Плотность газа: абсолютная и относительная.

Вопросы: Состав и физико-химические свойства природных газов, их классификация. Газовые смеси, плотность газов, состав газовой смеси. Парциальные давление и объём в смеси идеальных газов. Аналитические методы расчета физических свойств природных газов. Вязкость газа

Состав и физико-химические свойства природных газов. Классификация природных газов

Природные газы, добываемые из чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений, состоят из углеводородов гомологического ряда метана (С n Н 2n+2), а также неуглеводородных компонентов: азота (N 2), углекислого газа (СО 2), сероводорода (H 2 S), редкоземельных (инертных) газов (гелия, аргона, криптона, ксенона), ртути. Число углеродных атомов n в молекуле углеводородов может достигать 17 и более.

Метан (СН 4), этан (С 2 Н 6) и этилен (С 2 Н 4) при нормальных условиях (Р = 0,1 МПа и T = 273 К) являются реальными газами. Пропан (С 3 Н 8), пропилен (С 3 Н 6), изобутан (i-C 4 H 10), нормальный бутан (n-С 4 Н 10), бутилены C 4 Н 8) при атмосферных условиях находятся в парообразном (газообразном) состоянии, при повышенных давлениях - в жидком. Они входят в состав жидких (сжижаемых, сжиженных) углеводородных газов.

Углеводороды, начиная с изопентана (i-C 5 H 12) и более тяжелые (17 > n > 5) при атмосферных условиях находятся в жидком состоянии. Они входят в состав бензиновой фракции. Углеводороды, молекула которых состоит из 18 и более атомов углерода (отC 18 H 38), расположенных в одну цепочку, при атмосферных условиях находятся в твердом состоянии.

Природные газы подразделяются на три группы:

1. Сухой газ, свободный от тяжелых углеводородов, добываемый из чисто газовых месторождений.

2. Смесь сухого газа, пропанобутановой фракции (сжиженного газа) и газового бензина, добываемые вместе с нефтью.

3. Сухой газ и жидкий углеводородный конденсат, добываемые из газоконденсатных месторождений.

Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые маслянистые фракции.

Следует отметить, что в промышленности используются искусственные газы, полученные из твердых топлив (горючие сланцы, бурый уголь и пр.).

Газовые смеси. Плотность газов

Под плотностью, или объёмной массой, тела понимают отношение массы тела в состоянии покоя к его объёму.

Плотность газа в нормальных физических условиях (при 0,1013 МПа и 273 К) можно определить по формуле

(1)

где М - молекулярная масса.

Если плотность газа задана при давлении 0,1013 МПа, то пересчёт её на другое давление (при той же температуре) для идеального газа проводится по формуле

(2)

где Р – давление, МПа.

Часто для характеристики газа применяют относительную плотность его по воздуху при нормальных условиях (0,1013 МПа и 273 К)

(3)

Коммерческие расчёты в газовой промышленности проводят при стандартных физических условиях - 0,1013 МПа и 293 К.

Состав газовой смеси

Газовые смеси (как и смеси жидкостей и паров) характеризуются массовыми или молярными концентрациями компонентов. Объёмный состав газовой смеси примерно совпадает с молярным, так как объёмы 1 кмоля идеальных газов при одинаковых физических условиях по закону Авогадро имеют одно и то же численное значение, в частности при 273 К и 0,1013 МПа составляют 22,41 м 3 .

Для характеристики газовой смеси следует знать её среднюю молекулярную массу, среднюю плотность (в кг/м 3) или относительную плотность по воздуху.

Если известен молярный состав смеси в процентах, то среднюю молекулярную массу вычисляют по формуле

где у 1 , у 2 , ...,у n -молярные (объёмные) доли компонентов, %;

M l , М 2 , ..., M n - молекулярные массы компонентов.

Если задан массовый состав смеси, то её среднюю молекулярную массу определяют по формуле

(5)

где g 1 ,g 2 , ...,g n -массовые доли компонентов, %.

Плотность смеси ρ см определяется по вычисленному значению средней молекулярной массы М см по формуле, аналогичной (1)

(6)

Относительную плотность смеси вычисляют по формуле

(7)

где ρ cм и ρ в - плотности соответственно смеси и воздуха при 273 К и 0,1013 МПа.

