Khí ga. Khí lý tưởng

Khí tự nhiên hoá lỏng hoặc viết tắt LNG, vì nó được gọi theo thông lệ trong ngành năng lượng (tiếng Anh tương ứng. Khí tự nhiên hoá lỏng, abbr. LNG) là khí tự nhiên thông thường được làm mát đến -162 ° C (cái gọi là nhiệt độ hóa lỏng) để bảo quản và vận chuyển ở dạng lỏng. Khí hóa lỏng được lưu trữ ở điểm sôi, được duy trì do Bay hơi LNG. Phương pháp lưu trữ LNG này là do thực tế là mêtan, thành phần chính của LNG, nhiệt độ tới hạn là –83 ° C, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ môi trường, và không thể lưu trữ khí thiên nhiên hóa lỏng trong các bồn chứa áp suất cao (để tham khảo: nhiệt độ tới hạn đối với etan là + 32 ° C, đối với propan + 97 ° C). Để sử dụng, LNG được làm bay hơi về trạng thái ban đầu mà không có sự hiện diện của không khí. Tại ( đưa chất khí trở lại trạng thái hơi ban đầu) Từ một mét khối khí đốt hóa lỏng, khoảng 600 mét khối khí đốt tự nhiên thông thường được hình thành.

Nhiệt độ LPG

Nhiệt độ cực thấp của LNG làm cho nó chất lỏng đông lạnh. Theo nguyên tắc chung, các chất có nhiệt độ -100 ° C (-48 ° F) hoặc thậm chí thấp hơn được coi là đông lạnh và yêu cầu các công nghệ đặc biệt để xử lý. Để so sánh, nhiệt độ thấp nhất được ghi nhận trên Trái đất là -89,2 ° C (Nam Cực) và ở khu định cư -77,8 ° C (làng Oymyakon, Yakutia). Nhiệt độ đông lạnh của khí tự nhiên hóa lỏng có nghĩa là tiếp xúc với LNG có thể thay đổi các đặc tính của vật liệu tiếp xúc, sau đó sẽ trở nên giòn và mất đi độ bền và chức năng của chúng. Do đó, các công nghệ đặc biệt được sử dụng trong ngành công nghiệp LNG.

Thành phần hóa học của LNG

Dầu thô và khí tự nhiên là nhiên liệu hóa thạch được biết đến như "hydrocacbon" bởi vì chúng chứa sự kết hợp hóa học của các nguyên tử cacbon và hydro. Thành phần hóa học của khí thiên nhiên phụ thuộc vào nơi khí được sản xuất và xử lý. Khí tự nhiên hoá lỏngđại diện hỗn hợp metan, etan, propan và butan với một lượng nhỏ hydrocacbon nặng hơn và một số tạp chất, đặc biệt là phức nitơ và lưu huỳnh, nước, carbon dioxide và hydro sunfua, có thể tồn tại trong khí cấp, nhưng phải được loại bỏ trước đó. Mêtan là thành phần quan trọng nhất, thường, mặc dù không phải luôn luôn, hơn 85% theo khối lượng.

Mật độ LPG

Vì LNG là một hỗn hợp, mật độ khí tự nhiên hóa lỏng thay đổi một chút với thành phần thực tế của nó. Tỷ trọng của khí thiên nhiên hóa lỏng, thường nằm trong khoảng 430–470 kilôgam trên mét khối, và thể tích của nó xấp xỉ 1/600 của khí ở điều kiện khí quyển. Điều này làm cho nó nhẹ hơn khoảng một phần ba so với không khí. Một hệ quả khác của những thực tế này là LNG có tỷ trọng thấp hơn nước, cho phép nó nổi trên bề mặt trong trường hợp bị tràn và trở lại dạng hơi khá nhanh.

Các đặc tính khác của LNG

Khí thiên nhiên hóa lỏng không mùi, không màu, không ăn mòn, không cháy và không độc. LNG được lưu trữ và vận chuyển ở nhiệt độ cực thấp ở áp suất khí quyển (không có áp suất cao). Khi tiếp xúc với môi trường, LNG bay hơi nhanh chóng, không để lại dấu vết trên nước hoặc đất.

Trong của anh ấy hình thức mềm dẻo Khí đốt tự nhiên hóa lỏng không có khả năng phát nổ hoặc bắt lửa. Tại bay hơi khí tự nhiên có thể bốc cháy nếu nó tiếp xúc với nguồn cháy và nếu nồng độ hơi trong không khí từ 5 đến 15 phần trăm. Nếu nồng độ hơi khí nhỏ hơn 5% thì không đủ hơi để bắt lửa, còn nếu trên 15% thì môi trường thiếu oxi.

Lợi ích của LNG

1. Mật độ khí tăng lên hàng trăm lần, điều này làm tăng hiệu quả và sự thuận tiện trong lưu trữ, cũng như vận chuyển và tiêu thụ năng lượng.
2. Khí tự nhiên hoá lỏng - chất lỏng đông lạnh không độc hại, được bảo quản trong thùng cách nhiệt ở nhiệt độ –162 ° C. Khối lượng lớn LNG có thể được lưu trữ ở áp suất khí quyển.
3. Khả năng vận chuyển LNG xuyên lục địa bằng các phương tiện đặc biệt, cũng như vận chuyển bằng đường sắt và đường bộ trong các xe tăng.
4. Khí tự nhiên hóa lỏng giúp cho việc khí hóa các cơ sở ở xa các đường ống chính trên một khoảng cách xa bằng cách tạo ra một lượng dự trữ LNG trực tiếp tại hộ tiêu thụ, tránh việc xây dựng các hệ thống đường ống tốn kém.

Theo quan điểm của người tiêu dùng, lợi thế của khí thiên nhiên hóa lỏng, dựa trên nó, còn thể hiện ở chỗ LNG không chỉ là nguồn khí được vận chuyển qua các đường ống dẫn khí, mà còn là nguồn cung cấp NGL (phần lớn của hydrocacbon nhẹ- etan, propan, butan và pentanes), là một phần của LNG và được giải phóng từ LNG trong quá trình sự đổi mới. Các hydrocacbon này được sử dụng làm nguyên liệu thô hóa dầu và là nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường cho các phương thức vận tải khác nhau (cũng như trong cuộc sống hàng ngày). Trong sẽ là lựa chọn phân số Với 2 + hoặc Với 3 +. Khả năng vận chuyển NGL là một phần của khí thiên nhiên hóa lỏng, nó không chỉ hoạt động có lợi cho người tiêu dùng mà còn giải quyết các vấn đề của nhà sản xuất về vận chuyển NGL từ mỏ khí.

