Det man kalder relativ tæthed. Gasdensitet: absolut og relativ

Instruktioner

For at klare problemet er det nødvendigt at bruge formler om relativ tæthed:

Find først den relative molekylvægt af ammoniak, som kan beregnes ud fra D.I.-tabellen. Mendeleev.

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

Erstat de opnåede data i formlen for at bestemme den relative massefylde i luft:
D (luft) = Mr (ammoniak) / Mr (luft);
D (luft) = Mr (ammoniak) / 29;
D (luft) = 17/29 = 0,59.

Eksempel nr. 2. Beregn den relative massefylde af ammoniak til brint.

Erstat dataene i formlen for at bestemme den relative densitet af brint:
D (brint) = Mr (ammoniak) / Mr (brint);
D (brint) = Mr (ammoniak)/ 2;
D (brint) = 17/2 = 8,5.

Brint (fra det latinske "hydrogenium" - "frembringer vand") er det første element i det periodiske system. Udbredt, det eksisterer i form af tre isotoper - protium, deuterium og tritium. Brint er en let, farveløs gas (14,5 gange lettere end luft). Når det blandes med luft og ilt, er det meget eksplosivt. Anvendes i kemikalier, Fødevareindustri, og også som raketbrændstof. Der forskes i muligheden for at bruge brint som brændstof til bilmotorer. Massefylde brint(som enhver anden gas) kan bestemmes forskellige veje.

Instruktioner

For det første baseret på den universelle definition af tæthed - mængden af ​​stof pr. volumenenhed. Hvis den er i en forseglet beholder, bestemmes gassens densitet blot ved formlen (M1 – M2)/V, hvor M1 er den samlede masse af beholderen med gas, M2 er massen af ​​den tomme beholder, og V er karrets indre volumen.

Hvis du skal bestemme tætheden brint, der har sådanne indledende data som , her kommer den universelle tilstandsligning for en ideel gas, eller Mendeleev-Clapeyron-ligningen, til undsætning: PV = (mRT)/M.
P – gastryk
V – dens volumen
R – universel gaskonstant
T – gastemperatur i Kelvin
M – molær masse af gas
m er den faktiske gasmasse.

En ideel gas anses for at være en matematisk gas, hvor den potentielle energi af molekylerne sammenlignet med deres kinetiske energi kan negligeres. I den ideelle gasmodel er der ingen tiltræknings- eller frastødningskræfter mellem molekyler, og kollisioner af partikler med andre partikler eller væggene i et kar er absolut elastiske.

Naturligvis er hverken brint eller anden gas ideel, men denne model tillader beregninger med ret høj nøjagtighed ved temperaturer tæt på atmosfærisk tryk og stuetemperatur. For eksempel givet opgaven: find tætheden brint ved et tryk på 6 og en temperatur på 20 grader Celsius.

Konverter først alle de oprindelige værdier til SI-systemet (6 atmosfærer = 607950 Pa, 20 grader C = 293 grader K). Skriv derefter Mendeleev-Clapeyron-ligningen PV = (mRT)/M. Konverter det som: P = (mRT)/MV. Da m/V er densitet (forholdet mellem et stofs masse og dets volumen), får man: massefylde brint= PM/RT, og vi har alle de nødvendige data til løsningen. Du kender trykværdien (607950), temperatur (293), universel gaskonstant (8,31), molær masse brint (0,002).

Hvis du erstatter disse data i formlen, får du: tæthed brint under givne tryk- og temperaturforhold er 0,499 kg/kubikmeter, eller cirka 0,5.

Kilder:

• hvordan man finder tætheden af ​​brint

Massefylde- dette er en af ​​kendetegnene ved et stof, det samme som masse, volumen, temperatur, areal. Det er lig med forholdet mellem masse og volumen. Hovedopgaven er at lære at beregne denne værdi og vide, hvad den afhænger af.

Instruktioner

Massefylde er det numeriske forhold mellem masse og volumen af ​​et stof. Hvis du vil bestemme massefylden af ​​et stof, og du kender dets masse og volumen, vil det ikke være svært for dig at finde densiteten. Den enkleste måde at finde tætheden på i dette tilfælde er p = m/V. Det er i kg/m^3 i SI-systemet. Disse to værdier er dog ikke altid givet, så du bør kende flere måder, hvorpå tæthed kan beregnes.

Massefylde Det har forskellige betydninger afhængig af stoftypen. Derudover varierer tætheden med saltholdighed og temperatur. Når temperaturen falder, stiger massefylden, og efterhånden som saltindholdet falder, falder massefylden også. For eksempel anses tætheden af ​​Rødehavet stadig for høj, men i Østersøen er den allerede lavere. Har I alle bemærket, at hvis du tilføjer vand til det, flyder det op. Alt dette sker, fordi det har mere lav densitet end vand. Metaller og stenstoffer synker tværtimod, da deres tæthed er højere. Baseret på tætheden af ​​kroppe blev deres svømning bestemt.

Takket være teorien om flydende kroppe, ifølge hvilken man kan finde tætheden af ​​et legeme, vand, volumenet af hele kroppen og volumenet af dets nedsænkede del. Denne formel ser ud som: Vimmer. dele / V krop = p krop / p væske Det følger heraf, at densiteten af ​​legemet kan findes som følger: p krop = V nedsænkelig. dele * p væske / V-legeme Denne betingelse er opfyldt baseret på tabeldata og de specificerede volumener V nedsænket. dele og V af kroppen.