Парциальные давление и объём компонента в смеси идеальных газов

Смеси идеальных газов характеризуются аддитивностью парциальных давлений и парциальных объёмов. Это означает, что каждый газ в смеси идеальных ведет себя так, как если бы в данном объёме он был бы один.

Парциальное давление газа - давление газа, входящего в состав газовой смеси, которое он оказывал бы, занимая один весь объём смеси и находясь при неизменных первоначальных объёме и температуре.

Парциальный объём - объём, который занимал бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он находился при тех же давлении и температуре, что и вся смесь.

Аддитивность парциальных давлений выражается законом Дальтона, согласно которому

(8)

где р - общее давление смеси газов;

p i - парциальное давление i-го компонента в смеси;

(9)

(10)

где n i - число молей i-го компонента в смеси;

N - общее число молей смеси;

у i - n i / N - молярная доля i-го компонента в смеси.

Таким образом, парциальное давление компонента р i в смеси идеальных газов равно произведению его молярной доли в смесиy i на общее давление смеси газовр .

Аддитивность парциальных объёмов компонентов газовой смеси выражается законом Амага, согласно которому

(11)

где V - общий объём смеси;

V i , - парциальный объём i-го компонента в смеси.

(12)


(13)

Таким образом, парциальный объём компонента в смеси идеальных газов; V i - равен произведению его молярной долиу i в смеси на общий объёмV смеси газов.

Аналитические методы расчета физических свойств природных газов

Для определения многих физических свойств природных газов используют уравнение состояния - аналитическую зависимость между параметрами, описывающими изменение

простого или сложного вещества (давление, объём и температура).

Клапейрон и Менделеев предложили следующее уравнение состояния идеальных газов:

(14)

где р - абсолютное давление. Па;

V - объём, м 3 ;

G - масса вещества, кг;

Т - абсолютная температура, К;

R - удельная газовая постоянная, Дж/(кг К).

Идеальным называется газ, собственный объём молекул, которого пренебрежимо мал по сравнению с объёмом, занимаемым газом, и когда отсутствует взаимодействие между молекулами.

С термодинамической точки зрения идеальным называется газ, для которого справедливо равенство

(15)

где Е - внутренняя энергия парообразования, Дж/моль или

(16)

где z - коэффициент отклонения реального газа от закона идеального.

Экспериментальная проверка уравнения (14), проведенная многими исследователями, показала, что изменение свойств реальных газов при высоких давлениях нельзя описать зависимостью (16).

Голландский физик Ван-дер-Ваальс в 1879 г. предложил учесть собственный объём молекул газа и силы их взаимного притяжения посредством введения дополнительных членов в уравнение Клапейрона - Менделеева:

(17)

где v - V / G - удельный объем газа, м 3 /кг;

а/v 2 - константа сцепления молекул. Па;

b - поправка на собственный объём молекул, м 3 .

В уравнении (17) слагаемое а/v 2 , выражает внутреннее давление, которое является как бы равнодействующей сил притяжения всех молекул в объёмеV . Оно прибавляется к внешнему давлению. Это уравнение приближенное.

В соотношениях для критического состояния вещества

(18)

коэффициенты a иb выражаются через критическое давлениер кр и критическую температуруТ кр следующим образом:

;
(19)

Ван-дер-Ваальс нашел, что поправка b на собственный объём молекул, имеющих шарообразную форму, равна учетверённому объёму молекул.

Уравнение (17) приближенное. Коэффициенты а иb в действительности являются сложными функциями объёма, температуры, формы молекул газа.

Критическая температура чистого вещества - это максимальная температура, при которой жидкая и паровая фазы могут сосуществовать в равновесии, или та температура, при которой средняя молекулярная кинетическая энергия становится равной потенциальной энергии притяжения молекул. При более высокой температуре существование жидкой фазы невозможно.

Давление паров вещества при критической температуре называется критическим давлением, а объём вещества, отнесенный к одному молю или другой единице массы вещества, называется критическим удельным объёмом. Критической принято называть такую температуру, выше которой газ под действием давления любого значения не может быть обращен в жидкость.

