوعاء 5 علامتان M1 وM2 لقراءة حجم الغاز، مع ملاحظة وقت انتهاء الصلاحية. يخدم الصمام 3 لمدخل الغاز، والصمام 2 للمخرج من خلال الأنبوب الشعري 1. يتحكم مقياس الحرارة 4 في درجة حرارة الغاز.

يتم تحديد كثافة الغاز من خلال معدل تدفقه على النحو التالي. املأ الأسطوانة b بسائل يكون فيه الغاز غير قابل للذوبان تقريبًا بحيث يتم أيضًا ملء الوعاء 5 فوق العلامة M2. بعد ذلك، من خلال الصنبور 3، يتم ضغط السائل خارج الوعاء 5 مع وجود غاز الاختبار تحت العلامة M1، ويجب أن يبقى كل السائل في الأسطوانة. بعد ذلك، بعد إغلاق الصمام 3، افتح الصمام 2 واسمح للغاز الزائد بالهروب من خلال الشعيرات الدموية 1. بمجرد وصول السائل إلى علامة M1، قم بتشغيل ساعة الإيقاف. يرتفع السائل الذي يزيح الغاز تدريجياً إلى علامة M2. في اللحظة التي يلامس فيها الغضروف المفصلي السائل العلامة M2، يتم إيقاف تشغيل ساعة الإيقاف. يتم تكرار التجربة 2-3 مرات. يتم تنفيذ عمليات مماثلة بالهواء، حيث يتم شطف الوعاء 5 تمامًا من أي غاز اختبار متبقي. يجب ألا تختلف الملاحظات المختلفة لمدة تدفق الغاز بأكثر من 0.2 - 0.3 ثانية.

إذا كان من المستحيل اختيار سائل للغاز قيد الدراسة والذي يكون قابلاً للذوبان بشكل طفيف، يتم استخدام مقياس انصباب الزئبق (الشكل 274، ج). ويتكون من وعاء زجاجي 4 مع صمام ثلاثي الاتجاه 1 ووعاء تسوية 5 مملوء بالزئبق. يقع الوعاء 4 في الوعاء الزجاجي 3، الذي يعمل كمنظم حرارة. ومن خلال الصنبور 1، يتم إدخال الغاز إلى الوعاء 4، مما يؤدي إلى إزاحة الزئبق إلى ما دون العلامة M1. يتم إطلاق غاز الاختبار أو الهواء من خلال الشعيرات الدموية 2، مما يؤدي إلى رفع وعاء المعادلة 5. والأدوات الأكثر حساسية لتحديد كثافة الغازات هي مقياس كثافة الغاز Stok (الشكل 275 أ) ومقاييس الغاز.

ألفريد ستوك (1876-1946) - كيميائي ومحلل ألماني غير عضوي.

في مقياس كثافة السوائل Stok، يتم نفخ أحد طرفي أنبوب الكوارتز في كرة رقيقة الجدران 1 بقطر 30 - 35 مم، مملوءة بالهواء، ويتم سحب الطرف الآخر مرة أخرى إلى شعرة 7. قضيب حديدي صغير 3 هو مضغوطة بإحكام داخل الأنبوب.

أرز. 275. قضيب مقياس كثافة السوائل (أ) ومخطط التثبيت (ب)

يقع طرف القطع بالكرة على دعامة من الكوارتز أو العقيق. يتم وضع الأنبوب مع الكرة في وعاء كوارتز 5 بسدادة مستديرة مصقولة. يوجد خارج الوعاء ملف لولبي 6 ذو قلب حديدي. باستخدام تيار متفاوت القوة يتدفق عبر الملف اللولبي، تتم محاذاة موضع الذراع المتأرجح مع الكرة بحيث تشير الشعرة 7 بالضبط إلى مؤشر الصفر 8. ويتم ملاحظة موضع الشعرة باستخدام تلسكوبأو المجهر.

يتم لحام مقياس كثافة السوائل بالأنبوب 2 للتخلص من أي اهتزازات.

تكون الكرة والأنبوب في حالة توازن عند كثافة معينة من الغاز المحيط بهما. إذا تم استبدال غاز في الوعاء 5 بآخر عند ضغط ثابت، فسوف يختل التوازن بسبب التغير في كثافة الغاز. لاستعادته، من الضروري إما سحب القضيب 3 لأسفل باستخدام المغناطيس الكهربائي 6 عندما تنخفض كثافة الغاز، أو السماح له بالارتفاع عندما تزيد الكثافة. تتناسب كمية التيار المتدفق عبر الملف اللولبي عند الوصول إلى التوازن بشكل مباشر مع التغير في الكثافة.

تتم معايرة الجهاز باستخدام غازات معروفة الكثافة. دقة مقياس كثافة السوائل Stok هي 0.01 - 0.1٪، والحساسية تصل إلى حوالي "7 جم، ونطاق القياس من 0 إلى 4 جم / لتر.