Video om emnet

Tip 4: Sådan beregner du den relative molekylmasse af et stof

I forhold molekylær masse er en dimensionsløs størrelse, der viser, hvor mange gange massen af ​​et molekyle er større end 1/12 massen af ​​et kulstofatom. Derfor er massen af ​​et carbonatom 12 enheder. Den relative molekylvægt af en kemisk forbindelse kan bestemmes ved at lægge masserne af de atomer sammen, der udgør stoffets molekyle.

Du får brug for

• - pen;
• - papir til noter;
• - lommeregner;
• - Mendeleev bord.

Instruktioner

Find i det periodiske system cellerne af de grundstoffer, der udgør dette molekyle. De relative atommasse (Ar) værdier for hvert stof er angivet i nederste venstre hjørne af cellen. Omskriv dem, afrund til nærmeste hele tal: Ar(H) – 1; Ar(P) – 31; Ar(O) – 16.

Bestem den relative molekylvægt af forbindelsen (Mr). For at gøre dette skal du gange atommassen af ​​hvert element med antallet af atomer i . Læg derefter de resulterende værdier sammen. Til phosphorsyre: Mr(n3ro4) = 3*1 + 1*31 + 4*16 = 98.

Relativ molekylmasse er numerisk den samme som stoffets molære masse. Nogle opgaver bruger denne forbindelse. Eksempel: en gas ved en temperatur på 200 K og et tryk på 0,2 MPa har en massefylde på 5,3 kg/m3. Bestem dens relative molekylvægt.

Brug Mendeleev-Cliperon-ligningen for en ideel gas: PV = mRT/M, hvor V er gasvolumenet, m3; m - masse af et givet volumen gas, kg; M – molær masse af gas, kg/mol; R – universel gaskonstant. R=8,314472 m2kg s-2 K-1 Mol-1; T - gas, K; P - absolut tryk, Pa. Udtryk den molære masse fra dette forhold: M = mRT/(PV).

Som det er kendt, tætheder: p = m/V, kg/m3. Erstat det i udtrykket: M = pRT/P. Bestem gassens molære masse: M = 5,3*8,31*200/(2*10^5) = 0,044 kg/mol. Gassens relative molekylvægt: Mr = 44. Du kan antage, at det er kuldioxid: Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44.

Kilder:

• beregne relative molekylvægte

I kemiske laboratorier og når man udfører kemiske eksperimenter derhjemme, er det ofte nødvendigt at bestemme den relative massefylde af et bestemt stof. Relativ massefylde er forholdet mellem densiteten af ​​et bestemt stof og densiteten af ​​et andet under visse betingelser eller til densiteten af ​​et referencestof, som er destilleret vand. Relativ tæthed udtrykkes som et abstrakt tal.

Du får brug for

• - tabeller og opslagsværker;
• - hydrometer, pyknometer eller specialvægte.

Instruktioner

Den relative massefylde af stoffer i forhold til densiteten af ​​destilleret vand bestemmes af formlen: d=p/p0, hvor d er den ønskede relative massefylde, p er massefylden af ​​det undersøgte stof, p0 er densiteten af ​​referencen stof. Den sidste parameter er tabelformet og defineret ret præcist: ved 20°C har vand en massefylde på 998.203 kg/cub.m, og det når sin maksimale massefylde ved 4°C - 999.973 kg/cub.m. Inden du laver beregninger, skal du ikke glemme, at p og p0 skal udtrykkes i de samme enheder.

Desuden kan den relative massefylde af et stof findes i fysiske og kemiske opslagsbøger. Den numeriske værdi af den relative tæthed er altid lig med den relative specifik vægt det samme stof under de samme forhold. Konklusion: Brug relativ vægtfyldetabeller på samme måde, som du ville bruge relativ massefyldetabeller.

Ved bestemmelse af relativ massefylde skal der altid tages højde for temperaturen af ​​test- og referencestofferne. Faktum er, at tætheden af ​​stoffer falder med og stiger med afkøling. Hvis temperaturen på teststoffet afviger fra standarden, foretages en korrektion. Beregn det som den gennemsnitlige ændring i relativ massefylde pr. 1°C. Se efter de nødvendige data ved hjælp af.

For hurtigt at beregne den relative densitet af væsker i praksis, skal du bruge et hydrometer. For at måle relative og tørre stoffer skal du bruge pyknometre og specielle skalaer. Et klassisk hydrometer er et glasrør, der udvider sig i bunden. I den nederste ende af røret er der et reservoir eller et specielt stof. På toppen af ​​røret er der inddelinger, der viser den numeriske værdi af den relative tæthed af det undersøgte stof. Mange hydrometre er desuden udstyret med termometre til måling af temperaturen på det undersøgte stof.

Avogadros lov

Afstanden mellem et gasformigt stofs molekyler afhænger af ydre forhold: tryk og temperatur. Under de samme ydre forhold er mellemrummene mellem molekylerne af forskellige gasser de samme. Avogadros lov, opdaget i 1811, siger: lige store volumener forskellige gasser under de samme ydre forhold (temperatur og tryk) indeholder det samme antal molekyler. De der. hvis V1=V2, T1=T2 og P1=P2, så N1=N2, hvor V er volumen, T er temperatur, P er tryk, N er antallet af gasmolekyler (indeks "1" for én gas, "2" for en anden).

Første konsekvens af Avogadros lov, molarvolumen

Den første konsekvens af Avogadros lov siger, at det samme antal molekyler af enhver gas under de samme betingelser optager samme volumen: V1=V2 med N1=N2, T1=T2 og P1=P2. Rumfanget af et mol af enhver gas (molært volumen) er konstant. Lad os huske på, at 1 mol indeholder Avogadros antal partikler – 6,02x10^23 molekyler.

