Apa yang dipanggil ketumpatan relatif. Ketumpatan gas: mutlak dan relatif

Arahan

Untuk mengatasi tugas itu, perlu menggunakan formula pada ketumpatan relatif:

Mula-mula, cari berat molekul relatif ammonia, yang boleh dikira daripada jadual D.I. Mendeleev.

Ar (N) = 14, Ar (H) = 3 x 1 = 3, oleh itu
En(NH3) = 14 + 3 = 17

Gantikan data yang diperoleh ke dalam formula untuk menentukan ketumpatan relatif melalui udara:
D (udara) = En (ammonia) / En (udara);
D (udara) = En (ammonia) / 29;
D (udara) = 17/ 29 = 0.59.

Contoh No. 2. Kira ketumpatan relatif ammonia berkenaan dengan hidrogen.

Gantikan data dalam formula untuk menentukan ketumpatan relatif untuk hidrogen:
D (hidrogen) = En (ammonia) / En (hidrogen);
D (hidrogen) = En (ammonia) / 2;
D (hidrogen) = 17/ 2 = 8.5.

Hidrogen (dari bahasa Latin "Hydrogenium" - "menjana air") ialah unsur pertama dalam jadual berkala. Ia diedarkan secara meluas, wujud dalam bentuk tiga isotop - protium, deuterium dan tritium. Hidrogen ialah gas ringan tidak berwarna (14.5 kali lebih ringan daripada udara). Ia sangat meletup apabila bercampur dengan udara dan oksigen. Ia digunakan dalam kimia, industri makanan, dan juga sebagai bahan api roket. Penyelidikan sedang dijalankan mengenai kemungkinan menggunakan hidrogen sebagai bahan api untuk enjin kereta. Ketumpatan hidrogen(seperti mana-mana gas lain) boleh ditakrifkan dalam pelbagai cara.

Arahan

Pertama, berdasarkan takrifan universal ketumpatan - jumlah bahan per unit isipadu. Sekiranya ia berada di dalam bekas tertutup, ketumpatan gas ditentukan secara asas, mengikut formula (M1 - M2) / V, di mana M1 ialah jumlah jisim kapal dengan gas, M2 ialah jisim bekas kosong, dan V ialah isipadu dalaman bekas itu.

Jika anda ingin menentukan ketumpatan hidrogen, mempunyai data awal seperti , di sini persamaan universal keadaan gas ideal datang untuk menyelamatkan, atau persamaan Mendeleev-Clapeyron: PV = (mRT)/M.
P - tekanan gas
V ialah isipadunya
R ialah pemalar gas sejagat
T ialah suhu gas dalam Kelvin
M ialah jisim molar gas
m ialah jisim gas sebenar.

Gas ideal dianggap sebagai gas matematik yang mana tenaga keupayaan molekul berbanding tenaga kinetiknya boleh diabaikan. Dalam model gas ideal, tiada daya menarik atau tolakan antara molekul, dan perlanggaran zarah dengan zarah lain atau dinding kapal adalah benar-benar elastik.

Sudah tentu, hidrogen mahupun gas lain tidak sesuai, tetapi model ini membenarkan pengiraan dengan ketepatan yang cukup tinggi pada hampir dengan tekanan atmosfera dan suhu bilik. Sebagai contoh, diberi tugas: cari ketumpatan hidrogen pada tekanan 6 dan suhu 20 darjah Celsius.

Pertama, tukar semua nilai awal​​kepada sistem SI (6 atmosfera \u003d 607950 Pa, 20 darjah C \u003d 293 darjah K). Kemudian tulis persamaan Mendeleev-Clapeyron PV = (mRT)/M. Tukarkannya kepada: P = (mRT)/MV. Oleh kerana m / V ialah ketumpatan (nisbah jisim bahan kepada isipadunya), anda mendapat: ketumpatan hidrogen= PM/RT, dan kami mempunyai semua data yang diperlukan untuk penyelesaiannya. Anda tahu tekanan (607950), suhu (293), pemalar gas sejagat (8.31), jisim molar hidrogen (0,002).

Menggantikan data ini ke dalam formula, anda mendapat: ketumpatan hidrogen di bawah keadaan tekanan dan suhu yang diberikan ialah 0.499 kg / meter padu, atau kira-kira 0.5.

Sumber:

  • bagaimana untuk mencari ketumpatan hidrogen

Ketumpatan- ini adalah salah satu ciri bahan, sama seperti jisim, isipadu, suhu, luas. Ia sama dengan nisbah jisim kepada isipadu. Tugas utama adalah untuk mempelajari cara mengira nilai ini dan mengetahui apa yang bergantung padanya.

Arahan

Ketumpatan ialah nisbah jisim kepada isipadu bahan. Jika anda ingin menentukan ketumpatan bahan, dan anda tahu jisim dan isipadunya, mencari ketumpatan tidak sukar untuk anda. Cara paling mudah untuk mencari ketumpatan dalam kes ini ialah p = m/V. Ia adalah dalam kg/m^3 dalam sistem SI. Walau bagaimanapun, kedua-dua nilai ini tidak selalu diberikan, jadi anda harus mengetahui beberapa cara di mana anda boleh mengira ketumpatan.

Ketumpatan mempunyai makna yang berbeza bergantung kepada jenis bahan. Di samping itu, ketumpatan berbeza mengikut tahap kemasinan dan suhu. Apabila suhu menurun, ketumpatan meningkat, dan apabila tahap kemasinan berkurangan, ketumpatan juga berkurangan. Sebagai contoh, kepadatan Laut Merah masih dianggap tinggi, manakala ia sudah kurang di Laut Baltik. Adakah anda semua perasan bahawa jika anda menambah air ke dalamnya, ia akan terapung. Semua ini disebabkan oleh fakta bahawa ia mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada air. Logam dan bahan batu, sebaliknya, tenggelam, kerana ketumpatannya lebih tinggi. Berdasarkan kepadatan badan timbul tentang berenang mereka.

Terima kasih kepada teori jasad terapung, yang mana anda boleh mencari ketumpatan jasad, air, isipadu seluruh badan dan isipadu bahagian yang direndam. Formula ini kelihatan seperti: Vimmersed. bahagian / badan V \u003d badan p / cecair p. Ia berikutan bahawa ketumpatan badan boleh didapati seperti berikut: badan p \u003d V tenggelam. bahagian * p cecair / badan V. Keadaan ini dipenuhi berdasarkan data jadual dan isipadu yang ditentukan V yang direndam. bahagian dan badan V.

Video-video yang berkaitan

Petua 4: Cara mengira berat molekul relatif sesuatu bahan

Berat molekul relatif ialah nilai tanpa dimensi yang menunjukkan berapa kali jisim molekul lebih besar daripada 1/12 jisim atom karbon. Oleh itu, jisim atom karbon ialah 12 unit. Anda boleh menentukan berat molekul relatif bagi sebatian kimia dengan menambah jisim atom yang membentuk molekul bahan itu.

Anda perlu

  • - pen;
  • - kertas nota;
  • - kalkulator;
  • - jadual berkala.