التثبيت باستخدام مقياس كثافة السوائل Stok. يتم توصيل مقياس الهيدرومتر Rod / (الشكل 275.6) بنظام التفريغ بحيث يتم تعليقه على الأنبوب 2 كما لو كان على زنبرك. يتم غمر الكوع 3 من الأنبوب 2 في وعاء ديوار 4 مع خليط تبريد يسمح بالحفاظ على درجة الحرارة بما لا يزيد عن -80 درجة مئوية لتكثيف بخار الزئبق، إذا تم استخدام مضخة انتشار الزئبق لإنشاء فراغ في مقياس كثافة السوائل. . يقوم الحنفية 5 بتوصيل مقياس كثافة السوائل بالقارورة التي تحتوي على الغاز قيد الدراسة. تحمي المصيدة مضخة الانتشار من تأثير غاز الاختبار، ويعمل الجهاز 7 على تنظيم الضغط بدقة. يتم توصيل النظام بأكمله من خلال أنبوب بمضخة الانتشار.

يتم قياس حجم الغاز باستخدام قبعات غازية معايرة (انظر الشكل 84) مع سترة مائية يتم التحكم فيها حرارياً. لتجنب تصحيحات الظواهر الشعرية، يتم اختيار سحاحة الغاز 3 والتعويض 5 من نفس القطر ووضعها في غلاف ثرموستاتي 4 جنبًا إلى جنب (الشكل 276). يتم استخدام الزئبق والجلسرين والسوائل الأخرى التي تذيب الغاز قيد الدراسة بشكل سيئ كسوائل عازلة.

يتم تشغيل هذا الجهاز على النحو التالي. أولاً، املأ السحاحات بالسائل إلى مستوى أعلى من الصنبور 2، مع رفع الوعاء ب. ثم يتم توصيل سحاحة الغاز بمصدر الغاز ويتم إدخالها، وخفض الوعاء ب، وبعد ذلك يتم إغلاق الصمام 2. لمعادلة ضغط الغاز في السحاحة 3 مع الضغط الجوي، يتم تقريب الوعاء b من السحاحة ويتم ضبطه على مثل هذا الارتفاع بحيث يكون الغضروف المفصلي الزئبقي في التعويض 5 وسحاحة الغاز 3 على نفس المستوى. نظرًا لأن سحاحة التعويض تتواصل مع الغلاف الجوي (طرفها العلوي مفتوح)، ومع هذا الوضع من الغضروف المفصلي، فإن ضغط الغاز في سحاحة الغاز سيكون مساويًا للضغط الجوي.

وفي الوقت نفسه، قم بقياس الضغط الجوي باستخدام البارومتر ودرجة حرارة الماء في الغلاف 4 باستخدام مقياس الحرارة 7.

يتم إحضار حجم الغاز الموجود إلى الظروف الطبيعية (0 درجة مئوية؛ 0.1 ميجا باسكال)، باستخدام معادلة الغاز المثالي:

V0 وV هما حجم (لتر) الغاز المختزل إلى الظروف العادية وحجم الغاز المقاس عند درجة الحرارة t (درجة مئوية)، على التوالي؛ ع - الضغط الجوي لحظة قياس حجم الغاز تور.

إذا كان الغاز يحتوي على بخار ماء أو كان في وعاء فوق الماء قبل قياس حجمه أو محلول مائي، ثم يعود حجمه إلى الظروف الطبيعية، مع الأخذ بعين الاعتبار ضغط بخار الماء p1 عند درجة حرارة التجربة (انظر الجدول 37):

يتم استخدام المعادلات إذا كان الضغط الجوي عند قياس حجم الغاز قريبًا نسبيًا من 760 تور. يكون ضغط الغاز الحقيقي دائمًا أقل من ضغط الغاز المثالي بسبب تفاعل الجزيئات. لذلك، يتم إدخال تصحيح لعدم مثالية الغاز، مأخوذ من كتب مرجعية خاصة، في القيمة الموجودة لحجم الغاز.

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

ميزانية الدولة الفيدرالية مؤسسة تعليميةالتعليم المهني العالي

"الروسية جامعة الدولةالنفط والغاز على اسم. آي إم جوبكينا"

أ.ن. تيماشيف، ت. بيركونوفا، إ.أ. محمدوف

تحديد كثافة الغاز

المبادئ التوجيهية للتنفيذ العمل المختبريفي تخصصي “تكنولوجيا تشغيل آبار الغاز” و”تطوير وتشغيل حقول الغاز ومكثفات الغاز” لطلبة التخصصات:

RG، RN، RB، MB، MO، GR، GI، GP، GF

حرره البروفيسور أ. إرموليفا

موسكو 2012

تحديد كثافة الغاز.

مبادئ توجيهية للقيام بالعمل المخبري / أ.ن. تيماشيف،

ت. بيركونوفا، إ.أ. محمدوف - م: الجامعة الحكومية الروسية للنفط والغاز التي تحمل اسم آي إم. جوبكينا، 2012.

تم توضيح الأساليب تحديد المختبركثافة الغاز. مرتكز على غوست الحالي 17310 – 2002.

هذه الإرشادات مخصصة لطلاب جامعات النفط والغاز في التخصصات التالية: RG، RN، RB، MB، MO، GR، GI، GP، GF.