Det molære volumen af ​​en gas afhænger således kun af tryk og temperatur. Gasser betragtes normalt kl normalt tryk Og normal temperatur: 273 K (0 grader Celsius) og 1 atm (760 mm Hg, 101325 Pa). Med sådan normale forhold, betegnet "n.s.", er det molære volumen af ​​enhver gas 22,4 l/mol. Når du kender denne værdi, kan du beregne volumenet af en given masse og en given mængde gas.

Anden konsekvens af Avogadros lov, relative tætheder af gasser

For at beregne de relative tætheder af gasser bruges den anden konsekvens af Avogadros lov. Per definition er densiteten af ​​et stof forholdet mellem dets masse og dets volumen: ρ=m/V. For 1 mol af et stof er massen lig med molmassen M, og rumfanget er lig molvolumen V(M). Derfor er gasdensiteten ρ=M(gas)/V(M).

Lad der være to gasser – X og Y. Deres tætheder og molære masser – ρ(X), ρ(Y), M(X), M(Y), relateret til hinanden ved relationerne: ρ(X)=M (X)/V(M), p(Y)=M(Y)/V(M). Den relative densitet af gas X til gas Y, betegnet som Dy(X), er forholdet mellem tæthederne af disse gasser ρ(X)/ρ(Y): Dy(X)=ρ(X)/ρ(Y) =M(X)xV(M)/V(M)xM(Y)=M(X)/M(Y). De molære rumfang reduceres, og ud fra dette kan vi konkludere, at den relative tæthed af gas X til gas Y er lig med forholdet mellem deres molære eller relative molekylmasser (de er numerisk lige store).

Gasdensiteter bestemmes ofte i forhold til brint, den letteste af alle gasser, hvis molmasse er 2 g/mol. De der. hvis problemet siger, at en ukendt gas X har en brintdensitet på f.eks. 15 (relativ massefylde er en dimensionsløs værdi!), så vil det ikke være svært at finde dens molære masse: M(X)=15xM(H2)=15x2= 30 g/mol. Gassens relative densitet i forhold til luft er ofte også angivet. Her skal du vide, at luftens gennemsnitlige relative molekylvægt er 29, og du skal ikke gange med 2, men med 29.

Gas - sammenligning af den relative molekylære eller molære masse af en gas med den af ​​en anden gas. Som regel er det defineret i forhold til den letteste gas - brint. Gasser sammenlignes også ofte med luft.

For at vise, hvilken gas der er valgt til sammenligning, tilføjes et indeks før testgassens relative densitetssymbol, og selve navnet skrives i parentes. For eksempel DH2(SO2). Det betyder, at massefylden blev beregnet ved hjælp af brint. Dette læses som "densitet af svovloxid over brint."

For at beregne massefylden af ​​en gas baseret på brint er det nødvendigt at bestemme molmasserne af den gas og brint, der undersøges, ved hjælp af det periodiske system. Hvis det er klor og brint, så vil indikatorerne se således ud: M(Cl2) = 71 g/mol og M(H2) = 2 g/mol. Hvis densiteten af ​​brint divideres med densiteten af ​​klor (71:2), er resultatet 35,5. Det vil sige, at klor er 35,5 gange tungere end brint.

Den relative massefylde af en gas afhænger ikke på nogen måde af eksterne forhold. Dette er forklaret universelle love gassers tilstande, som bunder i, at ændringer i temperatur og tryk ikke fører til en ændring i deres volumen. For eventuelle ændringer i disse indikatorer foretages målinger nøjagtigt det samme.

For at bestemme massefylden af ​​en gas eksperimentelt skal du bruge en kolbe, som den kan placeres i. Kolben med gas skal vejes to gange: første gang - ved at pumpe al luften ud fra den; den anden - at fylde den med gassen under undersøgelse. Det er også nødvendigt at måle kolbens volumen på forhånd.

Først skal du beregne masseforskellen og dividere den med kolbens rumfang. Resultatet vil være gasdensiteten under de givne betingelser. Ved hjælp af tilstandsligningen kan du beregne påkrævet indikator under normale eller ideelle forhold.

Du kan finde ud af massefylden af ​​nogle gasser ved hjælp af en oversigtstabel, som indeholder færdige oplysninger. Hvis gassen er inkluderet i tabellen, kan du tage denne information uden yderligere beregninger eller brug af formler. For eksempel kan vands damptæthed findes ud fra tabellen over vandegenskaber (Håndbog af Rivkin S.L. et al.), dets elektroniske analog eller ved hjælp af programmer som WaterSteamPro og andre.

Men for forskellige væsker opstår ligevægt med damp ved forskellige tætheder af sidstnævnte. Dette forklares af forskellen i kræfterne ved intermolekylær interaktion. Jo højere den er, jo hurtigere vil ligevægten opstå (f.eks. kviksølv). For flygtige væsker (f.eks. ether) kan ligevægt kun forekomme ved en betydelig damptæthed.

Densiteten af ​​forskellige naturgasser varierer fra 0,72 til 2,00 kg/m3 og højere, relativt - fra 0,6 til 1,5 og højere. For det meste stor tæthed for gasser med det største indhold tunge kulbrinter H2S, CO2 og N2, den laveste er for tør metan.

Egenskaber bestemmes af dets sammensætning, temperatur, tryk og densitet. Sidstnævnte indikator bestemmes i laboratoriet. Det afhænger af alt ovenstående. Dens tæthed kan bestemmes forskellige metoder. Den mest nøjagtige er vejning på præcise vægte i en tyndvægget glasbeholder.

Mere end den samme indikator for naturgasser. I praksis tages dette forhold til 0,6:1. Statisk elektricitet falder hurtigere sammenlignet med gas. Ved tryk op til 100 MPa, tæthed naturgas i stand til at overstige 0,35 g/cm3.