На рис. 1. приведена зависимость давления (упругости насыщенных паров) чистых веществ от температуры. Эта зависимость более точно описывает изменение свойств реальных газов при давлениях до 10 МПа и температурах от 283 до 293 К, но она не может численно описывать изменение, свойств многокомпонентных смесей месторождений природных газов.

Рисунок 1. Зависимость давления (упругости насыщенных паров) чистых веществ от температуры

Давление, необходимое для сжижения газа при критической температуре, называется критическим. Кроме критического давления и критической температуры вводится понятие критического объёма, равного объёму одного моля газа при критических давлении и температуре. Для природных газов, представляющих собой смесь отдельных компонентов, значения Р кр и Т кр определяются как среднекритические (псевдокритические).

Средние критические давление и температуру смеси можно определить по формулам:

где х 1 , х 2 …х n - объёмные доли компонентов, входящих в состав газа;

- критические давления компонентов;

- критические температуры компонентов.

Следует отметить, что коэффициент сверхсжимаемости природной углеводородной смеси Z см можно определить по графической зависимости представленной на рисунке 1.2.

Если известна относительная плотность газа , то средние критические давление и температуру природного газа можно определить по графикам.При содержании в природном газеN 2 , СО 2 илиH 2 Sв значенияР кр иТ к р вводятся соответствующие поправки. Когда содержаниеN 2 ,CO 2 или Н 2 Sпревышает 15% об., вместо графиков для определенияР кр иТ к р следует пользоваться формулой (1.20).

Рис. 1.2. Значение коэффициента сверхсжимаемости z по данным Стэндинга и Катца

Для приближенных расчётов при изменении , от 0,5 до 0,9 значенияР кр иТ к р можно определить по формулам:

, МПа (21)

, К

Часто в расчётах, например, при определении вязкости и коэффициента сверхсжимаемости газа, пользуются так называемыми приведенными давлениями и температурами. Приведенными параметрами индивидуальных компонентов называют безразмерные величины, показывающие, во сколько раз действительные параметры состояния газа (давление, абсолютная температура, объём, плотность, коэффициент отклонения) больше или меньше критических:

Приведенным давлением Р пр называется отношение давления газаР к его критическому давлениюР кр

(22)

Приведенной температурой газа Т пр называется отношение абсолютной температуры газаТ к его критическому значению:

, (23)

Дальнейший прогресс науки и техники потребовал разработки более точного уравнения состояния природных газов, способного правильно описывать изменение их свойств при давлениях до 100 МПа и температурах до 573 К в процессах добычи газа и при давлениях до 20 МПа и низких температурах до 223 - 93 К (от минус 50 до минус180°С) в процессах переработки природных газов.

В решении этой проблемы выявились два направления:

1) введение поправочного коэффициента z в уравнение состояния идеального газа (1.17), учитывающего отклонение реального газа от идеального, т. е.pV == zRT

2) дополнение уравнения состояния идеального газа большим числом констант.

Одной из важнейших физических свойств газообразных веществ является значение их плотности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Плотность - это скалярная физическая величина, которая определяется как отношение массы тела к занимаемому им объему.

Данную величину обычно обозначают греческой буквой r или латинскими D и d . Единицей измерения плотности в системе СИ принято считать кг/м 3 , а в СГС - г/см 3 . Плотность газа - справочная величина, её обычно измеряют при н. у.

Зачастую, применительно к газам используют понятие «относительная плотность». Данная величина представляет собой отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму.

Например, при нормальных условиях масса диокисда углерода в объеме 1 л равна 1,98 г, а масса водорода в том же объеме и при тех же условиях - 0,09 г, откуда плотность диоксида углерода по водороду составит: 1,98 / 0,09 = 22.

Относительная плотность газа

Обозначим относительную плотность газа m 1 / m 2 буквой D. Тогда

Следовательно, молярная масса газа равна его плотности по отношению у другому газа, умноженной на молярную массу второго газа.

Часто плотности различных газов определяют по отношению к водороду, как самому легкому из всех газов. Поскольку молярная масса водорода равна 2,0158 г/моль, то в этом случае уравнение для расчета молярных масс принимает вид:

или, если округлить молярную массу водорода до 2:

Вычисляя, например, по этому уравнению молярную массу диоксида углерода, плотность которого по водороду, как указано выше равна 22, находим:

M(CO 2) = 2 × 22 = 44 г/моль.