Arahan

Cari dalam jadual berkala sel-sel unsur yang membentuk molekul ini. Nilai jisim atom relatif (Ar) untuk setiap bahan ditunjukkan di sudut kiri bawah sel. Tulis semula mereka dibundarkan kepada nombor bulat terdekat: Ar(H) - 1; Ar(P) - 31; Ar(O) - 16.

Tentukan berat molekul relatif bagi sebatian (Mr). Untuk melakukan ini, darabkan jisim atom setiap unsur dengan bilangan atom dalam . Kemudian tambahkan nilai yang terhasil. Untuk asid fosforik: Mr(n3po4) = 3*1 + 1*31 + 4*16 = 98.

Berat molekul relatif adalah sama secara berangka dengan jisim molar bahan. Sesetengah tugasan menggunakan pautan ini. Contoh: gas pada suhu 200 K dan tekanan 0.2 MPa mempunyai ketumpatan 5.3 kg/m3. Tentukan berat molekul relatifnya.

Gunakan persamaan Mendeleev-Claiperon untuk gas ideal: PV = mRT/M, dengan V ialah isipadu gas, m3; m ialah jisim isipadu gas tertentu, kg; M ialah jisim molar gas, kg/mol; R ialah pemalar gas sejagat. R=8.314472 m2kg s-2 K-1 Mol-1; T – gas, K; P - tekanan mutlak, Pa. Nyatakan jisim molar daripada hubungan ini: М = mRT/(PV).

Seperti yang anda ketahui, ketumpatan: p = m/V, kg/m3. Gantikannya ke dalam ungkapan: M = pRT / P. Tentukan jisim molar gas: M \u003d 5.3 * 8.31 * 200 / (2 * 10 ^ 5) \u003d 0.044 kg / mol. Berat molekul relatif gas: Mr = 44. Anda boleh meneka bahawa ia adalah karbon dioksida: Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44.

Sumber:

  • mengira berat molekul relatif

Dalam makmal kimia dan semasa menjalankan eksperimen kimia di rumah, selalunya perlu untuk menentukan ketumpatan relatif sesuatu bahan. Ketumpatan relatif ialah nisbah ketumpatan bahan tertentu kepada ketumpatan bahan lain dalam keadaan tertentu, atau kepada ketumpatan bahan rujukan, yang diambil sebagai air suling. Ketumpatan relatif dinyatakan sebagai nombor abstrak.

Anda perlu

  • - jadual dan direktori;
  • - hidrometer, piknometer atau penimbang khas.

Arahan

Ketumpatan relatif bahan berhubung dengan ketumpatan air suling ditentukan oleh formula: d=p/p0, di mana d ialah ketumpatan relatif yang dikehendaki, p ialah ketumpatan bahan ujian, p0 ialah ketumpatan bahan rujukan . Parameter terakhir adalah jadual dan ditentukan dengan agak tepat: pada 20 ° C, air mempunyai ketumpatan 998.203 kg / m3, dan ia mencapai ketumpatan maksimumnya pada 4 ° C - 999.973 kg / m3. Sebelum pengiraan, jangan lupa bahawa p dan p0 mesti dinyatakan dalam unit yang sama.

Selain itu, ketumpatan relatif sesuatu bahan boleh didapati dalam buku rujukan fizikal dan kimia. Nilai berangka ketumpatan relatif sentiasa sama dengan graviti tentu relatif bahan yang sama di bawah keadaan yang sama. Kesimpulan: gunakan jadual graviti tentu relatif dengan cara yang sama seolah-olah ia adalah jadual ketumpatan relatif.

Apabila menentukan ketumpatan relatif, sentiasa mengambil kira suhu ujian dan bahan rujukan. Hakikatnya ialah ketumpatan bahan berkurangan dengan dan meningkat dengan penyejukan. Jika suhu bahan ujian berbeza daripada rujukan, buat pembetulan. Kira ia sebagai perubahan purata dalam ketumpatan relatif setiap 1°C. Cari data yang diperlukan pada nomogram pembetulan suhu.

Untuk mengira dengan cepat ketumpatan relatif cecair dalam amalan, gunakan hidrometer. Gunakan piknometer dan penimbang khas untuk mengukur bahan relatif dan kering. Hidrometer klasik ialah tiub kaca yang mengembang di bahagian bawah. Di hujung bawah tiub terdapat takungan atau bahan khas. Bahagian atas tiub ditandakan dengan pembahagian yang menunjukkan nilai berangka ketumpatan relatif bahan ujian. Banyak hidrometer juga dilengkapi dengan termometer untuk mengukur suhu bahan ujian.

undang-undang Avogadro

Jarak molekul bahan gas antara satu sama lain bergantung pada keadaan luaran: tekanan dan suhu. Di bawah keadaan luaran yang sama, jurang antara molekul gas yang berbeza adalah sama. Undang-undang Avogadro, yang ditemui pada tahun 1811, menyatakan bahawa isipadu yang sama bagi gas yang berbeza di bawah keadaan luaran yang sama (suhu dan tekanan) mengandungi bilangan molekul yang sama. Itu. jika V1=V2, T1=T2 dan P1=P2, maka N1=N2, di mana V ialah isipadu, T ialah suhu, P ialah tekanan, N ialah bilangan molekul gas (indeks "1" untuk satu gas, "2" untuk yang lain).

Akibat pertama hukum Avogadro, isipadu molar

Akibat pertama undang-undang Avogadro menyatakan bahawa bilangan molekul yang sama bagi mana-mana gas di bawah keadaan yang sama menduduki isipadu yang sama: V1=V2 pada N1=N2, T1=T2 dan P1=P2. Isipadu satu mol sebarang gas (isipadu molar) ialah nilai tetap. Ingat bahawa 1 mol mengandungi bilangan zarah Avogadrian - 6.02x10^23 molekul.

Oleh itu, isipadu molar gas bergantung hanya pada tekanan dan suhu. Biasanya, gas dianggap pada tekanan normal dan suhu normal: 273 K (0 darjah Celsius) dan 1 atm (760 mm Hg, 101325 Pa). Di bawah keadaan normal sedemikian, ditandakan "n.o.", isipadu molar mana-mana gas ialah 22.4 l / mol. Mengetahui nilai ini, adalah mungkin untuk mengira isipadu sebarang jisim tertentu dan sebarang jumlah gas tertentu.

Akibat kedua dari hukum Avogadro, ketumpatan relatif gas

Untuk mengira ketumpatan relatif gas, akibat kedua hukum Avogadro digunakan. Mengikut takrifan, ketumpatan bahan ialah nisbah jisimnya kepada isipadunya: ρ=m/V. Untuk 1 mol bahan, jisim adalah sama dengan jisim molar M, dan isipadu adalah sama dengan isipadu molar V(M). Oleh itu ketumpatan gas ialah ρ=M(gas)/V(M).

Biarkan terdapat dua gas - X dan Y. Ketumpatan dan jisim molarnya - ρ(X), ρ(Y), M(X), M(Y), saling berkaitan dengan hubungan: ρ(X)=M(X) / V(M), ρ(Y)=M(Y)/V(M). Ketumpatan relatif gas X ke atas gas Y, dilambangkan sebagai Dy(X), ialah nisbah ketumpatan gas-gas ini ρ(X)/ρ(Y): Dy(X)=ρ(X)/ρ(Y) =M(X)xV( M)/V(M)xM(Y)=M(X)/M(Y). Isipadu molar dikurangkan, dan daripada ini kita boleh menyimpulkan bahawa ketumpatan relatif gas X ke atas gas Y adalah sama dengan nisbah jisim molekul molar atau relatifnya (ia adalah sama secara berangka).