تم إعداد المنشور في إدارة تطوير وتشغيل الغاز والغاز-

رواسب zocondensate.

نشر بقرار من اللجنة التعليمية والمنهجية بكلية التنمية

قيعان حقول النفط والغاز.

مقدمة

يتم استخدام الخصائص الفيزيائية للغازات الطبيعية والمكثفات الهيدروكربونية

يتم استخدامها في مرحلة التصميم والتطوير وتطوير الموقع

كثافات الغازات الطبيعية، وفي تحليل ومراقبة تطوير الحقول،

تشغيل نظام جمع وتحضير المنتجات من آبار الغاز ومكثفات الغاز. إحدى الخصائص الفيزيائية الرئيسية التي يجب دراستها هي كثافة رواسب الغاز.

وبما أن تكوين الغاز في حقول الغاز الطبيعي معقد،

تتكون من الهيدروكربونات (الألكانات والألكانات الحلقية والأرينات) وغير الهيدروكربونات

المكونات (النيتروجين والهيليوم وغيرها من الغازات الأرضية النادرة، وكذلك المكونات الحمضية

(H2 S وCO2)، هناك حاجة لتحديد الكثافة مختبريًا

الغازات ستي.

في هذا تعليمات منهجيةطرق الحساب لتحديد

تحديد كثافة الغاز باستخدام تركيبة معروفة، بالإضافة إلى طريقتين معمليتين لتحديد كثافة الغاز: القياس البيكنوميتري وطريقة التدفق عبر أنبوب شعري

1. التعاريف الأساسية

1.1. كثافة الغاز الطبيعي عند الضغط الجوي

كثافة الغاز تساوي الكتلة M الموجودة في وحدة حجم المادة

فا. توجد كثافات غازية عند درجات الحرارة العادية P 0.1013 mPa وT 273 K و

حيث M هي الكتلة الجزيئية للغاز، كجم/كمول؛ 22.41 و24.04، م3/كمول – الحجم المولي للغاز، على التوالي، عند الوضع الطبيعي (0.1013 ميجا باسكال، 273 كلفن) والمعياري

(0.1013 ميجاباسكال، 293 ك) الشروط.

بالنسبة للغازات الطبيعية المكونة من مكونات هيدروكربونية وغير هيدروكربونية (حمضية وخاملة)، فإن الكتلة الجزيئية الظاهرية M k

تحددها الصيغة

حيث M i هو الوزن الجزيئي للمكون i-th كجم/كمول، n i هي النسبة المئوية المولية للمكون i في الخليط؛

ك – عدد مكونات الخليط (الغاز الطبيعي).

كثافة الغاز الطبيعي سم تساوي

i هي كثافة المكون i عند 0.1 ميجا باسكال و293 كلفن.

وتظهر البيانات المتعلقة بالمكونات الفردية في الجدول 1.

تحويل الكثافة عند ظروف مختلفةدرجة الحرارة والضغط

0.1013 ميجا باسكال (101.325 كيلو باسكال) في الملحق ب.

1.2. كثافة الغاز النسبية

في ممارسة الحسابات الهندسية، مفهوم النسبي

كثافة ناري تساوي نسبة كثافة الغاز إلى كثافة الهواء عند نفس قيم الضغط ودرجة الحرارة. عادةً ما يتم أخذ القيم العادية أو العادية كمرجع الشروط القياسيةبينما كثافة الهواء

يصل بشكل مسؤول إلى 0 1.293 كجم / م 3 و 20 1.205 كجم / م 3. ثم النسبي

كثافة الغاز الطبيعي تساوي

1.3. كثافة الغاز الطبيعي عند الضغوط ودرجات الحرارة

كثافة الغاز للظروف في التكوين الإنتاجي، حفرة البئر، الغاز

تحديد الأسلاك والأجهزة عند الضغوط ودرجات الحرارة المناسبة

يتم حسابه وفقا للصيغة التالية

حيث P وT هما الضغط ودرجة الحرارة في المكان الذي يتم فيه حساب كثافة الغاز؛ 293 K و0.1013 MPa هي شروط قياسية عند تحديد موقعها cm؛

z ,z 0 – معاملات الانضغاط الفائق للغاز، على التوالي، عند Р وT وstan-

شروط دارت (القيمة ض 0 = 1).

إن أبسط طريقة لتحديد معامل الانضغاط الفائق z هي الطريقة الرسومية. إن اعتماد z على المعلمات المحددة أمر مسبق

يظهر في الشكل. 1.

بالنسبة للغاز أحادي المكون (الغاز النقي)، يتم تحديد المعلمات المعطاة

مقسمة حسب الصيغ

شاملة، ويتم دمج كافة المكونات الأخرى في الباقي (المكونات الزائفة-

مكون) C5+ أو C7+، في هذه الحالة يتم تحديد المعلمات الحرجة بواسطة النموذج

عند 100 متر من 5240 و700د من 5950،

M s 5 – الوزن الجزيئي لـ C5+ (C7+) كجم/كمول؛

د ج 5 - كثافة المكون الكاذب C5+ (C7+)، كجم/م3.

الجدول 1

مؤشرات مكونات الغاز الطبيعي