Плотность газа в лабораторных условиях самостоятельно можно определить следующим образом: необходимо взять стеклянную колбу с краном и взвесить её на аналитических весах. Первоначальный вес - вес колбы, из которой откачали весь воздух, конечный - вес колбы, наполненной до конкретного давления исследуемым газом. Разность полученных масс следует разделить на объем колбы. Вычисленное значение и есть плотность газа в данных условиях.

p 1 /p N ×V 1 /m×m/V N = T 1 /T N ;

т.к. m/V 1 = r 1 и m/V N = r N , получаем, что

r N = r 1 ×p N /p 1 ×T 1 /T N .

В таблице ниже приведены значения плотностей некоторых газов.

Таблица 1. Плотность газов при нормальных условиях.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Относительная плотность газа по водороду - 27. Массовая доля элемента водорода в нем - 18,5%, а элемента бора - 81,5%. Определите формулу газа.
Решение Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Обозначим число атомов водорода в молекуле через «х», число атомов бора через «у».

Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов водорода и бора (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

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

Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения:

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.

Значит простейшая формула соединения водорода и бора имеет вид H 5 B 2 .

Значение молярной массы газа можно определить при помощи его плотности по водороду:

M gas = M(H 2) × D H2 (gas) ;

M gas = 2 × 27 = 54 г/моль.

Чтобы найти истинную формулу соединения водорода и бора найдем отношение полученных молярных масс:

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

M(H 5 B 2) = 5 ×Ar(H) + 2 × Ar(B) = 5 ×1 + 2 × 11 = 5 + 22 = 27 г/моль.

Это означает, что все индексы в формуле H 5 B 2 следует умножить на 2. Таким образом формула вещества будет иметь вид H 10 B 4 .
Ответ Формула газа - H 10 B 4

ПРИМЕР 2

Задание Вычислите относительную плотность по воздуху углекислого газа CO 2 .
Решение Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.

Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух - это смесь газов.

D air (CO 2) = M r (CO 2) / M r (air);

D air (CO 2) = 44 / 29 = 1,52.

M r (CO 2) = A r (C) + 2 ×A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.
Ответ Относительная плотность по воздуху углекислого газа равна 1,52.

отношение масс равных объемов сухого газа и сухого воздуха при одинаковых условиях по температуре и давлению. (Смотри: ГОСТ Р 51733-2001. Котлы газовые центрального отопления, оснащенные атмосферными горелками, номинальной тепловой мощностью до 70 квт. Требования безопасности и методы испытаний.)

Источник: "Дом: Строительная терминология", М.: Бук-пресс, 2006.

  • - См. Коэффициент плотности песка...

    Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

  • - англ. deprivation, relative; нем. Verelendung, relative. Недостаточное удовлетворение к.-л. потребности индивида или группы в сравнении с другими индивидами или группами. см. НЕРАВЕНСТВО СОЦИАЛЬНОЕ, ПАУПЕРИЗАЦИЯ...

    Энциклопедия социологии

  • - англ. truth, relative; нем. Wahrheit, relative. Истина, познаваемая в процессе мышления, к-рое отражает объект не полностью, а в известных пределах, условиях, отношениях, постоянно изменяющихся и развивающихся...

    Энциклопедия социологии

  • - величина, являющаяся мерой количественного соотношения статистических показателей и отображающая относительные размеры явлений...

    Энциклопедический словарь экономики и права

  • - А., при которой соляная кислота секретируется в небольших количествах и поэтому может не обнаруживаться в свободном...

    Большой медицинский словарь

  • - частота сердечных сокращений, нормальная для обычных условий или несколько повышенная, но не достигающая величины, характерной для данных конкретных условий...

    Большой медицинский словарь

  • - Г., характеризующаяся лишь снижением зрительных функций в области дефекта полей зрения, а не полным их выпадением...

    Большой медицинский словарь

  • - И., при которой радикальная операция невозможна, но не исключена возможность паллиативной операции...

    Большой медицинский словарь

  • - Н. в виде уменьшенного процентного содержания нейтрофильных гранулоцитов среди всех лейкоцитов...