Ketumpatan gas selalunya ditentukan berhubung dengan hidrogen, yang paling ringan daripada semua gas, jisim molarnya ialah 2 g / mol. Itu. jika masalah mengatakan bahawa gas yang tidak diketahui X mempunyai ketumpatan hidrogen, katakan, 15 (ketumpatan relatif ialah kuantiti tanpa dimensi!), maka mencari jisim molarnya tidak sukar: M(X)=15xM(H2)=15x2=30 g/ mol. Selalunya ketumpatan relatif gas berbanding udara juga ditunjukkan. Di sini anda perlu tahu bahawa purata berat molekul relatif udara ialah 29, dan anda sudah perlu mendarab bukan dengan 2, tetapi dengan 29.

Gas ialah perbandingan jisim molekul relatif atau molar satu gas dengan gas lain. Sebagai peraturan, ia ditentukan berhubung dengan gas paling ringan - hidrogen. Gas juga sering dibandingkan dengan udara.

Untuk menunjukkan gas yang dipilih untuk perbandingan, indeks ditambah sebelum simbol ketumpatan relatif ujian, dan nama itu sendiri ditulis dalam kurungan. Contohnya, DH2(SO2). Ini bermakna ketumpatan dikira daripada hidrogen. Ini dibaca sebagai "ketumpatan sulfur oksida oleh hidrogen."

Untuk mengira ketumpatan gas daripada hidrogen, adalah perlu untuk menentukan jisim molar gas dan hidrogen yang dikaji menggunakan jadual berkala. Jika ia adalah klorin dan hidrogen, maka penunjuk akan kelihatan seperti ini: M (Cl2) \u003d 71 g / mol dan M (H2) \u003d 2 g / mol. Jika ketumpatan hidrogen dibahagikan dengan ketumpatan klorin (71:2), hasilnya ialah 35.5. Iaitu, klorin adalah 35.5 kali lebih berat daripada hidrogen.

Ketumpatan relatif gas tidak bergantung pada keadaan luaran. Ini dijelaskan oleh undang-undang sejagat keadaan gas, yang berpunca daripada fakta bahawa perubahan suhu dan tekanan tidak membawa kepada perubahan dalam jumlahnya. Dengan sebarang perubahan dalam penunjuk ini, pengukuran dibuat dengan cara yang sama.

Untuk menentukan ketumpatan gas secara empirik, anda memerlukan kelalang di mana ia boleh diletakkan. Kelalang dengan gas mesti ditimbang dua kali: kali pertama - selepas mengepam keluar semua udara daripadanya; yang kedua - dengan mengisinya dengan gas yang disiasat. Ia juga perlu untuk mengukur isipadu kelalang terlebih dahulu.

Mula-mula anda perlu mengira perbezaan jisim dan membahagikannya dengan nilai isipadu kelalang. Hasilnya ialah ketumpatan gas di bawah keadaan yang diberikan. Menggunakan persamaan keadaan, anda boleh mengira penunjuk yang dikehendaki di bawah keadaan normal atau ideal.

Anda boleh mengetahui ketumpatan beberapa gas dari jadual ringkasan, yang mempunyai maklumat sedia. Jika gas disenaraikan dalam jadual, maka maklumat ini boleh diambil tanpa sebarang pengiraan tambahan dan penggunaan formula. Sebagai contoh, ketumpatan wap air boleh didapati daripada jadual sifat air (Buku rujukan oleh Rivkin S.L. dan lain-lain), rakan elektroniknya, atau menggunakan program seperti WaterSteamPro dan lain-lain.

Walau bagaimanapun, untuk cecair yang berbeza, keseimbangan dengan wap berlaku pada ketumpatan yang berbeza daripada yang terakhir. Ini disebabkan oleh perbezaan daya interaksi antara molekul. Semakin tinggi ia, semakin cepat keseimbangan akan datang (contohnya, merkuri). Dalam cecair yang meruap (contohnya, eter), keseimbangan hanya boleh berlaku pada ketumpatan wap yang ketara.

Ketumpatan pelbagai gas asli berbeza dari 0.72 hingga 2.00 kg/m3 dan ke atas, relatif - dari 0.6 hingga 1.5 dan ke atas. Ketumpatan tertinggi adalah dalam gas dengan kandungan tertinggi hidrokarbon berat H2S, CO2 dan N2, yang paling rendah adalah dalam gas metana kering.

Sifat ditentukan oleh komposisi, suhu, tekanan dan ketumpatannya. Penunjuk terakhir ditentukan oleh makmal. Ia bergantung kepada semua perkara di atas. Ketumpatannya boleh ditentukan dengan kaedah yang berbeza. Yang paling tepat ialah menimbang pada penimbang yang tepat dalam bekas kaca berdinding nipis.

Lebih daripada penunjuk gas asli yang sama. Dalam amalan, nisbah ini diambil sebagai 0.6:1. Statik berkurangan lebih cepat daripada gas. Pada tekanan sehingga 100 MPa, ketumpatan gas asli boleh melebihi 0.35 g/cm3.

Telah ditetapkan bahawa peningkatan itu mungkin disertai dengan peningkatan suhu pembentukan hidrat. Gas asli ketumpatan rendah membentuk hidrat pada suhu yang lebih tinggi daripada gas ketumpatan lebih tinggi.

Meter ketumpatan baru mula digunakan dan masih terdapat banyak soalan yang berkaitan dengan ciri operasi dan pengesahannya.

Salah satu sifat fizikal yang paling penting bagi bahan gas ialah nilai ketumpatannya.

DEFINISI

Ketumpatan ialah kuantiti fizik skalar, yang ditakrifkan sebagai nisbah jisim badan kepada isipadu yang didudukinya.

Nilai ini biasanya dilambangkan dengan huruf Yunani r atau Latin D dan d. Unit ketumpatan dalam sistem SI dianggap sebagai kg / m 3, dan dalam CGS - g / cm 3. Ketumpatan gas ialah nilai rujukan, ia biasanya diukur pada n. y.

Selalunya, berkaitan dengan gas, konsep "ketumpatan relatif" digunakan. Nilai ini ialah nisbah jisim gas yang diberikan kepada jisim gas lain yang diambil dalam isipadu yang sama, pada suhu yang sama dan tekanan yang sama, dipanggil ketumpatan relatif gas pertama ke atas yang kedua.

Sebagai contoh, dalam keadaan biasa, jisim karbon dioksida dalam isipadu 1 liter ialah 1.98 g, dan jisim hidrogen dalam isipadu yang sama dan dalam keadaan yang sama ialah 0.09 g, dari mana ketumpatan karbon dioksida untuk hidrogen akan jadi: 1.98 / 0, 09 = 22.

Ketumpatan gas relatif

Mari kita nyatakan ketumpatan relatif gas m 1 / m 2 dengan huruf D. Kemudian

Oleh itu, jisim molar gas adalah sama dengan ketumpatannya berbanding dengan gas lain, didarab dengan jisim molar gas kedua.

