Mật độ thường được gọi là đại lượng vật lý xác định tỷ lệ khối lượng của một vật, chất hoặc chất lỏng với thể tích mà nó chiếm trong không gian. Chúng ta hãy nói về mật độ là gì, mật độ của vật thể và vật chất khác nhau như thế nào và cách (sử dụng công thức nào) để tìm mật độ trong vật lý.

Các loại mật độ

Cần làm rõ rằng mật độ có thể được chia thành nhiều loại.

Căn cứ vào đối tượng nghiên cứu:

• Mật độ của một vật thể - đối với các vật thể đồng nhất - là tỷ lệ trực tiếp giữa khối lượng của vật thể và thể tích của nó chiếm trong không gian.
• Mật độ của một chất là mật độ của các vật thể bao gồm chất đó. Mật độ của các chất là không đổi. Có các bảng đặc biệt trong đó mật độ được chỉ định chất khác nhau. Ví dụ, mật độ của nhôm là 2,7 * 103 kg/m3. Biết khối lượng riêng của nhôm và khối lượng của vật được làm từ nó, chúng ta có thể tính được thể tích của vật đó. Hoặc, biết rằng vật bao gồm nhôm và biết thể tích của vật này, chúng ta có thể dễ dàng tính được khối lượng của nó. Chúng ta sẽ xem xét cách tìm những đại lượng này sau này, khi chúng ta rút ra công thức tính mật độ.
• Nếu một cơ thể bao gồm một số chất, thì để xác định mật độ của nó, cần phải tính mật độ của các bộ phận của nó đối với từng chất riêng biệt. Mật độ này được gọi là mật độ trung bình thi thể.

Tùy thuộc vào độ xốp của chất tạo nên cơ thể:

• Mật độ thực là mật độ được tính toán mà không tính đến các khoảng trống trong cơ thể.
• Trọng lượng riêng - hay mật độ biểu kiến ​​- là giá trị được tính toán có tính đến các khoảng trống của vật thể bao gồm chất xốp hoặc vụn.

Vậy làm thế nào để bạn tìm thấy mật độ?

Công thức tính mật độ

Công thức giúp tìm mật độ của một vật thể như sau:

• p = m/V, trong đó p là mật độ của chất, m là khối lượng của vật, V là thể tích của vật trong không gian.

Nếu chúng ta tính mật độ của một loại khí cụ thể, công thức sẽ như sau:

• p = M / V m p - mật độ khí, M - khối lượng mol của khí, V m - thể tích mol, tại điều kiện bình thường bằng 22,4 l/mol.

Ví dụ: Một chất có khối lượng 15 kg thì thể tích là 5 lít. Mật độ của chất là gì?

Giải pháp: thay thế các giá trị vào công thức

• p = 15/5 = 3 (kg/l)

Trả lời: khối lượng riêng của chất đó là 3 kg/l

Đơn vị mật độ

Ngoài việc biết cách tìm khối lượng riêng của một vật, một chất, bạn còn cần biết đơn vị đo khối lượng riêng.

• Vì chất rắn- kg/m3, g/cm3
• Đối với chất lỏng - 1 g/l hoặc 10 3 kg/m 3
• Đối với chất khí - 1 g/l hoặc 10 3 kg/m 3

Bạn có thể đọc thêm về đơn vị mật độ trong bài viết của chúng tôi.

Cách tìm mật độ ở nhà

Để tìm mật độ của cơ thể hoặc chất ở nhà, bạn sẽ cần:

1. Quy mô;
2. Centimet nếu cơ thể rắn chắc;
3. Một chiếc tàu nếu bạn muốn đo mật độ của chất lỏng.

Để tìm mật độ của một cơ thể ở nhà, bạn cần đo thể tích của nó bằng centimet hoặc bình chứa, sau đó đặt cơ thể lên cân. Nếu bạn đang đo mật độ của chất lỏng, hãy nhớ trừ đi khối lượng của vật chứa mà bạn đổ chất lỏng vào trước khi tính toán. Việc tính mật độ của các loại khí ở nhà khó khăn hơn nhiều, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng các bảng làm sẵn đã chỉ ra mật độ của các loại khí khác nhau.