Det er blevet fastslået, at stigningen kan være ledsaget af en stigning i temperaturen ved hydratdannelse. Naturgas med lav densitet danner hydrater med mere høj temperatur sammenlignet med gasser med øget densitet.

Tæthedsmålere er lige begyndt at blive brugt, og mange spørgsmål er stadig relateret til funktionerne i deres drift og test.

En af de vigtigste fysiske egenskaber gasformige stoffer er værdien af ​​deres massefylde.

DEFINITION

Massefylde er en skalær fysisk størrelse, der er defineret som forholdet mellem massen af ​​et legeme og det volumen, det optager.

Denne mængde er normalt angivet græsk bogstav r eller latin D og d. Måleenheden for tæthed i SI-systemet anses for at være kg/m 3 og i GHS - g/cm 3 . Gasdensitet er en referenceværdi; den måles normalt ved lufttryk. u.

Ofte, i forhold til gasser, bruges begrebet "relativ tæthed". Denne værdi er forholdet mellem massen af ​​en given gas og massen af ​​en anden gas taget i samme volumen, ved samme temperatur og samme tryk, kaldet den relative massefylde af den første gas til den anden.

For eksempel, under normale forhold er massen af ​​kuldioxid i et volumen på 1 liter 1,98 g, og massen af ​​brint i samme volumen og under de samme forhold er 0,09 g, hvorfra tætheden af ​​kuldioxid med brint vil være: 1,98 / 0. 09 = 22.

Relativ gasdensitet

Lad os betegne den relative gasdensitet m 1 / m 2 med bogstavet D. Så

Derfor er den molære masse af en gas lig med dens massefylde i forhold til en anden gas, ganget med den molære masse af den anden gas.

Ofte bestemmes massefylden af ​​forskellige gasser i forhold til brint, som den letteste af alle gasser. Da den molære masse af brint er 2,0158 g/mol, har ligningen for beregning af molære masser i dette tilfælde formen:

eller, hvis vi afrunder den molære masse af brint til 2:

Ved at beregne for eksempel ved hjælp af denne ligning den molære masse af kuldioxid, hvis densitet for brint, som angivet ovenfor, er 22, finder vi:

M(CO 2) = 2 × 22 = 44 g/mol.

Densiteten af ​​en gas kan bestemmes uafhængigt under laboratorieforhold som følger: Du skal tage en glaskolbe med en stophane og veje den på en analytisk vægt. Startvægten er vægten af ​​den kolbe, hvorfra al luft er blevet pumpet ud, den endelige vægt er vægten af ​​den kolbe, der er fyldt til et bestemt tryk med den gas, der testes. Den opnåede masseforskel divideres med kolbens rumfang. Den beregnede værdi er gassens densitet under disse forhold.

p1/pN xV1/mxm/VN = T1/TN;

fordi m/V 1 = r 1 og m/V N = r N , det finder vi

rN = r1xpN/pixT1/TN.

Tabellen nedenfor viser massefylden af ​​nogle gasser.

Tabel 1. Densitet af gasser under normale forhold.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

EKSEMPEL 2

ρ = m (gas) / V (gas)

D ved Y (X) = M (X) / M (Y)

Derfor:
D med fly = M (gas X) / 29

Dynamisk og kinematisk viskositet af gas.

Viskositeten af ​​gasser (fænomenet intern friktion) er udseendet af friktionskræfter mellem lag af gas, der bevæger sig i forhold til hinanden parallelt og med forskellige hastigheder.
Samspillet mellem to gaslag betragtes som en proces, hvor momentum overføres fra et lag til et andet.
Friktionskraften pr. arealenhed mellem to gaslag, lig med impuls, transmitteret pr. sekund fra lag til lag gennem en enhedsareal, bestemmes Newtons lov:

- hastighedsgradient i retningen vinkelret på gaslagenes bevægelsesretning.
Minustegnet angiver, at momentum overføres i retning af aftagende hastighed.
- dynamisk viskositet.
, Hvor
- gasdensitet,
- aritmetisk gennemsnitshastighed af molekyler,
- den gennemsnitlige frie vej for molekyler.

- kinematisk viskositetskoefficient.

Kritiske gasparametre: Tcr, Pcr.

Den kritiske temperatur er den temperatur, over hvilken gassen ved et hvilket som helst tryk ikke kan omdannes til flydende tilstand. Det tryk, der kræves for at gøre en gas flydende ved en kritisk temperatur, kaldes kritisk. Givet gasparametre. De givne parametre er dimensionsløse størrelser, der viser, hvor mange gange de faktiske parametre for gastilstanden (tryk, temperatur, densitet, specifikt volumen) er større eller mindre end de kritiske:

Borehulsproduktion og underjordisk gaslager.

Gasdensitet: absolut og relativ.

Gasdensitet er en af ​​dens vigtigste egenskaber. Når vi taler om densiteten af ​​en gas, mener vi normalt dens massefylde under normale forhold (dvs. ved temperatur og tryk). Derudover bruges ofte den relative massefylde af en gas, hvilket vil sige forholdet mellem en given gass massefylde og luftens massefylde under samme forhold. Det er let at se, at den relative massefylde af en gas ikke afhænger af de forhold, hvorunder den er placeret, da ifølge lovene gastilstand, volumenet af alle gasser ændres lige meget med ændringer i tryk og temperatur.

Den absolutte massefylde af en gas er massen af ​​1 liter gas under normale forhold. Normalt for gasser måles det i g/l.

ρ = m (gas) / V (gas)

Hvis vi tager 1 mol gas, så:

og den molære masse af en gas kan findes ved at gange massefylden med det molære volumen.