Selalunya ketumpatan pelbagai gas ditentukan berhubung dengan hidrogen, sebagai yang paling ringan daripada semua gas. Oleh kerana jisim molar hidrogen ialah 2.0158 g/mol, dalam kes ini persamaan untuk mengira jisim molar mengambil bentuk:

atau, jika jisim molar hidrogen dibundarkan kepada 2:

Mengira, sebagai contoh, mengikut persamaan ini, jisim molar karbon dioksida, ketumpatannya dalam hidrogen, seperti yang ditunjukkan di atas, ialah 22, kita dapati:

M(CO 2) \u003d 2 × 22 \u003d 44 g / mol.

Ketumpatan gas dalam keadaan makmal boleh ditentukan secara bebas seperti berikut: anda perlu mengambil kelalang kaca dengan paip dan menimbangnya pada neraca analitik. Berat awal ialah berat kelalang dari mana semua udara dipam keluar, berat akhir ialah berat kelalang yang diisi pada tekanan tertentu dengan gas yang dikaji. Perbezaan antara jisim yang terhasil hendaklah dibahagikan dengan isipadu kelalang. Nilai yang dikira ialah ketumpatan gas dalam keadaan tertentu.

p 1 /p N ×V 1 /m×m/V N = T 1 /T N ;

kerana m/V 1 = r 1 dan m/V N = r N , kita dapati itu

r N = r 1 ×p N /p 1 ×T 1 /T N .

Jadual di bawah menunjukkan ketumpatan beberapa gas.

Jadual 1. Ketumpatan gas dalam keadaan normal.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1

Senaman Ketumpatan relatif gas untuk hidrogen ialah 27. Pecahan jisim unsur hidrogen di dalamnya ialah 18.5%, dan unsur boron ialah 81.5%. Tentukan formula bagi gas tersebut.
Keputusan Pecahan jisim unsur X dalam molekul komposisi HX dikira dengan formula berikut:

ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Mari kita nyatakan bilangan atom hidrogen dalam molekul sebagai "x", bilangan atom boron sebagai "y".

Mari kita cari jisim atom relatif yang sepadan bagi unsur hidrogen dan boron (nilai jisim atom relatif yang diambil daripada Jadual Berkala D.I. Mendeleev akan dibundarkan kepada integer).

Ar(B) = 11; Ar(H) = 1.

Kami membahagikan peratusan unsur dengan jisim atom relatif yang sepadan. Oleh itu, kita akan mencari hubungan antara bilangan atom dalam molekul sebatian:

x:y = ω(H)/Ar(H) : ω(B)/Ar(B);

x:y = 18.5/1: 81.5/11;

x:y = 18.5: 7.41 = 2.5: 1 = 5: 2.

Jadi formula termudah untuk menggabungkan hidrogen dan boron ialah H 5 B 2 .

Nilai jisim molar gas boleh ditentukan menggunakan ketumpatan hidrogennya:

M gas = M(H 2) × D H2 (gas) ;

M gas \u003d 2 × 27 \u003d 54 g / mol.

Untuk mencari formula sebenar bagi gabungan hidrogen dan boron, kita dapati nisbah jisim molar yang diperoleh:

M gas / M (H 5 B 2) \u003d 54 / 27 \u003d 2.

M(H 5 B 2) \u003d 5 × Ar (H) + 2 × Ar (B) \u003d 5 × 1 + 2 × 11 \u003d 5 + 22 \u003d 27 g / mol.

Ini bermakna semua indeks dalam formula H 5 B 2 hendaklah didarab dengan 2. Oleh itu, formula bahan akan kelihatan seperti H 10 B 4.

Jawab Formula gas - H 10 B 4

CONTOH 2

Senaman Kira ketumpatan udara relatif karbon dioksida CO 2 .
Keputusan Untuk mengira ketumpatan relatif satu gas dari yang lain, adalah perlu untuk membahagikan berat molekul relatif gas pertama dengan berat molekul relatif gas kedua.

Berat molekul relatif udara diambil bersamaan dengan 29 (dengan mengambil kira kandungan nitrogen, oksigen dan gas lain di udara). Perlu diingatkan bahawa konsep "berat molekul relatif udara" digunakan secara bersyarat, kerana udara adalah campuran gas.

D udara (CO 2) \u003d M r (CO 2) / M r (udara);

D udara (CO 2) \u003d 44 / 29 \u003d 1.52.

M r (CO 2) \u003d A r (C) + 2 × A r (O) \u003d 12 + 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44.

Jawab Ketumpatan udara relatif karbon dioksida ialah 1.52.

ρ = m (gas) / V (gas)

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


Jadi:
D melalui udara. = M (gas X) / 29

Kelikatan dinamik dan kinematik gas.

Kelikatan gas (fenomena geseran dalaman) ialah kemunculan daya geseran antara lapisan gas yang bergerak relatif antara satu sama lain secara selari dan pada halaju yang berbeza.
Interaksi dua lapisan gas dianggap sebagai proses di mana momentum dipindahkan dari satu lapisan ke lapisan yang lain.
Daya geseran per unit luas antara dua lapisan gas, sama dengan momentum yang dipindahkan sesaat dari lapisan ke lapisan melalui satu unit luas, ditentukan oleh hukum Newton:

- kecerunan halaju dalam arah berserenjang dengan arah gerakan lapisan gas.
Tanda tolak menunjukkan bahawa momentum dibawa ke arah halaju menurun.
- kelikatan dinamik.
, di mana
ialah ketumpatan gas,
- kelajuan purata aritmetik molekul,
ialah laluan bebas purata molekul.



- pekali kinematik kelikatan.

Parameter gas kritikal: Тcr, Рcr.

Suhu kritikal ialah suhu di atasnya, pada sebarang tekanan, gas tidak boleh dipindahkan ke keadaan cecair. Tekanan yang diperlukan untuk mencairkan gas pada suhu kritikal dipanggil tekanan kritikal. Diberi parameter gas. Parameter yang diberikan ialah kuantiti tanpa dimensi yang menunjukkan berapa kali parameter sebenar keadaan gas (tekanan, suhu, ketumpatan, isipadu tertentu) adalah lebih besar atau kurang daripada yang kritikal:

Pengeluaran lubang bawah tanah dan penyimpanan gas bawah tanah.

Ketumpatan gas: mutlak dan relatif.

Ketumpatan gas adalah salah satu ciri yang paling penting. Bercakap tentang ketumpatan gas, ia biasanya bermaksud ketumpatannya dalam keadaan normal (iaitu pada suhu dan tekanan). Di samping itu, ketumpatan relatif gas sering digunakan, yang bermaksud nisbah ketumpatan gas tertentu kepada ketumpatan udara di bawah keadaan yang sama. Adalah mudah untuk melihat bahawa ketumpatan relatif gas tidak bergantung pada keadaan di mana ia terletak, kerana, mengikut undang-undang keadaan gas, isipadu semua gas berubah dengan perubahan tekanan dan suhu dalam keadaan yang sama. cara.

Ketumpatan mutlak gas ialah jisim 1 liter gas dalam keadaan normal. Biasanya untuk gas ia diukur dalam g / l.