Khí đốt tự nhiên hóa lỏng là một chất an toàn, nhiên liệu thân thiện với môi trường với hiệu suất năng lượng cao và xếp hạng octan. Giá LNG với chi phí cho người tiêu dùng thấp hơn giá khí hóa lỏng, dầu mazut và thậm chí cao hơn giá nhiên liệu điêzen.

KHÍ GA. Thể khíđược gọi là trạng thái của vật chất trong đó lực tác dụng giữa các phân tử là vô cùng nhỏ và kích thước của bản thân các phân tử là không đáng kể so với khoảng trống giữa chúng. Giữa các va chạm, các phân tử khí chuyển động thẳng đều, hoàn toàn ngẫu nhiên. Khi được nung nóng và hiếm, tất cả các khí đều có xu hướng chuyển sang trạng thái giới hạn của cái gọi là lý tưởng, hoặc khí hoàn hảo.

TẠI khí lý tưởng lực giữa các phân tử bằng không, và thể tích của bản thân các phân tử bằng một phần nhỏ so với thể tích của không gian giữa các phân tử. Trạng thái của khí lý tưởng là giới hạn trạng thái pha loãng của vật chất mà tất cả các vật thể tự nhiên đều có xu hướng ở nhiệt độ đủ cao và áp suất đủ thấp; đây là ý nghĩa đặc biệt của trạng thái khí lý tưởng, hơn nữa, nó là khí dễ nghiên cứu nhất và do đó được nghiên cứu đầy đủ nhất. Chất lấp đầy không gian liên hành tinh ở trạng thái cực hiếm có thể được coi là ở trạng thái khí lý tưởng.

Áp suất khí (p) được xác định do tác động của các phân tử khí lên thành bình. Theo thuyết động năng, động năng trung bình của các phân tử khí tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. Trong lý thuyết động học, người ta chỉ ra rằng một khí lý tưởng tuân theo nghiêm ngặt phương trình trạng thái sau đây, liên quan đến ba tham số trạng thái: v, T và p, trong đó hai tham số độc lập và thứ ba là chức năng của chúng:

Phương trình này ( Phương trình Clapeyron) chứa ở dạng rõ ràng ba định luật cơ bản về trạng thái của khí lý tưởng:

1) Định luật Boyle-Mariotte. Ở nhiệt độ không đổi (T), tích (p ∙ v) của một lượng khí lý tưởng nhất định là một giá trị không đổi (p ∙ v \ u003d Const), tức là thể tích của một lượng khí lý tưởng (v) tỷ lệ nghịch với áp suất (p): các đường đẳng nhiệt của khí lý tưởng trong hệ tọa độ (v, p) là các hypebol đều có tâm là trục tọa độ.

2). Ở một (p) không đổi, thể tích của một lượng khí lý tưởng nhất định tăng tuyến tính theo nhiệt độ:

(v 0 - thể tích ở nhiệt độ \ u003d 0 ° C, α - hệ số nở của khí lý tưởng). Thay đổi (p) theo nhiệt độ tại v = Const tuân theo cùng một định luật:

(α) trong phương trình (3) - hệ số áp suất, về mặt số học bằng hệ số nở (α) trong phương trình (2) = 1 / 273,1 = 0,00367 - một giá trị không phụ thuộc vào bản chất của khí và giống nhau đối với mọi khí lý tưởng; p 0 - áp suất ở nhiệt độ \ u003d 0 ° C. Giới thiệu nhiệt độ tuyệt đối thay vì nhiệt độ

thay vào đó chúng ta tìm các phương trình (2) và (3):

3) Định luật Avogadro. Phương trình (1) cho thấy rằng hằng số khí R \ u003d p 0 ∙ v 0 / 273,1 tỷ lệ với thể tích bình thường v 0 bị chiếm bởi một lượng khí nhất định ở điều kiện bình thường (p 0 \ u003d 1 Atm và t 0 \ u003d 0 ° C \ u003d 273,1 ° K), tức là tỷ lệ thuận với mật độ khí ở điều kiện thường D 0. Theo định luật Avogadro, với cùng (p) và (T), tất cả các khí lý tưởng đều chứa ở thể tích bằng nhau (ví dụ, bằng v 0) một số phân tử bằng nhau. Ngược lại: một số phân tử bằng nhau (ví dụ, 1 mol phân tử 1 gam) của bất kỳ chất khí nào ở trạng thái lý tưởng đều chiếm cùng thể tích v 0 ở điều kiện thường, không phụ thuộc vào bản chất của chất khí (1 mol chất nào chứa N 0 = 6,06 ∙ 10 23 phân tử riêng lẻ - số Avogadro). Được tìm thấy với độ chính xác cao khối lượng mol bình thường m khí lý tưởng (V 0) bất kỳ bằng 22,412 lít / mol. Từ đây, bạn có thể tính số phân tử trong 1 cm 3 của bất kỳ khí lý tưởng nào ở điều kiện thường: n0 \ u003d 6,06 ∙ 10 23/10 3 ∙ 22,416 \ u003d 2,705 ∙ 10 19 cm 3 (số Loshmit). Sử dụng phương trình (1), định luật Avogadro được thể hiện ở chỗ hằng số khí R khi tính cho 1 mol khí bất kỳ sẽ bằng nhau, không phụ thuộc vào bản chất của khí. Điều đó. R là hằng số phổ quát có thứ nguyên [ Công việc]/[trọng lượng][nhiệt độ] và biểu thị công nở ra của 1 mol khí lý tưởng khi nó được nung nóng thêm 1 ° C ở p \ u003d Const:

đây là ý nghĩa vật lý của R.

tìm một giá trị số

Trong các đơn vị khác, giá trị R (trên 1 mol) là:

Ngoài ba định luật đã phân tích, từ phương trình (1) trạng thái của khí lý tưởng kết hợp với hai định luật nhiệt động lực học còn tuân theo các định luật cơ bản sau:

4) Định luật Joule. Một trong những phương trình tổng quát của nhiệt động lực học

Cùng với phương trình (1), các điều kiện sau để nội năng U của khí lý tưởng:

tức là, U của khí lý tưởng là một hàm duy nhất của T (định luật Joule); Trong quá trình giãn nở đẳng nhiệt của khí lý tưởng, tất cả nhiệt lượng hấp thụ được chuyển thành công bên ngoài, và trong quá trình nén đẳng nhiệt, tất cả công năng tiêu hao được chuyển thành nhiệt lượng tỏa ra.