ρ = m (khí) / V (khí)

D bởi Y(X) = M(X) / M(Y)

Đó là lý do tại sao:
D bằng đường hàng không = M (khí X)/29

Độ nhớt động học và động học của khí.

Độ nhớt của chất khí (hiện tượng ma sát trong) là sự xuất hiện lực ma sát giữa các lớp chất khí chuyển động tương đối với nhau song song và với tốc độ khác nhau.
Sự tương tác của hai lớp khí được coi là một quá trình trong đó động lượng được truyền từ lớp này sang lớp khác.
Lực ma sát trên một đơn vị diện tích giữa hai lớp khí, bằng xung truyền trong một giây từ lớp này sang lớp khác qua một đơn vị diện tích, được xác định bởi định luật Newton:

Độ dốc vận tốc theo hướng vuông góc với hướng chuyển động của các lớp khí.
Dấu trừ chứng tỏ động lượng được truyền theo hướng giảm dần vận tốc.
- độ nhớt động.
, Ở đâu
- mật độ khí,
- tốc độ trung bình số học của các phân tử,
- đường đi tự do trung bình của các phân tử.

Hệ số nhớt động học.

Thông số khí tới hạn: Tcr, Pcr.

Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ mà ở bất kỳ áp suất nào, khí không thể chuyển thành trạng thái lỏng. Áp suất cần thiết để hóa lỏng khí ở Nhiệt độ nguy hiểm, được gọi là quan trọng. Cho các thông số khí. Các tham số đã cho là các đại lượng không thứ nguyên cho biết các tham số thực tế của trạng thái khí (áp suất, nhiệt độ, mật độ, thể tích riêng) lớn hơn hoặc nhỏ hơn bao nhiêu lần so với các tham số tới hạn:

Sản xuất lỗ khoan và lưu trữ khí dưới lòng đất.

Mật độ khí: tuyệt đối và tương đối.

Mật độ của chất khí là một trong những những đặc điểm quan trọng nhất. Khi nói về mật độ của một chất khí, chúng ta thường muốn nói đến mật độ của nó trong điều kiện bình thường (nghĩa là ở nhiệt độ và áp suất). Ngoài ra, mật độ tương đối của một loại khí thường được sử dụng, có nghĩa là tỷ lệ giữa mật độ của một loại khí nhất định với mật độ của không khí trong cùng điều kiện. Dễ dàng thấy rằng mật độ tương đối của một chất khí không phụ thuộc vào các điều kiện nơi nó tồn tại, vì theo các định luật trạng thái khí, thể tích của tất cả các khí thay đổi như nhau khi thay đổi áp suất và nhiệt độ.

Mật độ tuyệt đối của một chất khí là khối lượng của 1 lít khí ở điều kiện bình thường. Thông thường đối với chất khí nó được đo bằng g/l.

ρ = m (khí) / V (khí)

Nếu lấy 1 mol khí thì:

và khối lượng mol của một chất khí có thể được tính bằng cách nhân mật độ với thể tích mol.

Mật độ tương đối D là giá trị cho thấy khí X nặng hơn khí Y bao nhiêu lần. Nó được tính bằng tỷ số khối lượng mol của khí X và Y:

D bởi Y(X) = M(X) / M(Y)

Thông thường, mật độ khí tương đối của hydro và không khí được sử dụng để tính toán.

Mật độ tương đối của khí X so với hydro:

D bởi H2 = M (khí X) / M (H2) = M (khí X) / 2

Không khí là hỗn hợp các loại khí nên chỉ có thể tính được khối lượng mol trung bình của nó.

Giá trị của nó được lấy là 29 g/mol (dựa trên thành phần trung bình gần đúng).
Đó là lý do tại sao:
D bằng đường hàng không = M (khí X)/29

Mật độ khí B(рв, g/l) được xác định bằng cách cân (mв) một bình thủy tinh nhỏ có thể tích đã biết chứa khí (Hình 274, a) hoặc một pycnometer khí (xem Hình 77), sử dụng công thức

trong đó V là thể tích của hình nón (5 - 20 ml) hoặc pycnometer.