ρ = m (gas) / V (gas)

Jika kita mengambil 1 mol gas, maka:

dan jisim molar gas boleh didapati dengan mendarab ketumpatan dengan isipadu molar.

Ketumpatan relatif D ialah nilai yang menunjukkan berapa kali gas X lebih berat daripada gas Y. Ia dikira sebagai nisbah jisim molar gas X dan Y:

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

Selalunya, ketumpatan relatif gas untuk hidrogen dan untuk udara digunakan untuk pengiraan.

Ketumpatan gas relatif X untuk hidrogen:

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

Udara adalah campuran gas, jadi hanya jisim molar purata boleh dikira untuknya.

Nilainya diambil sebagai 29 g/mol (berdasarkan anggaran komposisi purata).
Jadi:
D melalui udara. = M (gas X) / 29

Ketumpatan biasanya dipanggil kuantiti fizik yang menentukan nisbah jisim objek, bahan atau cecair kepada isipadu yang mereka duduki di angkasa. Mari kita bincangkan tentang apa itu ketumpatan, bagaimana ketumpatan jasad dan jirim berbeza, dan bagaimana (menggunakan formula apa) untuk mencari ketumpatan dalam fizik.

Jenis ketumpatan

Perlu dijelaskan bahawa ketumpatan boleh dibahagikan kepada beberapa jenis.

Bergantung pada objek yang dikaji:

  • Ketumpatan jasad - untuk jasad homogen - ialah nisbah langsung jisim jasad kepada isipadu yang diduduki di angkasa.
  • Ketumpatan bahan ialah ketumpatan jasad yang terdiri daripada bahan ini. Ketumpatan bahan adalah malar. Terdapat jadual khas di mana ketumpatan bahan yang berbeza ditunjukkan. Sebagai contoh, ketumpatan aluminium ialah 2.7 * 103 kg / m 3. Mengetahui ketumpatan aluminium dan jisim badan yang diperbuat daripadanya, kita boleh mengira isipadu badan ini. Atau, mengetahui bahawa badan itu terdiri daripada aluminium dan mengetahui isipadu badan ini, kita boleh mengira jisimnya dengan mudah. Bagaimana untuk mencari nilai-nilai ini, kita akan mempertimbangkan sedikit kemudian, apabila kita memperoleh formula untuk mengira ketumpatan.
  • Sekiranya badan terdiri daripada beberapa bahan, maka untuk menentukan ketumpatannya, adalah perlu untuk mengira ketumpatan bahagiannya untuk setiap bahan secara berasingan. Ketumpatan ini dipanggil ketumpatan purata badan.

Bergantung pada keliangan bahan yang terdiri daripada badan:

  • Ketumpatan sebenar ialah ketumpatan yang dikira tanpa mengambil kira lompang dalam badan.
  • Graviti tentu - atau ketumpatan ketara - ialah yang dikira dengan mengambil kira lompang badan yang terdiri daripada bahan berliang atau rapuh.

Jadi bagaimana anda mencari ketumpatan?

Formula Ketumpatan

Formula untuk membantu mencari ketumpatan badan adalah seperti berikut:

  • p = m / V, di mana p ialah ketumpatan bahan, m ialah jisim jasad, V ialah isipadu jasad dalam ruang.

Jika kita mengira ketumpatan gas tertentu, maka formulanya akan kelihatan seperti ini:

  • p \u003d M / V m p ialah ketumpatan gas, M ialah jisim molar gas, V m ialah isipadu molar, yang dalam keadaan normal ialah 22.4 l / mol.

Contoh: jisim bahan ialah 15 kg, ia menduduki 5 liter. Apakah ketumpatan jirim?

Penyelesaian: Gantikan nilai ke dalam formula

  • p = 15 / 5 = 3 (kg/l)

Jawapan: ketumpatan bahan ialah 3 kg / l

Unit ketumpatan

Selain mengetahui cara mencari ketumpatan jasad dan bahan, ia juga perlu mengetahui unit ukuran ketumpatan.

  • Untuk pepejal - kg / m 3, g / cm 3
  • Untuk cecair - 1 g / l atau 10 3 kg / m 3
  • Untuk gas - 1 g / l atau 10 3 kg / m 3

Anda boleh membaca lebih lanjut mengenai unit ketumpatan dalam artikel kami.

Bagaimana untuk mencari kepadatan di rumah

Untuk mencari ketumpatan badan atau bahan di rumah, anda memerlukan:

  1. Penimbang;
  2. sentimeter jika badan pepejal;
  3. Kapal, jika anda ingin mengukur ketumpatan cecair.

Untuk mencari ketumpatan badan di rumah, anda perlu mengukur jumlahnya dengan sentimeter atau kapal, dan kemudian meletakkan badan pada skala. Jika anda mengukur ketumpatan cecair, jangan lupa untuk menolak jisim bekas yang anda tuangkan cecair sebelum mengira. Adalah lebih sukar untuk mengira ketumpatan gas di rumah, kami mengesyorkan menggunakan jadual siap sedia di mana ketumpatan pelbagai gas telah ditunjukkan.

ρ = m (gas) / V (gas)

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

Jadi:
D melalui udara. = M (gas X) / 29

Kelikatan dinamik dan kinematik gas.

Kelikatan gas (fenomena geseran dalaman) ialah kemunculan daya geseran antara lapisan gas yang bergerak relatif antara satu sama lain secara selari dan pada halaju yang berbeza.
Interaksi dua lapisan gas dianggap sebagai proses di mana momentum dipindahkan dari satu lapisan ke lapisan yang lain.
Daya geseran per unit luas antara dua lapisan gas, sama dengan momentum yang dipindahkan sesaat dari lapisan ke lapisan melalui satu unit luas, ditentukan oleh hukum Newton:

Kecerunan halaju dalam arah berserenjang dengan arah gerakan lapisan gas.
Tanda tolak menunjukkan bahawa momentum dibawa ke arah halaju menurun.
- kelikatan dinamik.
, di mana
ialah ketumpatan gas,
- kelajuan purata aritmetik molekul,
ialah laluan bebas purata molekul.

Pekali kinematik kelikatan.

Parameter gas kritikal: Тcr, Рcr.

Suhu kritikal ialah suhu di atasnya, pada sebarang tekanan, gas tidak boleh dipindahkan ke keadaan cecair. Tekanan yang diperlukan untuk mencairkan gas pada suhu kritikal dipanggil tekanan kritikal. Diberi parameter gas. Parameter yang diberikan ialah kuantiti tanpa dimensi yang menunjukkan berapa kali parameter sebenar keadaan gas (tekanan, suhu, ketumpatan, isipadu tertentu) adalah lebih besar atau kurang daripada yang kritikal:

Pengeluaran lubang bawah tanah dan penyimpanan gas bawah tanah.

Ketumpatan gas: mutlak dan relatif.

Ketumpatan gas adalah salah satu ciri yang paling penting. Bercakap tentang ketumpatan gas, biasanya bermaksud ketumpatannya dalam keadaan normal (iaitu, pada suhu dan tekanan). Di samping itu, ketumpatan relatif gas sering digunakan, yang bermaksud nisbah ketumpatan gas tertentu kepada ketumpatan udara di bawah keadaan yang sama. Adalah mudah untuk melihat bahawa ketumpatan relatif gas tidak bergantung pada keadaan di mana ia terletak, kerana, mengikut undang-undang keadaan gas, isipadu semua gas berubah dengan perubahan tekanan dan suhu dalam keadaan yang sama. cara.