Relativ massefylde D er en værdi, der viser, hvor mange gange gas X er tungere end gas Y. Den beregnes som forholdet mellem molmasserne af gasserne X og Y:

D ved Y (X) = M (X) / M (Y)

Ofte bruges de relative gasdensiteter af brint og luft til beregninger.

Relativ massefylde af gas X i forhold til brint:

D ved H2 = M (gas X) / M (H2) = M (gas X) / 2

Luft er en blanding af gasser, så kun den gennemsnitlige molære masse kan beregnes for den.

Dens værdi antages at være 29 g/mol (baseret på den omtrentlige gennemsnitlige sammensætning).
Derfor:
D med fly = M (gas X) / 29

Densitet kaldes normalt sådan fysisk mængde, som bestemmer forholdet mellem massen af ​​et objekt, et stof eller en væske til det volumen, de optager i rummet. Lad os tale om, hvad tæthed er, hvordan tætheden af ​​et legeme og et stof adskiller sig, og hvordan (ved hjælp af hvilken formel) man kan finde tæthed i fysik.

Typer af tæthed

Det bør præciseres, at tæthed kan opdeles i flere typer.

Afhængigt af objektet, der undersøges:

• Tætheden af ​​et legeme - for homogene kroppe - er det direkte forhold mellem et legemes masse og dets volumen optaget i rummet.
• Et stofs massefylde er massefylden af ​​legemer, der består af dette stof. Densiteten af ​​stoffer er konstant. Eksisterer specielle borde, hvor densiteten af ​​forskellige stoffer er angivet. For eksempel er densiteten af ​​aluminium 2,7 * 103 kg/m3. Ved at kende densiteten af ​​aluminium og massen af ​​det legeme, der er lavet af det, kan vi beregne volumenet af dette legeme. Eller ved at vide, at kroppen består af aluminium og at kende volumen af ​​denne krop, kan vi nemt beregne dens masse. Vi vil se på, hvordan man finder disse størrelser lidt senere, når vi udleder en formel til beregning af tæthed.
• Hvis et legeme består af flere stoffer, så for at bestemme dens massefylde er det nødvendigt at beregne densiteten af ​​dets dele for hvert stof separat. Denne tæthed kaldes kroppens gennemsnitlige tæthed.

Afhængigt af porøsiteten af ​​det stof, som kroppen består af:

• Ægte tæthed er densiteten, der beregnes uden at tage højde for hulrum i kroppen.
• Specifik vægtfylde- eller tilsyneladende massefylde er den, der beregnes under hensyntagen til hulrummene i et legeme bestående af et porøst eller smuldrende stof.

Så hvordan finder du tæthed?

Formel til beregning af tæthed

Formlen til at hjælpe med at finde tætheden af ​​en krop er som følger:

• p = m / V, hvor p er massefylden af ​​stoffet, m er kroppens masse, V er kroppens rumfang i rummet.

Hvis vi beregner tætheden af ​​en bestemt gas, vil formlen se sådan ud:

• p = M / V m p - gasdensitet, M - molær masse af gas, V m - molært volumen, som under normale forhold er 22,4 l/mol.

Eksempel: massen af ​​et stof er 15 kg, det fylder 5 liter. Hvad er massefylden af ​​stoffet?

Løsning: erstatte værdierne i formlen

• p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Svar: densiteten af ​​stoffet er 3 kg/l

Tæthedsenheder

Ud over at vide, hvordan man finder tætheden af ​​et legeme og et stof, skal du også kende måleenhederne for tæthed.

• Til faste stoffer- kg/m 3, g/cm 3
• For væsker - 1 g/l eller 10 3 kg/m 3
• For gasser - 1 g/l eller 10 3 kg/m 3

Du kan læse mere om densitetsenheder i vores artikel.

Sådan finder du tæthed derhjemme

For at finde tætheden af ​​en krop eller et stof derhjemme, skal du bruge:

1. vægte;
2. Centimeter hvis kroppen er solid;
3. Et kar, hvis man vil måle tætheden af ​​en væske.

For at finde tætheden af ​​en krop derhjemme skal du måle dens volumen ved hjælp af en centimeter eller et kar og derefter sætte kroppen på skalaen. Hvis du måler tætheden af ​​en væske, skal du sørge for at trække massen af ​​den beholder, som du hældte væsken i, før du laver dine beregninger. Det er meget vanskeligere at beregne tætheden af ​​gasser derhjemme; vi anbefaler at bruge færdige tabeller, der allerede angiver tætheden af ​​forskellige gasser.

ρ = m (gas) / V (gas)

D ved Y (X) = M (X) / M (Y)

Derfor:
D med fly = M (gas X) / 29

Dynamisk og kinematisk viskositet af gas.

Viskositeten af ​​gasser (fænomenet intern friktion) er udseendet af friktionskræfter mellem lag af gas, der bevæger sig i forhold til hinanden parallelt og med forskellige hastigheder.
Samspillet mellem to gaslag betragtes som en proces, hvor momentum overføres fra et lag til et andet.
Friktionskraften pr. arealenhed mellem to gaslag, svarende til den impuls, der transmitteres pr. sekund fra lag til lag gennem en arealenhed, bestemmes af Newtons lov:

Hastighedsgradient i en retning vinkelret på gaslagenes bevægelsesretning.
Minustegnet angiver, at momentum overføres i retning af aftagende hastighed.
- dynamisk viskositet.
, Hvor
- gasdensitet,
- aritmetisk gennemsnitshastighed af molekyler,
- den gennemsnitlige frie vej for molekyler.

Kinematisk viskositetskoefficient.