Cân bình hai lần: lần đầu tiên rút chân không và sau đó đổ đầy khí thử. Bằng sự chênh lệch giá trị của 2 khối lượng thu được, xác định được khối lượng của khí mв, g. Khi đổ khí vào bình, người ta đo áp suất của nó, khi cân thì đo nhiệt độ của nó. môi trường, được gọi là nhiệt độ của khí trong bình. Các giá trị tìm thấy của p và T của khí giúp tính được mật độ của khí trong điều kiện bình thường (0 ° C; khoảng 0,1 MPa).

Để giảm hiệu chỉnh sự mất khối lượng của hình nón với khí trong không khí khi cân nó dưới dạng bình chứa, một hình nón kín có cùng thể tích được đặt trên cánh tay kia của dầm cân.

Cơm. 274. Dụng cụ xác định mật độ khí: bình (a) và chất lỏng (b) và thủy ngân (c) đo nước thải

Bề mặt của bình này được xử lý (làm sạch) mỗi lần theo cách tương tự như khi cân bằng khí.

Trong quá trình hút chân không, bình được làm nóng nhẹ và được kết nối với hệ thống chân không trong vài giờ, vì rất khó loại bỏ không khí và hơi ẩm còn sót lại. Thể tích của hình nón chân không có thể thay đổi do áp suất khí quyển nén các bức tường. Sai số trong việc xác định mật độ của khí nhẹ từ quá trình nén như vậy có thể lên tới 1%. TRONG trong vài trường hợpđối với một chất khí, mật độ tương đối dв cũng được xác định, tức là tỷ lệ giữa mật độ của một khí nhất định рв với mật độ của một khí khác, được chọn làm р0 tiêu chuẩn, được lấy ở cùng nhiệt độ và áp suất:

trong đó Mв và Mo lần lượt là khối lượng mol khí thử B và khí chuẩn, ví dụ không khí hoặc hydro, g/mol.

Do đó, đối với hydro M0 = 2,016 g/mol

Từ mối quan hệ này, khối lượng mol của khí có thể được xác định nếu nó được coi là lý tưởng.

Một phương pháp nhanh chóng để xác định mật độ của một chất khí là đo thời gian nó chảy từ một lỗ nhỏ dưới áp suất, tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy.

trong đó τв và τo ~ thời gian chuyển động của khí B và không khí tương ứng.

Mật độ khí được đo bằng phương pháp này bằng máy đo tràn (Hình 274.6) - một hình trụ rộng cao khoảng 400 mm, bên trong có một bình 5 với đế 7 được trang bị các lỗ cho chất lỏng vào và ra. Trên bình 5 có hai vạch M1 và M2 để đọc thể tích khí, quan sát thời gian hết hạn. Van 3 phục vụ cho khí vào và van 2 để thoát khí qua mao quản 1. Nhiệt kế 4 kiểm soát nhiệt độ khí.

Mật độ khí được xác định bởi tốc độ dòng chảy của nó như sau. Đổ đầy bình b bằng một chất lỏng trong đó khí hầu như không hòa tan sao cho bình 5 trên vạch M2 cũng được đổ đầy. Sau đó, qua vòi 3, chất lỏng được ép ra khỏi bình 5 với khí thử dưới vạch M1, và tất cả chất lỏng sẽ vẫn còn trong xi lanh. Sau đó, đóng van 3, mở van 2 và cho khí thừa thoát ra ngoài qua mao quản 1. Ngay khi chất lỏng chạm đến vạch M1, hãy bật đồng hồ bấm giờ. Chất lỏng chiếm chỗ của khí dần dần tăng lên đến vạch M2. Tại thời điểm sụn lỏng chạm vào vạch M2, đồng hồ bấm giờ sẽ tắt. Thí nghiệm được lặp lại 2-3 lần. Các thao tác tương tự được thực hiện với không khí, rửa kỹ bình 5 khỏi mọi khí thử còn lại. Các quan sát khác nhau về thời gian khí thoát ra không được chênh lệch quá 0,2 - 0,3 s.