Ketumpatan mutlak gas ialah jisim 1 liter gas dalam keadaan normal. Biasanya untuk gas ia diukur dalam g / l.

ρ = m (gas) / V (gas)

Jika kita mengambil 1 mol gas, maka:

dan jisim molar gas boleh didapati dengan mendarab ketumpatan dengan isipadu molar.

Ketumpatan relatif D ialah nilai yang menunjukkan berapa kali gas X lebih berat daripada gas Y. Ia dikira sebagai nisbah jisim molar gas X dan Y:

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

Selalunya, ketumpatan relatif gas untuk hidrogen dan untuk udara digunakan untuk pengiraan.

Ketumpatan gas relatif X untuk hidrogen:

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

Udara adalah campuran gas, jadi hanya jisim molar purata boleh dikira untuknya.

Nilainya diambil sebagai 29 g/mol (berdasarkan anggaran komposisi purata).
Jadi:
D melalui udara. = M (gas X) / 29

Ketumpatan gas B (pw, g / l) ditentukan dengan menimbang (mv) kelalang kaca kecil isipadu yang diketahui dengan gas (Rajah 274, a) atau piknometer gas (lihat Rajah 77), menggunakan formula

di mana V ialah isipadu kon (5 - 20 ml) atau piknometer.

Kon itu ditimbang dua kali: mula-mula dipindahkan dan kemudian diisi dengan gas yang sedang disiasat. Dengan perbezaan nilai 2 jisim yang diperolehi, jisim gas mv, g didapati. Apabila mengisi kon dengan gas, tekanannya diukur, dan apabila menimbang, suhu ambien, yang diambil sebagai suhu gas dalam kon. Nilai p dan T gas yang ditemui memungkinkan untuk mengira ketumpatan gas dalam keadaan normal (0 °C; kira-kira 0.1 MPa).

Untuk mengurangkan pembetulan kehilangan jisim kon dengan gas di udara apabila ia ditimbang sebagai bekas, kon tertutup dengan isipadu yang sama diletakkan pada lengan balok neraca yang lain.

nasi. 274. Peranti untuk menentukan ketumpatan gas: kon (a) dan cecair (b) dan merkuri (c) effuiometer

Permukaan kon ini dirawat (dibersihkan) setiap kali dengan cara yang sama seperti yang ditimbang dengan gas.

Semasa proses pemindahan, kon dipanaskan sedikit, meninggalkannya disambungkan ke sistem vakum selama beberapa jam, kerana udara dan kelembapan yang tinggal sukar dikeluarkan. Kon yang dikosongkan mungkin berubah isipadu disebabkan oleh pemampatan dinding oleh tekanan atmosfera. Kesilapan dalam menentukan ketumpatan gas ringan daripada pemampatan tersebut boleh mencapai 1%. Dalam sesetengah kes, ketumpatan relatif dv juga ditentukan untuk gas, iaitu nisbah ketumpatan gas p yang diberikan kepada ketumpatan gas lain, dipilih sebagai p0 piawai, diambil pada suhu dan tekanan yang sama:

di mana Mv dan Mo adalah, masing-masing, jisim molar gas B yang disiasat dan piawai, contohnya, udara atau hidrogen, g / mol.

Untuk hidrogen M0 = 2.016 g/mol, oleh itu

Daripada nisbah ini, anda boleh menentukan jisim molar gas, jika kita menganggapnya sebagai ideal.

Kaedah cepat untuk menentukan ketumpatan gas adalah untuk mengukur tempoh aliran keluarnya dari orifis kecil di bawah tekanan, yang berkadar dengan halaju aliran keluar.


di mana τv dan τo ~ masa aliran keluar gas B dan udara, masing-masing.

Pengukuran ketumpatan gas dengan kaedah ini dijalankan dengan jalur effusiometer (Rajah 274.6) - silinder lebar b kira-kira 400 mm tinggi, di dalamnya terdapat sebuah vesel 5 dengan pangkalan 7 dilengkapi dengan lubang untuk salur masuk dan salur keluar cecair. Kapal 5 mempunyai dua markah M1 dan M2 untuk membaca isipadu gas, yang masanya diperhatikan. Injap 3 berfungsi untuk memasukkan gas, dan injap 2 - untuk melepaskan melalui kapilari 1. Termometer 4 mengawal suhu gas.

Penentuan ketumpatan gas dengan kelajuan luputnya dilakukan seperti berikut. Silinder b diisi dengan cecair, di mana gas hampir tidak larut, supaya bekas 5 juga diisi di atas tanda M2. Kemudian, melalui paip 3, cecair diperah keluar dari bekas 5 oleh gas yang dikaji di bawah tanda M1, dan semua cecair harus kekal di dalam silinder. Selepas itu, setelah menutup injap 3, injap 2 dibuka dan gas berlebihan dibenarkan keluar melalui kapilari 1. Sebaik sahaja cecair mencapai tanda M1, jam randik dihidupkan. Cecair, menyesarkan gas, secara beransur-ansur naik ke tanda M2. Pada masa meniskus cecair menyentuh tanda M2, jam randik dimatikan. Eksperimen diulang 2-3 kali. Operasi yang sama dijalankan dengan udara, membasuh kapal dengan teliti 5 dengannya dari sisa-sisa gas ujian. Pemerhatian yang berbeza mengenai tempoh aliran keluar gas tidak boleh berbeza lebih daripada 0.2 - 0.3 s.

Jika adalah mustahil untuk memilih cecair untuk gas yang dikaji di mana ia akan larut sedikit, meter efusi merkuri digunakan (Rajah 274, c). Ia terdiri daripada bekas kaca 4 dengan ayam tiga hala 1 dan bekas lonjakan 5 diisi dengan merkuri. Kapal 4 terletak di dalam bekas kaca 3, yang berfungsi sebagai termostat. Gas dimasukkan melalui injap 1 ke dalam vesel 4, menyesarkan merkuri di bawah tanda M1. Gas atau udara ujian dilepaskan melalui kapilari 2, menaikkan vesel meratakan 5. Alat yang lebih sensitif untuk menentukan ketumpatan gas ialah hidrometer gas Stok (Rajah 275, a) dan penimbang gas

Stock Alfred (1876-1946) - ahli kimia dan penganalisis bukan organik Jerman.

Dalam hidrometer Stok, satu hujung tiub kuarza ditiup ke dalam bola berdinding nipis 1 dengan diameter 30 - 35 mm, diisi dengan udara, dan satu lagi ditarik ke dalam rambut 7. Batang besi kecil 3 dirapatkan dihimpit di dalam tiub.

nasi. 275. Hidrometer batang (a) dan gambar rajah pemasangan (b)

Hujung potongan dengan bola terletak pada sokongan kuarza atau batu akik. Tiub dengan bola diletakkan di dalam bekas kuarza 5 dengan penyumbat bulat yang digilap. Di luar bekas itu terdapat solenoid 6 dengan teras besi. Dengan bantuan arus pelbagai kekuatan yang mengalir melalui solenoid, kedudukan rocker arm diselaraskan dengan bola supaya rambut 7 menghala tepat ke penunjuk sifar 8. Kedudukan rambut diperhatikan menggunakan teleskop atau mikroskop. .