Kritiske gasparametre: Tcr, Pcr.

Den kritiske temperatur er den temperatur, over hvilken gassen ved et hvilket som helst tryk ikke kan omdannes til flydende tilstand. Det tryk, der kræves for at gøre en gas flydende ved en kritisk temperatur, kaldes kritisk. Givet gasparametre. De givne parametre er dimensionsløse størrelser, der viser, hvor mange gange de faktiske parametre for gastilstanden (tryk, temperatur, densitet, specifikt volumen) er større eller mindre end de kritiske:

Borehulsproduktion og underjordisk gaslager.

Gasdensitet: absolut og relativ.

Gasdensitet er en af ​​dens vigtigste egenskaber. Når vi taler om densiteten af ​​en gas, mener vi normalt dens massefylde under normale forhold (det vil sige ved temperatur og tryk). Derudover bruges ofte den relative massefylde af en gas, hvilket vil sige forholdet mellem en given gass massefylde og luftens massefylde under samme forhold. Det er let at se, at den relative massefylde af en gas ikke afhænger af de forhold, hvorunder den er placeret, da i henhold til lovene i gastilstanden ændres volumenet af alle gasser lige meget med ændringer i tryk og temperatur.

Den absolutte massefylde af en gas er massen af ​​1 liter gas under normale forhold. Normalt for gasser måles det i g/l.

ρ = m (gas) / V (gas)

Hvis vi tager 1 mol gas, så:

og den molære masse af en gas kan findes ved at gange massefylden med det molære volumen.

Relativ massefylde D er en værdi, der viser, hvor mange gange gas X er tungere end gas Y. Den beregnes som forholdet mellem molmasserne af gasserne X og Y:

D ved Y (X) = M (X) / M (Y)

Ofte bruges de relative gasdensiteter af brint og luft til beregninger.

Relativ massefylde af gas X i forhold til brint:

D ved H2 = M (gas X) / M (H2) = M (gas X) / 2

Luft er en blanding af gasser, så kun den gennemsnitlige molære masse kan beregnes for den.

Dens værdi antages at være 29 g/mol (baseret på den omtrentlige gennemsnitlige sammensætning).
Derfor:
D med fly = M (gas X) / 29

Gasdensiteten B(рв, g/l) bestemmes ved at veje (mв) en lille glaskolbe med kendt volumen med gas (fig. 274, a) eller et gaspyknometer (se fig. 77) ved hjælp af formlen

hvor V er volumenet af keglen (5 - 20 ml) eller pyknometer.

Kolben vejes to gange: først evakueret og derefter fyldt med testgassen. Ved forskellen i værdierne af de 2 opnåede masser bestemmes massen af ​​gassen mв, g. Når en kolbe fyldes med gas, måles dens tryk, og ved vejning dens temperatur miljø, der tages som temperaturen af ​​gassen i kolben. De fundne værdier af p og T af gassen gør det muligt at beregne tætheden af ​​gassen under normale forhold (0 °C; ca. 0,1 MPa).

For at reducere korrektionen for massetabet af en kegle med gas i luften, når den vejes som en beholder, placeres en forseglet kegle med nøjagtig samme volumen på den anden arm af balancebjælken.

Ris. 274. Instrumenter til bestemmelse af gasdensitet: kolbe (a) og flydende (b) og kviksølv (c) spildevandsmålere

Overfladen af ​​denne kolbe behandles (rengøres) hver gang på nøjagtig samme måde, som når den vejes med gas.

Under evakueringsprocessen opvarmes kolben let og efterlades tilsluttet vakuumsystemet i flere timer, da resterende luft og fugt er svære at fjerne. Rumfanget af en evakueret kegle kan ændre sig på grund af komprimering af væggene ved atmosfærisk tryk. Fejlen ved bestemmelse af tætheden af ​​lette gasser fra sådan kompression kan nå 1%. I nogle tilfælde bestemmes den relative densitet dв også for en gas, dvs. forholdet mellem densiteten af ​​en given gas рв og densiteten af ​​en anden gas, valgt som standard р0, taget ved samme temperatur og tryk:

hvor Mb og Mo er henholdsvis de molære masser af testgassen B og standardgassen, for eksempel luft eller brint, g/mol.

For brint M0 = 2,016 g/mol, derfor

Ud fra dette forhold kan den molære masse af gassen bestemmes, hvis den tages som ideel.

En hurtig metode til at bestemme tætheden af ​​en gas er at måle varigheden af ​​dens strømning fra et lille hul under tryk, som er proportional med strømningshastigheden.

hvor τв og τo ~ strømningstidspunkt for henholdsvis gas B og luft.

Gasdensiteten måles ved hjælp af denne metode ved hjælp af effusionsmåleren (fig. 274.6) - en bred cylinder ca. 400 mm høj, inden i hvilken der er en beholder 5 med en base 7 udstyret med huller til ind- og udløb af væske. På beholder 5 er der to mærker M1 og M2 til aflæsning af gasvolumenet, hvis udløbstid overholdes. Ventil 3 tjener til gasindløb og ventil 2 til udløb gennem kapillar 1. Termometer 4 styrer gastemperaturen.

Gasdensiteten bestemmes af dens strømningshastighed som følger. Fyld cylinder b med en væske, hvori gassen er næsten uopløselig, så beholderen 5 over mærket M2 også fyldes. Derefter presses væsken ud af beholder 5 gennem hane 3 med testgassen under mærket M1, og al væsken skal forblive i cylinderen. Efter at have lukket ventil 3, åbnes ventil 2 og lad overskydende gas slippe ud gennem kapillarrør 1. Så snart væsken når M1-mærket, tændes stopuret. Væsken, der fortrænger gassen, stiger gradvist til M2-mærket. I det øjeblik den flydende menisk rører M2-mærket, slukkes stopuret. Forsøget gentages 2-3 gange. Lignende operationer udføres med luft, idet beholderen 5 grundigt skylles fra eventuel resterende testgas. Forskellige observationer af varigheden af ​​gasudstrømning bør ikke afvige med mere end 0,2 - 0,3 s.