5) Nhiệt dung của khí lý tưởng ở thể tích không đổi c v và ở áp suất không đổi c là hàm riêng của T. Nhiệt động lực học đưa ra phương trình tổng quát

nhưng đối với khí lý tưởng (p) và (v) phụ thuộc tuyến tính vào (T), theo định luật Gay-Lussac (4) và (5); do đó, phần bên phải của phương trình (9) chuyển thành 0 và

Nhiệt dung c p và c v không độc lập với nhau, nhưng liên quan đến khí lý tưởng theo một điều kiện đơn giản:

phát sinh từ định luật chất khí (R có thứ nguyên là nhiệt dung), tức là nếu c p và c v liên quan đến 1 mol khí lý tưởng, thì chúng chênh lệch nhau 2 (chính xác hơn là 1,986) - cal / mol ∙ độ

Trong lý thuyết động học, theo nguyên tắc phân bố đều năng lượng, người ta chấp nhận rằng đối với mỗi bậc tự do của phân tử khí thì có một năng lượng k 0 ∙ T / 2, và đối với 1 mol thì có

(k 0 \ u003d -R / N 0 là hằng số khí được tính cho 1 phân tử - Hằng số Boltzmann). Số bậc tự do (i) là số dạng cơ năng độc lập với nhau mà một phân tử khí có. Khi đó, năng lượng của 1 mol

(xấp xỉ, giả sử R = 2, c v = i, c p = i + 2).

Trong lý thuyết về chất khí, quan hệ c p / c v = γ đóng một vai trò quan trọng; từ phương trình (11) và (12):

Trong trường hợp đơn giản nhất khí monatomic(phân tử của nó gồm 1 nguyên tử thì khí và hơi của nhiều kim loại là khí gì) i là nhỏ nhất và bằng 3: toàn bộ năng lượng của phân tử bị giảm thành động năng của chuyển động tịnh tiến, có thể thực hiện được ba. phương vuông góc với nhau độc lập; sau đó

và γ có giá trị lớn nhất có thể là: γ = 5/3 = 1,667. Vì khí diatomic(H 2, O 2, N 2, CO và những chất khác) có thể được coi là I \ u003d 3 + 2 (hai phép quay quanh hai trục vuông góc nhau vuông góc với đường nối cả hai nguyên tử); thì c v = 4,96 ≈ 5, cр = 6,95 ≈ 7 và γ = 7/5 = 1,40. Vì khí triatomic(Н 2 O, СO 2, H 2 S, N 2 O) i = 3 + 3 (quay quanh ba trục vuông góc nhau) và c v = 5,96 ≈ 6, cр = 7,95 ≈ 7 và γ = 4/3 = 1,33.

Với sự phức tạp hơn nữa về cấu trúc của phân tử, tức là, với sự gia tăng i, c v và c p tăng, và γ = 1 + 2 / i và có xu hướng là 1. Bảng. 1 cho thấy rằng mọi thứ đã nói đều phù hợp tốt với dữ liệu thực nghiệm, rằng γ luôn> 1 và ≤1,667 và không thể = 1,50 (với i = 4).

Đối với khí đơn chất, c v và c p, theo lý thuyết, thực tế không thay đổi theo nhiệt độ (ví dụ, đối với Ar, giá trị của c v và c p nằm trong khoảng từ 2,98 đến 3,00 giữa nhiệt độ = 0 ° và 1000 ° C). Sự thay đổi c v và c p theo nhiệt độ được giải thích trong lý thuyết lượng tử. Tuy nhiên, nhiệt dung của khí gần với mức lý tưởng trên thực tế không thay đổi trong phạm vi nhiệt độ rộng. Thông thường p và y được xác định bằng thực nghiệm, và c v được tính toán từ những dữ liệu này.

khí thực. Tất cả các chất khí tồn tại trên thực tế đều là khí thực b. hoặc m. sai lệch với các định luật của khí lý tưởng, nhưng càng ít, nhiệt độ càng cao và áp suất càng giảm. Điều đó. định luật của khí lý tưởng là giới hạn đối với khí thực. Ở nhiệt độ bình thường, độ lệch ít nhất đối với các khí có nhiệt độ tới hạn cực thấp (cái gọi là khí không đổi: He, H 2, N 2, O 2, không khí); đối với khí có nhiệt độ tới hạn tương đối cao và đối với hơi (chất khí ở nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn được gọi là hơi), sai lệch là rất đáng kể. Các lý do dẫn đến sự sai lệch của khí thực khỏi các định luật về khí là do: 1) lực liên phân tử tác động lên chúng; do đó, các phân tử bề mặt bị hút thành khí bởi các lực, kết quả của lực đó, được tính trên một đơn vị bề mặt và hướng vuông góc với nó, được gọi là áp suất phân tử (bên trong) K; 2) không phải toàn bộ thể tích khí (v), mà chỉ một phần của nó (v-b) tạo ra sự tự do cho chuyển động của các phân tử; một phần của thể tích (b), covolum, như thể được chiếm bởi chính các phân tử. Nếu chất khí là lý tưởng, áp suất của nó sẽ lớn hơn (p) quan sát được giá trị của K; do đó, phương trình trạng thái của khí thực sẽ được viết dưới dạng

Trong phương trình tổng quát này, K và b có thể phụ thuộc vào T và v.

Van der Waals đã chỉ ra rằng trong trường hợp đơn giản nhất, K \ u003d a / v 2, và b là một giá trị không đổi bằng bốn lần thể tích của chính các phân tử khí. Do đó, phương trình van der Waals có dạng:

a và b, các hằng số van der Waals, như kinh nghiệm cho thấy, vẫn phụ thuộc vào T và v, và do đó phương trình (15) chỉ là một gần đúng đầu tiên; nó tái tạo tốt hình dạng định tính của các đường đẳng nhiệt của khí thực.

Trong bộ lễ phục. 1 được hiển thị cho các đường đẳng nhiệt lý thuyết CO 2: Các phần hình chữ S của các đường đẳng nhiệt này tương ứng với trạng thái di căn nhiệt động lực học.