    Большой медицинский словарь

  • - превышение одной точки над другой...

    Геологическая энциклопедия

  • - отношение разности максимального я естественного коэф. пористости к разности максимального и минимального коэф. пористости...

    Геологическая энциклопедия

  • - величина, определяемая отношением значений двух одноимённых фиэ. величин, например кпд, массовая или молярная доля, относит...

    Большой энциклопедический политехнический словарь

  • - "...28) "высота относительная" - высота, определяемая от выбранного уровня до объекта, относительно которого производится измерение;..." Источник: Приказ Министра обороны РФ N 136, Минтранса РФ N 42, Росавиакосмоса N 51 от 31.03...

    Официальная терминология

  • - "..."относительная величина" - безразмерное отношение величины к одноименной величине, принимаемой за исходную;..." Источник: Постановление Правительства РФ от 31.10...

    Официальная терминология

  • - "...: отношение плотности анализируемого эфирного масла к плотности воды..." Источник: " ПРОДУКЦИЯ И СЫРЬЕ ЭФИРНОМАСЛИЧНОЕ, ТРАВЯНИСТОЕ И ЦВЕТОЧНОЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ...

    Официальная терминология

  • - "...Относительная плотность газа: отношение масс равных объемов сухого газа и сухого воздуха при одинаковых температуре и давлении..." Источник: " ГОСТ Р 51377-99. Государственный стандарт Российской Федерации...

    Официальная терминология

"относительная плотность газа" в книгах

Относительная география

Из книги Записки из рукава автора Вознесенская Юлия

Относительная география «А далеко на севере, в Париже…» Когда-то эти пушкинские слова из «Дон-Жуана» меня околдовали. Это было фантастично: на севере и вдруг в Париже. Как-то я писала работу о первом фильме Клода Лелюша. Дошла до эпизода, где героиня тоскует о герое,

Относительная романтика

Из книги Человек, который был Богом. Скандальная биография Альберта Эйнштейна автора Саенко Александр

Относительная романтика Через несколько дней Милева примчалась к Эйнштейну. Бросив все, она спешила на встречу с любимым. Альберт встретил ее на вокзале. После радостной встречи и прогулки под знойным июльским солнцем уже на закате они отправились домой.Милева, узнав о

6. Относительная действительность

Из книги Способы создания миров автора Автор неизвестен

6. Относительная действительность Не следует ли нам теперь возвратиться к здравомыслию от всего этого безумного умножения миров? Не должны ли мы прекратить речь о правильных версиях, как будто каждая их них была бы собственным миром или имела свой собственный мир, и

Плотность

Из книги Движение. Теплота автора Китайгородский Александр Исаакович

Плотность Что подразумевают, когда говорят: тяжелый как свинец, или легкий как пух? Ясно, что крупинка свинца будет легкой, и в то же время гора пуха обладает изрядной массой. Те, кто пользуется подобными сравнениями, имеют в виду не массу тел, а плотность вещества, из

Плотность

Из книги Удобрения и подкормки автора Петросян Оксана Ашотовна

Плотность Плотность – это масса единицы объема удобрения или тукосмеси, которая выражается в тоннах на один кубический метр. Плотность нужно учитывать при определении необходимости вместимости складов, тары. Если известна насыпная плотность минеральных удобрений, то

Относительная хронология

Из книги Археология. В начале автора Фаган Брайан М.

Относительная хронология Археологи имеют дело с двумя типами хронологий.1. Относительная хронология устанавливает хронологические взаимоотношения между памятниками и культурами.2. Абсолютная хронология (называемая иногда хронометрической хронологией) обращается к

Плотность

Из книги Энциклопедический словарь (П) автора Брокгауз Ф. А.

Плотность Плотность (densite, Dichtigkeit) – по самому происхождению слова, указывает на некоторое физическое свойство вещества, по которому количество вещества, помещающегося в единице объема, может быть различно (VII, 663). Хотя мы не имеем прямых средств для измерения П., тем не

Плотность

Из книги Универсальный энциклопедический справочник автора Исаева Е. Л.