Hvis det er umuligt at vælge en væske til den gas, der undersøges, hvori den ville være let opløselig, anvendes en kviksølvudstrømningsmåler (fig. 274, c). Den består af en glasbeholder 4 med en trevejsventil 1 og en nivelleringsbeholder 5 fyldt med kviksølv. Beholder 4 er placeret i glasbeholder 3, der fungerer som termostat. Gennem vandhanen 1 indføres gas i beholderen 4, hvorved kviksølv fortrænges under mærket M1. Testgassen eller luften frigives gennem kapillaren 2, hvilket hæver udligningsbeholderen 5. Mere følsomme instrumenter til at bestemme tætheden af ​​gasser er Stok-gashydrometeret (fig. 275a) og gasskalaer

Alfred Stock (1876-1946) - tysk uorganisk kemiker og analytiker.

I Stok-hydrometeret pustes den ene ende af kvartsrøret op til en tyndvægget kugle 1 med en diameter på 30 - 35 mm, fyldt med luft, og den anden trækkes tilbage i et hår 7. En lille jernstang 3 er tæt komprimeret inde i røret.

Ris. 275. Stanghydrometer (a) og installationsdiagram (b)

Spidsen af ​​snittet med en kugle hviler på en kvarts- eller agatstøtte. Røret med kuglen anbringes i en kvartsbeholder 5 med en poleret rund prop. Uden for fartøjet er der en solenoide 6 med en jernkerne. Ved hjælp af en strøm af varierende styrke, der strømmer gennem solenoiden, justeres vippearmens position med kuglen, så håret 7 peger nøjagtigt mod nulindikatoren 8. Hårets position observeres vha. teleskop eller mikroskop.

Spindelhydrometeret er svejset til rør 2 for at eliminere eventuelle vibrationer.

Kuglen og røret er i ligevægt ved en given tæthed af den gas, der omgiver dem. Hvis en gas i beholderen 5 erstattes af en anden ved konstant tryk, vil ligevægten blive forstyrret på grund af en ændring i gasdensiteten. For at genoprette den er det nødvendigt enten at trække stangen 3 ned med elektromagneten 6, når gasdensiteten falder, eller lade den stige op, når tætheden øges. Mængden af ​​strøm, der strømmer gennem solenoiden, når ligevægt er nået, er direkte proportional med ændringen i tæthed.

Enheden er kalibreret ved hjælp af gasser med kendt densitet. Nøjagtigheden af ​​Stok hydrometeret er 0,01 - 0,1%, følsomheden er omkring OP til "7 g, måleområdet er fra 0 til 4 g / l.

Installation med Stok hydrometer. Rodhydrometeret / (fig. 275.6) er forbundet til vakuumsystemet, så det hænger på rør 2, som på en fjeder. Albue 3 i rør 2 er nedsænket i en Dewar-beholder 4 med en køleblanding, der tillader, at temperaturen ikke kan holdes højere end -80 o C for kondensering af kviksølvdamp, hvis en diffusions-kviksølvpumpe bruges til at skabe et vakuum i hydrometeret . Tap 5 forbinder hydrometeret med kolben, der indeholder den gas, der undersøges. Fælden beskytter diffusionspumpen mod påvirkning af testgassen, og indretningen 7 tjener til at regulere trykket nøjagtigt. Hele systemet er forbundet gennem et rør til en diffusionspumpe.

Mængden af ​​gas måles ved hjælp af kalibrerede gasbasker (se fig. 84) med termostatstyret vandkappe. For at undgå korrektioner for kapillære fænomener vælges gas 3 og kompensation 5 buretter med samme diameter og placeres i en termostatisk kappe 4 side om side (fig. 276). Kviksølv, glycerin og andre væsker, der dårligt opløser den gas, der undersøges, bruges som barrierevæsker.

Denne enhed betjenes som følger. Fyld først buretterne med væske til et niveau over hane 2, og hæv beholderen b. Derefter forbindes gasburetten med gaskilden, og den indføres, sænkende beholder b, hvorefter ventil 2 lukkes. For at udligne gastrykket i burette 3 med atmosfærisk tryk bringes beholder b tæt på buretten og indstilles i en sådan højde, at kviksølvmeniskerne i kompensationen 5 og gasburetten 3 er på samme niveau. Da kompensationsburetten kommunikerer med atmosfæren (den øverste ende er åben), vil gastrykket i gasburetten med denne position af meniskerne være lig med atmosfærisk tryk.

Mål samtidig det atmosfæriske tryk med et barometer og temperaturen på vandet i kappe 4 med termometer 7.

Det fundne gasvolumen bringes til normale betingelser (0 °C; 0,1 MPa), ved hjælp af ligningen for en ideel gas:

V0 og V er henholdsvis volumenet (l) af gas reduceret til normale forhold og det målte volumen af ​​gas ved temperatur t (°C); p - atmosfærisk tryk på tidspunktet for måling af gasvolumen, torr.