Hidrometer batang dikimpal pada tiub 2 untuk menghilangkan sebarang getaran.

Bola dan tiub berada dalam keseimbangan untuk ketumpatan tertentu gas sekeliling. Jika dalam vesel 5 satu gas digantikan dengan yang lain pada tekanan tetap, maka keseimbangan akan terganggu akibat perubahan ketumpatan gas. Untuk memulihkannya, adalah perlu sama ada untuk menarik rod 3 ke bawah dengan elektromagnet 6 apabila ketumpatan gas berkurangan, atau biarkan ia naik ke atas apabila ketumpatan meningkat. Kekuatan arus yang mengalir melalui solenoid, apabila keseimbangan dicapai, adalah berkadar terus dengan perubahan ketumpatan.

Alat ini ditentukur untuk gas yang diketahui ketumpatannya. Ketepatan hidrometer Rod ialah 0.01 - 0.1%, sensitiviti adalah kira-kira DO "7 g, julat pengukuran adalah dari 0 hingga 4 g / l.

Pemasangan dengan hidrometer Rod. Hidrometer batang / (Rajah-275.6) dipasang pada sistem vakum supaya ia tergantung pada tiub 2 seperti pada spring. Siku 3 tiub 2 direndam dalam bekas Dewar 4 dengan campuran penyejukan yang membolehkan mengekalkan suhu tidak lebih tinggi daripada -80 o C untuk pemeluwapan wap merkuri, jika pam merkuri resapan digunakan untuk mencipta vakum dalam hidrometer. Injap 5 menyambungkan hidrometer kepada kelalang yang mengandungi gas yang sedang disiasat. Perangkap melindungi pam resapan daripada pendedahan kepada gas ujian, dan lekapan 7 berfungsi untuk melaraskan tekanan dengan halus. Keseluruhan sistem disambungkan kepada pam resapan melalui tiub.

Isipadu gas diukur menggunakan beret gas yang ditentukur (lihat Rajah 84) dengan jaket air yang dikawal secara termostatik. Untuk mengelakkan pembetulan bagi fenomena kapilari, gas 3 dan pampasan 5 buret dipilih dengan diameter yang sama dan diletakkan bersebelahan dalam jaket terkawal termostatik 4 (Rajah 276). Merkuri, gliserin dan cecair lain yang kurang melarutkan gas yang dikaji digunakan sebagai cecair penghalang.

Kendalikan peranti ini seperti berikut. Mula-mula, isi buret dengan cecair ke paras di atas paip 2, naikkan bekas b. Kemudian buret gas disambungkan kepada sumber gas dan ia dimasukkan, menurunkan kapal b, selepas itu injap 2 ditutup. Untuk menyamakan tekanan gas dalam buret 3 dengan tekanan atmosfera, bejana b dirapatkan dengan buret dan ditetapkan pada ketinggian sedemikian rupa sehingga menisci merkuri dalam pampasan 5 dan gas 3 buret berada pada tahap yang sama. Oleh kerana buret pemampasan berkomunikasi dengan atmosfera (hujung atasnya terbuka), dengan kedudukan meniskus ini, tekanan gas dalam buret gas akan sama dengan tekanan atmosfera.

Pada masa yang sama, tekanan atmosfera diukur menggunakan barometer dan suhu air dalam jaket 4 menggunakan termometer 7.

Isipadu gas yang ditemui dibawa ke keadaan normal (0 ° C; 0.1 MPa) menggunakan persamaan untuk gas ideal:

V0 dan V ialah isipadu (l) gas yang dikurangkan kepada keadaan normal dan isipadu gas yang diukur pada suhu t (°C), masing-masing; p - tekanan atmosfera pada masa mengukur isipadu gas, torr.

Jika gas mengandungi wap air atau sebelum mengukur isipadu dalam bekas di atas air atau larutan akueus, maka isipadunya dibawa ke keadaan normal, dengan mengambil kira tekanan wap air p1 pada suhu eksperimen (lihat Jadual 37) :

Persamaan digunakan jika tekanan atmosfera semasa mengukur isipadu gas secara relatifnya hampir kepada 760 Torr. Tekanan gas sebenar sentiasa kurang daripada gas ideal disebabkan oleh interaksi molekul. Oleh itu, dalam nilai didapati isipadu gas, pembetulan untuk ketidaksempurnaan gas, yang diambil dari buku rujukan khas, diperkenalkan.

Kementerian Pendidikan dan Sains Persekutuan Rusia

Institusi Pendidikan Bajet Negeri Persekutuan Pendidikan Profesional Tinggi

Universiti Minyak dan Gas Negeri Rusia dinamakan sempena A.I. I.M. Gubkin"

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

PENENTUAN KEPADAT GAS

Garis panduan untuk pelaksanaan kerja makmal dalam disiplin "Teknologi operasi telaga gas" dan "Pembangunan dan pengendalian medan gas dan kondensat gas" untuk pelajar kepakaran:

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

Di bawah pengarang Profesor A.I. Ermolaeva

Moscow 2012

Penentuan ketumpatan gas.

Garis panduan kerja makmal / A.N. Timashev,

T.A. Berkunova, E.A. Mammadov - M.: Universiti Minyak dan Gas Negeri Rusia dinamakan sempena I.M. Gubkina, 2012.

Kaedah untuk penentuan makmal ketumpatan gas digariskan. Ia berdasarkan GOST semasa 17310 - 2002.

Arahan berkaedah bertujuan untuk pelajar universiti kepakaran minyak dan gas: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.

Penerbitan itu disediakan di Jabatan Pembangunan dan Operasi Gas dan Gas

deposit zokondensat.

Dicetak dengan keputusan suruhanjaya pendidikan dan metodologi fakulti

ladang minyak dan gas botki.

Pengenalan……………………………………………………………….

Definisi Asas……………………………………………….

Ketumpatan gas asli pada tekanan atmosfera…………..

Ketumpatan relatif gas …………………………………………….

Ketumpatan gas asli pada tekanan dan suhu……….

Kaedah makmal untuk menentukan ketumpatan gas asli….

Kaedah piknometrik……………………………………………………

Formula pengiraan…………………………………………………………..

Prosedur penentuan ketumpatan…………………………………………

Pengiraan ketumpatan gas……………………………………………………

Penentuan ketumpatan gas dengan kaedah aliran keluar…………………..

Terbitan hubungan untuk menentukan ketumpatan ha-

belakang…………………………………………………………………………..

2.2.2. Susunan kerja………………………………………….

2.2.3. Pemprosesan hasil pengukuran…………………………………………..

Soalan ujian………………………………………………..

Kesusasteraan……………………………………………………………….

Lampiran A………………………………………………………………

Lampiran B……………………………………………………………….