Плотность Грамм-сила-секунда в квадрате на сантиметр в четвертой степени (980,665 ‘ 103 кг/м3)Килограмм-сила-секунда в квадрате на метр в четвертой степени (9,80665 кг/м3)Тонна-сила-секунда в квадрате на метр в четвертой степени (9,80665 ‘ Из книги Всё, что нужно знать о своих анализах. Самостоятельная диагностика и контроль за состоянием здоровья автора Пигулевская Ирина Станиславовна

Удельный вес (относительная плотность) Измерение удельного веса мочи позволяет судить о способности почек концентрировать и разводить мочу. Снижение концентрационной способности почек происходит одновременно со снижением других почечных функций.Для нормально

Относительная плотность мочи

Из книги Учимся понимать свои анализы автора Погосян Елена В.

Относительная плотность мочи Относительная плотность мочи (удельный вес) определяется концентрацией растворенных в ней веществ (белка, глюкозы, мочевины, солей натрия и др.). Показатели плотности утренней мочи, равные или превышающие 1,018, говорят о нормальной

ДА ЗДРАВСТВУЕТ ГАЗА! ДА ЗДРАВСТВУЕТ ГАЗА! Александр Проханов 21.11.2012

Из книги Газета Завтра 990 (47 2012) автора Завтра Газета

Газа непобедима Газа непобедима Александр Проханов 21.03.2012

Из книги Газета Завтра 958 (12 2012) автора Завтра Газета

Газа - сравнение относительной молекулярной или молярной массы одного газа с таким же показателем другого газа. Как правило, он определяется по отношению к самому легкому газу - водороду. Также часто газы сравнивают с воздухом.

Для того чтобы показать, какой газ выбирается для сравнения, перед символом относительной плотности исследуемого добавляют индекс, а само название записывают в скобках. Например, DH2(SO2). Это означает, что плотность была рассчитана по водороду. Читается это как «плотность оксида серы по водороду».

Чтобы рассчитать плотность газа по водороду, необходимо с помощью периодической таблицы определить молярные массы исследуемого газа и водорода. Если это хлор и водород, то показатели будут выглядеть так: M(Cl2) = 71 г/моль и M(H2) = 2 г/моль. Если плотность водорода разделить на плотность хлора (71:2), в результате получится 35,5. То есть хлор в 35,5 раз тяжелее, чем водород.

Относительная плотность газа от внешних условий никак не зависит. Это объясняется всеобщими законами состояния газов, которые сводятся к тому, что изменение температуры и давления не приводит к изменению их объема. При любых изменениях этих показателей измерения производятся совершенно одинаково.

Для определения плотности газа опытным путем понадобится колба, куда его можно будет поместить. Колбу с газом необходимо взвесить дважды: первый раз - откачав из нее весь воздух; второй - наполнив ее исследуемым газом. Также заранее необходимо измерить объем колбы.

Сначала нужно рассчитать разность масс и разделить ее на значение объема колбы. В результате получится плотность газа по заданным условиям. С помощью уравнения состояния можно высчитать нужный показатель при нормальных либо идеальных условиях.

Узнать плотность некоторых газов можно по сводной таблице, в которой есть готовые сведения. Если газ занесен в таблицу, то брать эту информацию можно без каких-либо дополнительных расчетов и использования формул. К примеру, плотность пара воды можно узнать по таблице свойств воды (Справочник Ривкина С.Л. и др.), ее электронному аналогу или с помощью программ типа WaterSteamPro и других.

Однако у разных жидкостей равновесие с паром наступает при различной плотности последнего. Это объясняется различием сил межмолекулярного взаимодействия. Чем выше оно, тем быстрее наступит равновесие (к примеру, ртуть). У летучих жидкостей (например, эфир) равновесие может наступить лишь при значительной плотности пара.

Плотность различных природных газов варьируется от 0,72 до 2,00 кг/м3 и выше, относительная - от 0,6 до 1,5 и выше. Самая высокая плотность у газов с наибольшим содержанием тяжелых углеводородов H2S, СО2 и N2, самая низкая - у сухих метановых.

Свойства определяются его составом, температурой, давлением и плотностью. Последний показатель определяется лабораторным путем. Он зависит от всех вышеназванных. Определить его плотность можно разными методами. Самый точный - взвешивание на точных весах в тонкостенном стеклянном баллоне.