Hvis gassen indeholder vanddamp eller var i en beholder over vandet før måling af volumen eller vandig opløsning, derefter bringes dets volumen til normale forhold, idet der tages højde for vanddamptrykket p1 ved eksperimentets temperatur (se tabel 37):

Ligningerne bruges, hvis det atmosfæriske tryk ved måling af gasvolumenet var relativt tæt på 760 torr. Trykket af en rigtig gas er altid mindre end for en ideel gas på grund af molekylernes interaktion. Derfor indføres en korrektion for ikke-idealiteten af ​​gassen, taget fra specielle opslagsbøger, i den fundne værdi af gasvolumenet.

Ministeriet for Uddannelse og Videnskab i Den Russiske Føderation

Forbundsstatens budget uddannelsesinstitution videregående faglig uddannelse

"Russisk State University olie og gas opkaldt efter. I.M.Gubkina"

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

BESTEMMELSE AF GASDENSITET

Retningslinjer for implementering laboratoriearbejde i disciplinerne "Teknologi til drift af gasbrønde" og "Udvikling og drift af gas- og gaskondensatfelter" for studerende af specialer:

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

Redigeret af professor A.I. Ermolaeva

Moskva 2012

Bestemmelse af gasdensitet.

Retningslinjer for udførelse af laboratoriearbejde / A.N. Timashev,

T.A. Berkunova, E.A. Mamedov - M.: Russian State University of Oil and Gas opkaldt efter I.M. Gubkina, 2012.

Metoder er skitseret laboratoriebestemmelse gasdensitet. Baseret på nuværende GOST 17310 – 2002.

Retningslinjerne er beregnet til studerende fra olie- og gasuniversiteter inden for følgende specialer: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.

Publikationen er udarbejdet på Institut for Udvikling og Drift af Gas og Gas-

zokondensat aflejringer.

Udgivet efter beslutning fra Uddannelses- og Metodekommissionen for Udviklingsfakultetet

Bund af olie- og gasfelter.

Introduktion

Fysiske egenskaber ved naturgasser og kulbrintekondensat anvendes

bruges både på designstadiet af udvikling og byggepladsudvikling

tætheder af naturgasser og i analyse og kontrol af feltudvikling,

drift af systemet til opsamling og klargøring af produkter fra gas- og gaskondensatbrønde. En af de vigtigste fysiske egenskaber, der skal undersøges, er tætheden af ​​gasaflejringer.

Da gassammensætningen af ​​naturgasfelter er kompleks,

bestående af kulbrinter (alkaner, cycloalkaner og arener) og ikke-kulbrinter

komponenter (nitrogen, helium og andre sjældne jordarters gasser, såvel som sure komponenter

nenter H2S og CO2), er der behov for laboratoriebestemmelse af massefylde

sti gasser.

Heri metodiske instruktioner beregningsmetoder til bestemmelse

bestemmelse af gasdensitet ved hjælp af en kendt sammensætning, samt to laboratoriemetoder til bestemmelse af gasdensitet: pyknometrisk og metoden til strømning gennem en kapillar

1. Grundlæggende definitioner

1.1. Densitet af naturgas ved atmosfærisk tryk

Gasdensiteten er lig med massen M indeholdt i en enhedsvolumen af ​​stoffet

va. Der er gasdensiteter ved normale temperaturer P 0,1013 mPa, T 273 K og

Hvor M er gassens molekylvægt, kg/kmol; 22.41 og 24.04, m3/kmol – henholdsvis molært volumen af ​​gas ved normal (0,1013 MPa, 273 K) og standard

(0,1013 MPa, 293 K) forhold.

For naturgasser bestående af carbonhydrid- og ikke-carbonhydridkomponenter (sure og inerte), den tilsyneladende molekylmasse M k

bestemt af formlen

hvor Mi er molekylvægten af ​​den i-te komponent kg/kmol, ni er molprocenten af ​​den i-te komponent i blandingen;

k – antal komponenter i blandingen (naturgas).

Tætheden af ​​naturgas cm er lig med

i er tætheden af ​​den i-te komponent ved 0,1 MPa og 293 K.

Data om individuelle komponenter er vist i tabel 1.

Konvertering af tæthed ved forskellige forhold temperatur og tryk

0,1013 MPa (101,325 kPa) i appendiks B.

1.2. Relativ gasdensitet

I praksis med ingeniørberegninger er begrebet relativ

Nær densitet lig med forholdet mellem gasdensitet og luftdensitet ved samme værdier af tryk og temperatur. Normale eller normale værdier tages normalt som reference standardbetingelser, mens lufttætheden er

svarer ansvarligt til 0 1.293 kg/m 3 og 20 1.205 kg/m 3. Derefter den pårørende

Naturgastætheden er lig med

1.3. Densitet af naturgas ved tryk og temperaturer

Gasdensitet for betingelser i den produktive formation, brøndboring, gas

ledninger og apparater ved passende tryk og temperaturer bestemmes

beregnes efter følgende formel

hvor P og T er trykket og temperaturen på det sted, hvor gasdensiteten beregnes; 293 K og 0,1013 MPa er standardbetingelser, når de er placeret cm;

z ,z 0 – gasster, henholdsvis ved Р og Т og stan-

pileforhold (værdi z 0 = 1).

Den enkleste måde at bestemme supz er den grafiske metode. Afhængigheden af ​​z af de givne parametre er præ-

vist i fig. 1.

For en en-komponent gas (ren gas) bestemmes de givne parametre

opdelt efter formler

inklusive, og alle andre komponenter kombineres til en rest (pseudokom-

komponent) C5+ eller C7+, i dette tilfælde bestemmes de kritiske parametre af formularen

Ved 100 M fra 5 240 og 700d fra 5 950,

M s 5 - molekylvægt på C5+ (C7+) kg/kmol;

d c 5 – densitet af pseudokomponenten C5+ (C7+), kg/m3.

tabel 1

Indikatorer for naturgaskomponenter