Lampiran B………………………………………………………………

pengenalan

Sifat fizikal gas asli dan kondensat hidrokarbon digunakan

digunakan pada peringkat reka bentuk, pembangunan dan pembangunan bidang

ketumpatan gas asli, dan dalam analisis dan kawalan pembangunan lapangan,

operasi sistem untuk mengumpul dan menyediakan produk daripada telaga kondensat gas dan gas. Salah satu sifat fizikal utama yang perlu dikaji ialah ketumpatan gas bagi mendapan.

Oleh kerana komposisi gas medan gas asli adalah kompleks,

terdiri daripada hidrokarbon (alkana, sikloalkana dan arena) dan bukan hidrokarbon

komponen (nitrogen, helium dan gas nadir bumi lain, serta komponen berasid

nites H2 S dan CO2), terdapat keperluan untuk penentuan ketumpatan makmal

gas sti.

Arahan metodologi ini membincangkan kaedah pengiraan untuk menentukan

penentuan ketumpatan gas mengikut komposisi yang diketahui, serta dua kaedah makmal untuk menentukan ketumpatan gas: piknometrik dan kaedah aliran melalui kapilari

1. Definisi asas

1.1. Ketumpatan gas asli pada tekanan atmosfera

Ketumpatan gas adalah sama dengan jisim M yang terkandung dalam unit isipadu v bahan itu

va. Bezakan ketumpatan gas pada n P normal 0.1013 MPa, T 273K dan

standard dengan R 0.1013MPa, T 293K

dalam keadaan, serta pada sebarang tekanan

leniya Р dan suhu Т Р,Т.

berat molekul yang diketahui

ketumpatan dalam keadaan normal ialah

di bawah keadaan standard

Di mana M ialah berat molekul gas, kg/kmol; 22.41 dan 24.04, m3 / kmol - isipadu molar gas, masing-masing, pada normal (0.1013 MPa, 273 K) dan standard

(0.1013 MPa, 293 K) keadaan.

Bagi gas asli yang terdiri daripada komponen hidrokarbon dan bukan hidrokarbon (berasid dan lengai), berat molekul ketara M hingga

ditentukan oleh formula

êã/ êì î ëü,

di mana M i ialah berat molekul komponen ke-i, kg/kmol, n i ialah peratusan molar komponen ke-i dalam campuran;

k ialah bilangan komponen dalam campuran (gas asli).

Ketumpatan gas asli cm adalah sama dengan

pada 0.1 MPa dan 293 K

pada 0.1 MPa dan 293 K

i ialah ketumpatan komponen ke-i pada 0.1 MPa dan 293 K.

Data mengenai komponen individu ditunjukkan dalam jadual 1.

Penukaran ketumpatan di bawah keadaan suhu dan tekanan yang berbeza

0.1013 MPa (101.325 kPa) dalam Lampiran B.

1.2. Ketumpatan gas relatif

Dalam amalan pengiraan kejuruteraan, konsep relatif

ketumpatan nye, sama dengan nisbah ketumpatan gas kepada ketumpatan udara pada nilai tekanan dan suhu yang sama. Biasanya, keadaan biasa atau standard diambil sebagai rujukan, manakala ketumpatan udara adalah

bertanggungjawab berjumlah 0 1.293 kg / m 3 dan 20 1.205 kg / m 3. Kemudian saudara

Ketumpatan gas asli adalah sama dengan

1.3. Ketumpatan gas asli pada tekanan dan suhu

Ketumpatan gas untuk keadaan dalam takungan, lubang telaga, gas

wayar dan peranti pada tekanan dan suhu yang sesuai menentukan

dikira mengikut formula berikut

di mana P dan T ialah tekanan dan suhu di tempat di mana ketumpatan gas dikira; 293 K dan 0.1013 MPa - keadaan piawai apabila ditemui cm;

z ,z 0 ialah pekali kebolehmampatan gas, masing-masing, pada Р dan Т dan

di bawah keadaan piawai (nilai z 0 = 1).

Cara paling mudah untuk menentukan faktor supermampat z ialah kaedah grafik. Kebergantungan z pada parameter yang diberikan ialah

diletakkan dalam Rajah. satu.

Untuk gas satu komponen (gas tulen), parameter yang diberikan ditentukan

dibahagikan dengan formula

dan T c ialah parameter kritikal bagi gas.

Untuk gas berbilang komponen (asli), pra-kira

tekanan dan suhu pseudokrit mengikut kebergantungan

T nskn iT ci /100,

dan T c ialah parameter kritikal bagi komponen ke-i gas.

Oleh kerana komposisi gas asli ditentukan untuk butana C4 H10

atau heksana C6 H14

inklusif, dan semua komponen lain digabungkan menjadi baki (komponen pseudo

komponen) C5+ atau C7+, dalam kes ini, parameter kritikal ditentukan oleh formula

Pada 100 M dengan 5 240 dan 700d dengan 5 950,

М с 5 ialah berat molekul С5+ (С7+) kg/kmol;

d c 5 ialah ketumpatan С5+ (С7+) pseudo-komponen, kg/m3.

Hubungan antara M s

ditemui oleh formula Craig

Jadual 1

Penunjuk komponen gas asli

Penunjuk

Komponen

Jisim molekul,

M kg/kmol

Ketumpatan, kg/m3 0.1

Ketumpatan, kg/m3 0.1

Plot relatif-

isipadu kritikal,

dm3 /kmol

tekanan kritikal,

Perangai kritikal-

Mampatan kritikal

jambatan, zcr

Faktor asentrik

Rajah 1 - Kebergantungan faktor supermampat z pada parameter yang diberi Ppr dan Tpr

2. Kaedah makmal untuk menentukan ketumpatan gas asli

2.1. Kaedah piknometrik

Kaedah piknometrik ditubuhkan oleh standard GOST 17310-2002, mengikut

yang menentukan ketumpatan (ketumpatan relatif) gas dan campuran gas.

Intipati kaedah terletak pada menimbang piknometer kaca dengan isipadu 100-200 cm3 secara bersiri dengan udara kering dan kering.

gas seterusnya pada suhu dan tekanan yang sama.

Ketumpatan udara kering adalah nilai rujukan. Mengetahui isipadu dalaman piknometer, adalah mungkin untuk menentukan ketumpatan gas asli komposisi yang tidak diketahui

(gas ujian). Untuk melakukan ini, isipadu dalaman piknometer (“nombor air”) ditentukan secara awal dengan menimbang piknometer secara bergilir-gilir dengan udara kering dan air suling, yang ketumpatannya diketahui. Kemudian timbang-

piknometer yang diisi dengan gas yang disiasat dijahit. Perbezaan antara jisim piknometer dengan gas ujian dan piknometer dengan udara, dibahagikan dengan nilai isipadu piknometer ("nombor air") ditambah kepada nilai ketumpatan udara kering,

yang merupakan ketumpatan akhir bagi gas yang dikaji.

Terbitan formula pengiraan ditunjukkan di bawah.

2.1.1. Formula pengiraan

Ketumpatan gas asli ditentukan oleh kaedah piknometrik berdasarkan hubungan berikut:

d ialah ketumpatan gas dalam keadaan pengukuran, g/dm3 kg;

vz – ketumpatan udara di bawah syarat ukuran, g/dm3 kg;

Mg ialah jisim gas dalam piknometer, g;

Mvz ialah jisim udara dalam piknometer, g;