Trong bộ lễ phục. Hình 2 cho thấy các đường đẳng nhiệt thực nghiệm đối với CO 2: các phần hình chữ S của các đường cong được thay thế bằng các phần thẳng; ở bên phải của những phần này, các đường cong tương ứng với khí (hơi không bão hòa), ở bên trái - đối với chất lỏng, và chính các phân đoạn thẳng - đối với trạng thái cân bằng của hơi và lỏng. Công thức (15), hoàn toàn phù hợp với kinh nghiệm, cho thấy rằng khi nhiệt độ tăng lên, kích thước của các đoạn thẳng trên đường đẳng nhiệt trở nên nhỏ hơn và nhỏ hơn (Hình 2) và cuối cùng, ở một nhiệt độ nhất định bằng nhiệt độ tới hạn, chiều dài của đoạn này trở thành 0. Ở nhiệt độ lớn hơn Ở nhiệt độ tới hạn, một chất khí không thể biến thành chất lỏng ở bất kỳ áp suất nào: chất lỏng không còn tồn tại. Điều đó. phương trình van der Waals bao hàm hai trạng thái - khí và lỏng - và là cơ sở cho học thuyết về tính liên tục của quá trình chuyển đổi giữa hai trạng thái này. Nhiệt độ tới hạn của một số khí có các giá trị sau: + 360 ° C đối với H 2 O, + 31 ° C đối với CO 2, -241 ° C đối với H 2 và -254 ° C đối với He.

Khí hóa lỏng. Bất kỳ chất khí nào cũng có thể biến thành chất lỏng ở áp suất thích hợp, trước đó đã làm lạnh nó dưới nhiệt độ tới hạn. Áp suất cần thiết để hóa lỏng CO 2 (tính bằng Atm) ở các nhiệt độ khác nhau được cho trong Bảng. 2.

Rõ ràng rằng những áp suất này là áp suất của hơi bão hòa của khí cacbonic lỏng và càng xuống nhiệt độ càng thấp.

Để làm lạnh trước khí để hóa lỏng, trong các hệ thống lắp đặt kỹ thuật, họ sử dụng hiệu ứng Joule-Thomson, bao gồm thực tế là trong quá trình giãn nở đoạn nhiệt (ví dụ, áp suất giảm mạnh khi khí chảy ra khỏi lỗ) , nội năng của khí tăng ΔU, và T thay đổi ΔT, và về mặt nhiệt động lực học

Trong trường hợp khí lý tưởng, ΔU = 0 và ΔT = 0 [bởi vì, theo phương trình (1), T ∙ dv / dT - v = 0].

Đối với khí thực, ΔТ ≠ 0, tức là xảy ra quá trình làm lạnh hoặc nóng lên, tùy thuộc vào T ∙ dv / dT - v ≠ 0 (Δp< 0). По уравнению Ван-дер-Ваальса,

(với giá trị gần đúng vừa đủ). Điều đó. ở nhiệt độ đủ cao, tất cả các chất khí đều nóng lên trong quá trình giãn nở đoạn nhiệt (ΔТ> 0, vì a / R ∙ T< b), но с понижением температуры для каждого газа наступает điểm nghịch đảo Tôi xác định bởi điều kiện

dưới đó các chất khí bắt đầu lạnh đi trong quá trình giãn nở đoạn nhiệt (a / R ∙ T> b tại T< Т i). Для всех газов, кроме Н 2 и Не, Т i лежит выше обычных температур (так, для воздуха Т i соответствует +360°С), и потому газы могут быть сжижены по принципу Линде , без предварительного охлаждения. Для Н 2 инверсионная точка Т i - 80,5°С, а для Не - даже 15°К; поэтому Н 2 и Не для сжижения д. б. предварительно охлаждены ниже этих температур.

Các trạng thái có liên quan. Nhiệt độ tới hạn T, áp suất p và thể tích v là m b. được biểu thị theo các hằng số van der Waals a, b và R như sau:

Nếu chúng ta lấy các giá trị tới hạn tương ứng cho các đơn vị đo T, p và v, thì thay vì T, p và v, trạng thái sẽ được đặc trưng bởi giá trị đã cho:

Nếu chúng ta đưa θ, π và ϕ vào phương trình van der Waals (15), thì các hằng số a, b và R sẽ loại bỏ và chúng ta nhận được phương trình trạng thái rút gọn, với hệ số số

trong đó không chứa các đại lượng phụ thuộc vào bản chất của chất. Tuy nhiên, phương trình (19) giả định rằng phương trình van der Waals là đúng, và do đó độ lệch so với nó thường khá đáng kể, đặc biệt là trong trường hợp các chất liên kết. Học thuyết về các trạng thái tương ứng (cái gọi là các trạng thái tương ứng với cùng một θ, π và ϕ) làm cho nó có thể tìm thấy một số lượng lớn các phụ thuộc phổ quát tương tự như phương trình (19).

Ứng dụng của khí. Khí nén và khí hóa lỏng được sử dụng trong công nghệ ở những nơi cần lượng khí lớn với thể tích nhỏ; vì vậy, CO 2 được sử dụng để cacbonat hóa nước, Cl 2 và phosgene - trong kinh doanh hóa chất quân sự, O 2 - cho mục đích y tế, khí nén - để khởi động động cơ đốt trong. Khí hóa lỏng (CO 2 và NH 3) có tầm quan trọng đặc biệt trong làm lạnh, trong các máy làm lạnh (ví dụ, để sản xuất nước đá nhân tạo). Khí nhẹ (H 2, khí thắp sáng, gần đây là He) được dùng để làm đầy bóng bay. Khí trơ (N 2 và khí quý, đặc biệt là Ar) được sử dụng để làm đầy đèn sợi đốt nửa watt. Đặc biệt lưu ý là việc sử dụng khí đốt để thắp sáng hoặc làm nhiên liệu: thắp sáng, điện, khí nước và những thứ khác.

Chất lỏng chỉ có thể tồn tại ở nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn. Vì vậy, để hóa lỏng một chất khí, trước hết nó phải được làm lạnh dưới nhiệt độ tới hạn và sau đó chịu lực nén. Như có thể thấy từ Bảng XIII, các khí như oxy, nitơ, hydro và đặc biệt là heli cần nhiệt độ rất thấp để hóa lỏng.

Bảng XIII (xem phần quét) Điểm tới hạn và sôi (ở áp suất khí quyển) đối với một số khí

Một trong những phương pháp công nghiệp đầu tiên để hóa lỏng khí (phương pháp Linde, 1895) đã sử dụng hiệu ứng Joule-Thomson.