Больше этого же показателя природных газов. В практике принимают это соотношение как 0,6:1. Статическое уменьшается быстрее по сравнению с газом. При давлении до 100 МПа плотность природного газа способна превышать 0,35 г/см3.

Установлено, что увеличение может сопровождаться увеличением температуры гидратообразования. Природный газ низкой плотности образовывает гидраты при более высокой температуре по сравнению с газами с повышенной плотностью.

В измерители плотности только начинают использоваться и остается еще много вопросов, которые связаны с особенностями их эксплуатации и проверки.

УРОК 8

Тема. Относительная плотность газов. Вычисление относительной плотности

Цели урока: раскрыть суть понятия «относительная плотность газов»; научить учащихся осуществлять расчеты относительной плотности газов, вычисление молярной массы по известной относительной плотностью; показать практическое значение этих расчетов.

Тип урока: усвоение новых знаний.

Формы работы: рассказ учителя, управляемая практика, самостоятельная работа.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, весы, колба объемом 0,250 мл с пробкой, установка для получения кислорода, карточки с заданиями.

II. Проверка домашнего задания, актуализация опорных знаний

1. Сверяем ответы в задачах, комментируем, отвечаем на вопросы учащихся.

2. Заполняем таблицу на доске и в тетрадях, проводя расчеты устно (условия нормальные).

Формулы для расчета записываем на доске:

Формула газа

Количество вещества

Молярная масса

Каким законом мы воспользовались, чтобы вычислить объем газов? (По Закону Авогадро)

III . Изложение нового материала

Рассказ учителя

С таблицы на доске видно, что одинаковое количество вещества различных газов занимает одинаковый объем, но имеет разную массу, как и разную молярну массу. То есть газы имеют разную плотность. Сравним плотности двух газов количеством вещества 1 моль при н. в.

Тогда соотношение плотностей:

Такое соотношение называют относительной плотностью газов и обозначают D . Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз один газ тяжелее или легче другого.

D = M 1 / M 2 ,

отсюда M 1 = D · M 2 .

Итак, за молярною массой известного газа можно определить плотность любого газа.

Демонстрация

1. Взвешиваем закрытую колбу с воздухом на весах.

2. Заполняем колбу кислородом, закупориваем и взвешиваем.

3. Вычисляем соотношение массы колбы с воздухом и кислородом, это и будет относительная плотность, поскольку объем колбы одинаков, а следовательно, и количество веществ одинакова.

4. M 2 (O 2) = 32 г/моль.

По формуле М1 = D · M 2 вычисляем молярну массу воздуха в комнате.

IV. Закрепление изученного материала

Управляемая практика

Вычислите относительную плотность карбон(ИV ) оксида с кислородом.

Ответ: 1,375.

Вычислите относительную плотность сульфур(ИV ) оксида SO 2 по водороду Н2.

(Ответ: 32)

Задача 3

Плотность неизвестного оксида Азота по водороду равна 38. Вычислите молярну массу этого оксида, определите его формулу.

2) Определяем формулу. Составим уравнение:

Ответ: N2O3; M (N2O3) = 76 г/моль.

Плотность метана с гелием равна 4. Вычислите молярну массу метана и выведите его формулу.

(Ответы: 16 г/моль; СН4)

Вычислите объем водорода, который взаимодействует с кислородом объемом 3 литра.

V (O 2 ) = 3 л

V (H 2 ) - ?

Для решения этой задачи мы воспользуемся следствием из закона Авогадро - законом объемных отношений: «Объемы газообразных веществ, участвующих в реакции, соотносятся между собой как соответствующие стехиометрические коэффициенты».

Уравнение реакции:

2Н2 + O 2 = 2Н2O

По уравнению: 2л 1л

По условию: хл 3 л

Составим пропорцию:

2/ x = 1/3;

Ответ: 6 л.

Задача 6

Вычислите объем хлора, вступившего в реакцию с водородом объемом 7 л. (Ответ: 7 л)

V. Домашнее задание

Проработать соответствующий параграф учебника, ответить на вопросы.

Творческое задание (домашняя практика). Самостоятельно решить задачи. Используя знания о газообразные вещества, составить и решить задачи, аналогичные задаче 2.



Похожие статьи