Sơ đồ của máy Linde được thể hiện trong Hình 6.21. Được nén bởi máy nén K và kết quả là hơi nóng lên, khí đi qua bộ làm mát X, tại đó nó tỏa nhiệt cho nước chảy và lạnh về nhiệt độ ban đầu. Sau đó, khí đi qua cuộn dây đến van tiết lưu (vòi) và mở rộng vào máy thu B với áp suất giảm khoảng hàng trăm atm xuống một bầu khí quyển. Ngay sau khi nhà máy được khởi động, nhiệt độ giảm không đủ để hóa lỏng khí. Khí được làm mát nhẹ được đưa trở lại máy nén thông qua một cuộn dây. Cả hai cuộn dây đều tiếp xúc nhiệt chặt chẽ (thường một cuộn dây được lắp vào cuộn dây kia) trong bộ trao đổi nhiệt ngược dòng. Trong bộ trao đổi nhiệt, khí đi đến máy nén tại một nhiệt độ thấp hơn làm mát dòng khí tới. Rõ ràng, ở chu kỳ thứ hai, khí sẽ tiếp cận van A ở nhiệt độ thấp hơn

đây là trong lần đầu tiên của nó, và sau khi điều chỉnh nhiệt độ sẽ giảm hơn nữa. Với mỗi chu kỳ, kết quả của sự tiết lưu và hoạt động của bộ trao đổi nhiệt, nhiệt độ của khí sẽ ngày càng giảm và cuối cùng sẽ giảm xuống đến mức một phần khí sau khi giãn nở sẽ chuyển thành chất lỏng và tích tụ trong bình thu B. , từ đó chất lỏng có thể được xả vào bình Dewar thông qua một van

Nguyên tắc được mô tả của trao đổi nhiệt ngược dòng được sử dụng trong tất cả các máy để hóa lỏng khí, mặc dù thiết kế của các bộ trao đổi nhiệt như vậy có thể rất đa dạng.

Một phương pháp công nghiệp khác để hóa lỏng khí (phương pháp Claude, 1902) dựa trên việc làm lạnh bổ sung khí khi nó hoạt động. Khí nén sau van (Hình 6.21) được đưa đến máy piston (bộ giãn nở), tại đó nó nở ra, thực hiện công chuyển động của piston do động năng của các phân tử (bộ giãn nở không được trình bày trong hình ). Do đó, hiệu quả hạ nhiệt độ của khí trở nên rõ rệt hơn so với máy Linde. Phương pháp này đã được cải tiến bởi nhà khoa học Liên Xô P. L. Kapitsa (1934), người thay vì một bộ mở rộng piston đã sử dụng một tuabin nhỏ (bộ giãn nở tuabin) được dẫn động bằng khí được làm mát (rôto bộ giãn nở có kích thước nhỏ và trọng lượng của nó chỉ được tính bằng hàng trăm gam).

Hiện nay, để hóa lỏng các chất khí, trong hầu hết các trường hợp, người ta sử dụng máy có bộ phận giãn nở. Khi hóa lỏng heli để làm mát sơ bộ trong các máy có turbo giãn nở, nitơ được sử dụng thay cho hydro, điều này làm tăng đáng kể năng suất và hiệu quả kinh tế của thiết bị. Ngoài ra, với cùng một năng suất, máy có bộ tăng áp nhỏ hơn nhiều lần so với máy hoạt động theo sơ đồ Linde.

Hướng dẫn

Trông giống như tự nhiên hóa lỏng khí ga(LNG) là một chất lỏng không màu, không mùi, có 75-90% thành phần và sở hữu những đặc tính rất quan trọng: ở trạng thái lỏng, nó không dễ cháy, cũng không háo nước, điều này cực kỳ quan trọng trong quá trình vận chuyển. Quá trình hóa lỏng LNG có một đặc điểm, trong đó mỗi giai đoạn mới có nghĩa là nén từ 5-12 lần, tiếp theo là làm mát và chuyển sang giai đoạn tiếp theo. LNG trở thành chất lỏng khi hoàn thành giai đoạn nén cuối cùng.

Nếu khí cần được vận chuyển trên một quãng đường rất dài, thì việc sử dụng các tàu đặc biệt - tàu chở khí sẽ có lợi hơn nhiều. Từ nơi có khí đốt đến nơi thích hợp gần nhất trên bờ biển, một đường ống đang được kéo và một nhà ga đang được xây dựng trên bờ biển. Tại đó, khí được nén và làm mát rất cao, chuyển sang trạng thái lỏng và được bơm vào các thùng đẳng nhiệt của tàu chở dầu (ở nhiệt độ -150 ° C).

Phương thức vận chuyển này có một số ưu điểm hơn so với vận chuyển bằng đường ống. Thứ nhất, một chiếc tương tự có thể mang một lượng khí khổng lồ trong một chuyến bay, bởi vì mật độ của một chất ở trạng thái lỏng cao hơn nhiều. Thứ hai, chi phí chính không phải cho vận chuyển, mà là bốc dỡ sản phẩm. Thứ ba, bảo quản và vận chuyển khí đốt hóa lỏng an toàn hơn nhiều so với khí nén. Không có nghi ngờ gì về việc tỷ trọng khí đốt tự nhiên được vận chuyển ở dạng hóa lỏng sẽ tăng đều đặn so với nguồn cung cấp từ đường ống.

Tự nhiên hóa lỏng khí ga có nhu cầu trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người - trong công nghiệp, vận tải đường bộ, y học, nông nghiệp, khoa học, v.v. Hóa lỏng khí ga Chúng tôi đã chiến thắng do sự thuận tiện trong việc sử dụng và vận chuyển, cũng như thân thiện với môi trường và chi phí thấp.

Hướng dẫn

Trước khi hóa lỏng hydrocacbon khí ga và trước tiên nó phải được làm sạch và loại bỏ hơi nước. Cacbonic khí gađược loại bỏ bằng cách sử dụng hệ thống lọc phân tử ba giai đoạn. Được làm sạch theo cách này khí ga với số lượng nhỏ nó được sử dụng như một chất tái sinh. Có thể phục hồi khí ga hoặc được đốt hoặc được sử dụng để tạo ra điện trong máy phát điện.

Quá trình sấy xảy ra với sự trợ giúp của 3 bộ lọc phân tử. Một bộ lọc hấp thụ hơi nước. Khô khác khí ga, sẽ đi xa hơn và đi qua bộ lọc thứ ba. Để giảm nhiệt độ khí gađi qua một bộ làm mát nước.

Phương pháp nitơ liên quan đến việc sản xuất hydrocacbon hóa lỏng khí ga và từ bất kỳ khí ga các nguồn mới. Ưu điểm của phương pháp này bao gồm tính đơn giản của công nghệ, mức độ an toàn, linh hoạt, dễ dàng và chi phí vận hành thấp. Hạn chế của phương pháp này là cần nguồn điện và chi phí vốn cao.

Với một phương pháp hỗn hợp để sản xuất hóa lỏng khí ga và một hỗn hợp nitơ và được sử dụng làm chất làm lạnh. nhận khí ga cũng từ bất kỳ nguồn nào. Phương pháp này có chu kỳ sản xuất linh hoạt và chi phí sản xuất biến đổi thấp. So với quá trình hóa lỏng nitơ, chi phí vốn ở đây đáng kể hơn. Một nguồn điện cũng cần thiết.

Nguồn:

• Khí hóa lỏng là gì?
• Khí hóa lỏng: tiếp nhận, lưu trữ và vận chuyển
• khí hóa lỏng là gì

Khí tự nhiên được chiết xuất từ ​​ruột của Trái đất. Khoáng chất này bao gồm một hỗn hợp các hydrocacbon ở thể khí, được hình thành do sự phân hủy các chất hữu cơ trong đá trầm tích của vỏ trái đất.

Các thành phần trong khí tự nhiên là gì

80-98% khí thiên nhiên bao gồm (CH4). Chính các đặc tính hóa lý của mêtan quyết định các đặc tính của khí thiên nhiên. Cùng với metan, khí thiên nhiên chứa các hợp chất có cùng kiểu cấu tạo - etan (C2H6), propan (C3H8) và butan (C4H10). Trong một số trường hợp, với số lượng nhỏ, từ 0,5 đến 1%, khí thiên nhiên chứa: (С5Н12), (С6Н14), heptan (С7Н16), (8Н18) và nonane (С9Н20).

Khí thiên nhiên cũng bao gồm các hợp chất của hydrogen sulfide (H2S), carbon dioxide (CO2), nitơ (N2), heli (He), hơi nước. Thành phần của khí tự nhiên phụ thuộc vào đặc điểm của các lĩnh vực mà nó được sản xuất. Khí tự nhiên được sản xuất trong các mỏ khí tinh khiết bao gồm chủ yếu là mêtan.

Đặc điểm của các thành phần khí tự nhiên

Tất cả các hợp chất hóa học tạo nên khí thiên nhiên đều có một số đặc tính hữu ích trong các ngành công nghiệp khác nhau và trong cuộc sống hàng ngày.

Mêtan là chất khí không màu, không mùi, dễ cháy, nhẹ hơn không khí. Nó được sử dụng trong công nghiệp và cuộc sống hàng ngày như một loại nhiên liệu. Ethane là chất khí không màu, không mùi, dễ cháy, nặng hơn không khí một chút. Về cơ bản, etylen thu được từ. Propan là một chất khí độc, không màu và không mùi. Butan gần gũi với anh ta về tài sản. Ví dụ, propan được sử dụng trong công việc hàn, chế biến kim loại phế liệu. Bật lửa và chai chứa khí đốt hóa lỏng và nạp butan. Butan được sử dụng trong điện lạnh.

Pentan, hexan, heptan, octan và nonane -. Pentane hiện diện với một lượng nhỏ trong nhiên liệu động cơ. Hexan cũng được sử dụng trong chiết xuất dầu thực vật. Heptan, hexan, octan và nonane là những dung môi hữu cơ tốt.

Hiđro sunfua là một chất khí nặng không màu độc, trứng thối. Khí này dù ở nồng độ nhỏ cũng gây tê liệt dây thần kinh khứu giác. Nhưng do thực tế là hydrogen sulfide có tính chất khử trùng tốt, nó được sử dụng với liều lượng nhỏ trong y tế để tắm hydrogen sulfide.

Khí cacbonic là chất khí không cháy, không màu, không mùi, có vị chua. Carbon dioxide được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm: trong sản xuất đồ uống có ga để bão hòa chúng bằng carbon dioxide, để đông lạnh thực phẩm, làm mát hàng hóa trong quá trình vận chuyển, v.v.

Nitơ là một chất khí không màu, không mùi, không vị. Nó được sử dụng trong sản xuất phân bón khoáng, dùng trong y học, v.v.

Heli là một trong những khí nhẹ nhất. Nó không màu và không mùi, không cháy, không độc hại. Heli được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau - để làm mát lò phản ứng hạt nhân, làm đầy các quả bóng bay ở tầng bình lưu.

Thực nghiệm làm lạnh một chất trong quá trình bay hơi đã được biết đến từ lâu và thậm chí đã được sử dụng trong thực tế (ví dụ, việc sử dụng các bình xốp để bảo quản độ tươi của nước). Nhưng nghiên cứu khoa học đầu tiên về vấn đề này được thực hiện bởi Gian Francesco Cigna và được mô tả trong tác phẩm năm 1760 "De frigore ex bốc hơi" ("Về cái lạnh do bay hơi").

Cigna đã chứng minh rằng bay hơi càng nhanh thì nhiệt độ càng nguội và Meran đã chỉ ra rằng nếu bạn thổi vào bầu ướt của nhiệt kế thì nhiệt độ giảm sẽ lớn hơn trong cùng một thí nghiệm với bầu khô của nhiệt kế. Antoine Beaumet (1728-1804) nhận thấy rằng sự bay hơi của ete sulfuric nguội hơn sự bay hơi của nước. Dựa trên những dữ kiện này, Tiberio Cavallo đã tạo ra một chiếc tủ lạnh vào năm 1800, và Wollaston đã xây dựng tủ lạnh nổi tiếng của mình vào năm 1810, chiếc tủ này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Nhiệt ẩm kế của Daniel được tạo ra trên cơ sở của thiết bị này vào năm 1820. Máy làm lạnh chỉ được áp dụng thực tế sau năm 1859, tức là sau khi Fernand Carré (1824-1894) công bố phương pháp lấy nước đá bằng ete bay hơi, sau đó được thay thế bằng amoniac. Năm 1871, Carl Linde (1842-1934) đã mô tả một máy làm lạnh mà ông đã tạo ra trong đó làm mát được bằng cách giãn nở khí. Năm 1896, ông kết hợp máy này với bộ trao đổi nhiệt ngược dòng được mô tả trong các khóa học vật lý, và điều này cho phép ông thu được hydro lỏng. Các kết quả thí nghiệm đạt được vào thời điểm đó của các nhà vật lý bắt đầu được đưa vào công nghiệp.

Vấn đề hóa lỏng khí đã có lịch sử hàng thế kỷ từ nửa sau thế kỷ 18. Tất cả bắt đầu từ việc hóa lỏng amoniac bằng cách làm lạnh đơn giản, được sản xuất bởi van Marum, anhydrit sulfuric của Monge và Clouet, clo của Northmore (1805) và hóa lỏng amoniac bằng phương pháp nén do Baccelli (1812) đề xuất.

Charles Cagnard de Latour (1777-1859) và Michael Faraday (1791-1867) đồng thời và độc lập đã có những đóng góp quyết định cho giải pháp của vấn đề này.

Trong một loạt bài báo được xuất bản vào năm 1822 và 1823, Cañard de Latour đã mô tả các thí nghiệm do ông thực hiện để xác định sự tồn tại của một chất lỏng (như nó được cảm nhận bằng trực giác) của một sự giãn nở có giới hạn nhất định, ngoài ra, bất kể áp suất tác dụng, tất cả của nó chuyển sang trạng thái hơi. Để đạt được mục đích này, de Latour đã đặt một quả cầu đá vào một cái vạc chứa đầy một phần ba rượu và bắt đầu làm nóng dần cái vạc. Từ tiếng ồn do quả bóng quay bên trong cái vạc tạo ra, de Latour đi đến kết luận rằng ở một nhiệt độ nhất định, tất cả rượu đều bay hơi. Các thí nghiệm được lặp lại với các ống nhỏ; không khí được loại bỏ khỏi các ống, và sau đó chúng được làm đầy đến 2/5 bằng chất lỏng khảo sát (rượu, ete, xăng) và đốt nóng trong ngọn lửa. Khi nhiệt độ tăng lên, chất lỏng ngày càng trở nên di động, và mặt phân cách giữa chất lỏng và hơi ngày càng trở nên không rõ ràng, cho đến khi ở một nhiệt độ nhất định, nó hoàn toàn biến mất và toàn bộ chất lỏng dường như đã biến thành hơi. Bằng cách kết nối các ống này với một máy đo áp suất bằng khí nén, Cañard de Latour có thể đo áp suất được thiết lập trong ống tại thời điểm giao diện giữa chất lỏng và hơi biến mất và nhiệt độ tương ứng. Trái với suy nghĩ của nhiều người, Cañard de Latour không những không xác định được nhiệt độ tới hạn của nước trong các thí nghiệm này, mà còn không quản lý để nước bay hơi hoàn toàn, bởi vì các ống luôn vỡ ra trước khi đạt được hiệu quả mong muốn.

Một kết quả cụ thể hơn đã được đưa ra trong các thí nghiệm của Faraday, được thực hiện vào năm 1823 với các ống thủy tinh uốn cong, cánh tay dài hơn được bịt kín. Trong cánh tay này, Faraday đặt một chất mà khi được nung nóng, được cho là tạo ra khí đang nghiên cứu, sau đó đóng cánh tay thứ hai, ngắn của ống và nhúng ống vào hỗn hợp làm lạnh. Nếu sau khi làm điều này, chất được đốt nóng trong ống dài, thì một chất khí được tạo thành, áp suất của chất này tăng dần, và trong nhiều trường hợp, Faraday đã hóa lỏng chất khí trong ống ngắn. Do đó, bằng cách đun nóng natri bicacbonat, Faraday thu được axit cacbonic lỏng; theo cách tương tự, ông nhận được hydro sunfua lỏng, hydro clorua, anhydrit sunfuaric, v.v.

Các thí nghiệm của de Latour và Faraday cho thấy rằng có thể đạt được sự hóa lỏng của một chất khí bằng cách cho nó chịu áp suất cao. Nhiều nhà vật lý bắt đầu làm việc theo hướng này, đặc biệt là Johann Natterer (1821-1901). Tuy nhiên, một số khí (hydro, oxy, nitơ) không thể được hóa lỏng theo cách này. Năm 1850, Vertelo phải chịu áp suất 780 atm của ôxy, nhưng không thể hóa lỏng được. Điều này buộc Vertelo phải tham gia ý kiến ​​của Faraday, người tự tin rằng sớm hay muộn sẽ có thể thu được hydro rắn, tin rằng chỉ áp suất thôi là không đủ để hóa lỏng một số loại khí, khi đó được gọi là "vĩnh cửu" hoặc "bất khuất".

Cũng vào năm 1845, khi Faraday bày tỏ sự cân nhắc này, Regnault, nhận thấy rằng ở nhiệt độ thấp, carbon dioxide có khả năng nén bất thường, và khi đến gần 100 ° C bắt đầu tuân theo định luật Boyle, đưa ra giả thiết rằng đối với mỗi khí có một phạm vi nhiệt độ mà nó tuân theo định luật Boyle. Năm 1860, Regnault đã phát triển và sửa đổi ý tưởng này bởi Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907), theo đó đối với tất cả các chất lỏng phải có một "điểm sôi tuyệt đối", trên đó nó chỉ có thể tồn tại ở trạng thái khí, bất kể áp suất nào.

Việc nghiên cứu câu hỏi này được tiếp tục vào năm 1863 dưới một hình thức mới bởi Thomas Andrews (1813-1885). Năm 1863, Andrews đã bơm khí cacbonic vào một ống mao dẫn, khóa thể tích khí bằng một cột thủy ngân. Với sự trợ giúp của một chiếc đinh vít, anh ta tùy ý cài đặt áp suất nơi chứa khí, đồng thời thay đổi dần nhiệt độ. Khi đạt được sự hóa lỏng một phần của khí chỉ bằng cách tăng áp suất và sau đó đốt nóng ống từ từ, Andrews đã quan sát thấy những hiện tượng giống như Cañard de Latour đã nghiên cứu 30 năm trước ông. Khi nhiệt độ của khí cacbonic đạt đến 30,92 ° C, mặt phân cách giữa chất lỏng và chất khí biến mất, và không thể thu được khí cacbonic ở bất kỳ áp suất nào nữa. Trong công trình chi tiết của mình năm 1869, Andrews đề xuất rằng nhiệt độ 30,92 ° C được gọi là "điểm tới hạn" đối với carbon dioxide. Bằng phương pháp tương tự, ông đã xác định được các điểm tới hạn đối với hydro clorua, amoniac, ete sulfuric và oxit nitric. Ông đề xuất giữ lại thuật ngữ "hơi nước" cho các chất ở thể khí ở nhiệt độ dưới điểm tới hạn, và áp dụng thuật ngữ "khí" cho các chất ở nhiệt độ trên điểm tới hạn. Quan điểm này của Andrews đã được xác nhận bởi các thí nghiệm đã được đề cập của Natterer, do ông thực hiện từ năm 1844 đến năm 1855, trong đó các khí vĩnh cửu chịu áp suất lên đến 2790 atm, không hóa lỏng, và nhiều thí nghiệm tương tự bắt đầu vào năm 1870 bởi Emil Amaga (1841-1915), trong đó áp suất lên đến 3000 atm đã đạt được.

Tất cả các kết quả thí nghiệm tiêu cực này đã xác nhận giả thuyết của Andrews rằng khí vĩnh cửu là những chất có nhiệt độ tới hạn thấp hơn giá trị \ u200b \ u200 bị phá vỡ tại thời điểm đó, do đó, quá trình hóa lỏng của chúng có thể được thực hiện bằng cách làm lạnh sâu sơ bộ, có thể sau đó nén. Giả thuyết này đã được xác nhận một cách xuất sắc vào năm 1877 bởi Louis Calet (1832-1913) và Raoul Pictet (1846-1929), những người độc lập với nhau đã quản lý để hóa lỏng oxy, hydro, nitơ và không khí sau khi làm lạnh sơ bộ mạnh mẽ. Các công trình của Calhete và Pictet đã được các nhà vật lý khác tiếp tục, nhưng chỉ có sự ra đời của máy làm lạnh Linde, mà chúng ta đã đề cập, đã làm cho các phương pháp hóa lỏng trở nên thực tế có thể sử dụng được, có thể thu được khí hóa lỏng với số lượng lớn và áp dụng rộng rãi trong khoa học. nghiên cứu và trong công nghiệp.

CÔNG SUẤT NHIỆT CỤ THỂ CỦA CHẤT KHÍ

Phương pháp xác định nhiệt dung riêng khó áp dụng cho các chất ở thể khí do trọng lượng riêng của khí và hơi nhỏ. Do đó, vào đầu thế kỷ 19, Viện Hàn lâm Khoa học Paris đã công bố một cuộc thi tìm kiếm phương pháp tốt nhất để đo nhiệt dung riêng của chất khí. Giải thưởng được trao cho Francois Delaroche (? - 1813?) Và Jacques Berard (1789-1869), người đã đề xuất đặt một cuộn dây vào nhiệt lượng kế, qua đó, ở một nhiệt độ đã biết, một chất khí sẽ đi qua ở một áp suất cố định. Phương pháp này không thực sự mới; nó đã được đề xuất trước đó 20 năm bởi Lavoisier. Có thể như vậy, các kết quả mà Delaroche và Berard thu được đã được đưa ra trong các khóa học vật lý trong nửa thế kỷ. Công lao của các nhà khoa học này trước hết là đã chú ý đến sự cần thiết phải phân biệt giữa nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi và ở thể tích không đổi. Giá trị sau rất khó đo vì nhiệt dung của chất khí thấp hơn so với nhiệt dung của bình chứa nó.

Nhưng một vài năm trước khi các công trình của Delaroche và Berard xuất hiện, nghiên cứu bắt đầu về một hiện tượng kỳ lạ, được ghi nhận bởi Erasmus Darwin (1731-1802) vào năm 1788, và sau đó là vào năm 1802 bởi Dalton, bao gồm thực tế là sự nén của không khí làm cho nó nóng lên, và sự giãn nở dẫn đến lạnh đi. Việc bắt đầu nghiên cứu hiện tượng này thường được coi là kinh nghiệm của Gay-Lussac (1807), được Joule lặp lại vào năm 1845. Gay-Lussac nối hai hình trụ bằng một ống, giống như Guericke đã làm; một trong các bình chứa đầy không khí, và bình thứ hai rỗng; từ một xi lanh chứa đầy, không khí có thể chảy tự do vào một hình trụ rỗng. Kết quả là nhiệt độ của hình trụ thứ nhất giảm và nhiệt độ của hình trụ thứ hai tăng lên. Tính chất nhiệt này của không khí khiến chúng ta tin rằng nhiệt lượng riêng ở áp suất không đổi phải lớn hơn ở thể tích không đổi, bất kể chúng ta tuân theo lý thuyết nào về bản chất của nhiệt. Thật vậy, nếu chất khí nở ra nguội đi, thì bằng cách cho phép nó nở ra trong quá trình đốt nóng, cần phải truyền thêm nhiệt cho nó để bù đắp cho sự lạnh đi kèm theo sự giãn nở.

Dựa trên những dữ kiện thực nghiệm này, Laplace vào năm 1816 đã đưa ra một ý tưởng tuyệt vời rằng sự khác biệt nổi tiếng giữa giá trị của tốc độ âm thanh, thu được từ kinh nghiệm và giá trị lý thuyết của nó, thu được từ định luật Newton, có thể được giải thích bằng sự thay đổi ở nhiệt độ mà các lớp không khí phải chịu khi nén xen kẽ và các tác động hiếm gặp. Trên cơ sở những tiền đề lý thuyết này, Laplace đã hiệu chỉnh công thức Newton bằng cách đưa vào nó một hệ số bằng tỷ số giữa nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi và ở thể tích không đổi đối với không khí. So sánh giá trị thực nghiệm của tốc độ âm thanh trong không khí và giá trị lý thuyết thu được từ công thức Newton giúp ta có thể tìm được tỉ số giữa nhiệt dung riêng. Theo cách gián tiếp này, các nhà vật lý đã thu được dữ liệu đầu tiên về giá trị của tỷ lệ này và do đó, vì giá trị của nhiệt lượng riêng ở áp suất không đổi đã được biết đến, để ước tính nhiệt lượng riêng của không khí ở thể tích không đổi. Vài năm sau (1819), Nicolas Clément (1779-1841) và Charles Desorme (1777-?) Đã tìm cách xác định trực tiếp tỷ lệ nhiệt dung, tỷ lệ này, trong sai số thực nghiệm, trùng khớp với tỷ số của Laplace.

Năm 1829, kết quả của một nghiên cứu tinh tế và chăm chỉ, Dulong đã xác định được tỷ lệ nhiệt dung của các loại khí khác nhau, mà ông tạo ra âm thanh trong một ống bằng cách sử dụng các dòng khí khác nhau. Những thí nghiệm này đã đưa ông đi đến kết luận rằng trong chất khí và hơi ở những điều kiện bằng nhau (thể tích, áp suất, nhiệt độ), cùng một lượng nhiệt được tạo thành với cùng một độ nén hoặc độ giãn nở tương đối.

Lưu ý rằng phương pháp của Dulong đã được cải tiến đáng kể vào năm 1866 bởi Kundt (1839-1894), người đã giới thiệu một loại ống đặc biệt (ống này ngày nay được gọi là ống Kundt). Phương pháp Kundt vẫn được coi là một trong những phương pháp tốt nhất để xác định tỷ lệ nhiệt dung riêng.

Tổng hợp bởi Savelyeva F.N.