Nếu không thể chọn chất lỏng cho khí đang nghiên cứu mà chất đó ít tan, thì sử dụng máy đo độ tràn thủy ngân (Hình 274, c). Nó bao gồm một bình thủy tinh 4 có van ba chiều 1 và một bình cân bằng 5 chứa đầy thủy ngân. Bình 4 được đặt trong bình thủy tinh 3, đóng vai trò là bộ điều nhiệt. Qua vòi 1, khí được đưa vào bình 4, đẩy thủy ngân xuống dưới vạch M1. Khí thử hoặc không khí được giải phóng qua mao quản 2, nâng bình cân bằng 5 lên. Các dụng cụ nhạy hơn để xác định mật độ của khí là tỷ trọng kế khí Stok (Hình 275a) và cân khí

Alfred Stock (1876-1946) - Nhà hóa học và phân tích vô cơ người Đức.

Trong tỷ trọng kế Stok, một đầu của ống thạch anh được bơm căng thành quả cầu có thành mỏng 1 đường kính 30 - 35 mm, chứa đầy không khí, đầu còn lại được kéo lại thành sợi tóc 7. Một thanh sắt nhỏ 3 là nén chặt bên trong ống.

Cơm. 275. Tỷ trọng kế dạng que (a) và sơ đồ lắp đặt (b)

Đầu của vết cắt có quả bóng nằm trên giá đỡ bằng thạch anh hoặc mã não. Ống có quả bóng được đặt trong bình thạch anh 5 có nút tròn được đánh bóng. Bên ngoài tàu có một cuộn dây điện từ 6 có lõi sắt. Sử dụng hiện tại sức mạnh khác nhau chảy qua cuộn dây điện từ, căn chỉnh vị trí của thanh lắc với quả bóng sao cho sợi tóc 7 điểm chính xác với chỉ số 0 8. Vị trí của sợi tóc được quan sát bằng kính thiên văn hoặc kính hiển vi.

Tỷ trọng kế thân được hàn vào ống 2 để loại bỏ mọi rung động.

Quả bóng và ống ở trạng thái cân bằng ở một mật độ nhất định của chất khí bao quanh chúng. Nếu trong bình 5 một khí được thay thế bằng khí khác ở áp suất không đổi thì trạng thái cân bằng sẽ bị phá vỡ do thay đổi mật độ khí. Để khôi phục nó, cần phải dùng nam châm điện 6 kéo thanh 3 xuống khi mật độ khí giảm hoặc để nó nổi lên khi mật độ tăng. Lượng dòng điện chạy qua cuộn dây khi đạt đến trạng thái cân bằng tỷ lệ thuận với sự thay đổi mật độ.

Thiết bị được hiệu chuẩn bằng cách sử dụng các loại khí có mật độ đã biết. Độ chính xác của tỷ trọng kế Stok là 0,01 - 0,1%, độ nhạy khoảng UP đến "7 g, dải đo từ 0 đến 4 g/l.

Lắp đặt bằng tỷ trọng kế Stok. Tỷ trọng kế dạng que / (Hình 275.6) được nối với hệ thống chân không để nó treo trên ống 2 như thể treo trên một chiếc lò xo. Khuỷu 3 của ống 2 được ngâm trong bình Dewar 4 với hỗn hợp làm mát cho phép duy trì nhiệt độ không cao hơn -80 o C để ngưng tụ hơi thủy ngân, nếu dùng bơm thủy ngân khuếch tán để tạo chân không trong tỷ trọng kế . Vòi 5 nối tỷ trọng kế với bình chứa khí đang nghiên cứu. Bẫy bảo vệ bơm khuếch tán khỏi ảnh hưởng của khí thử nghiệm và thiết bị 7 dùng để điều chỉnh áp suất một cách chính xác. Toàn bộ hệ thống được kết nối thông qua một ống dẫn tới bơm khuếch tán.

Thể tích khí được đo bằng cách sử dụng mũ nồi hơi đã hiệu chuẩn (xem Hình 84) với áo nước được kiểm soát nhiệt độ. Để tránh hiệu chỉnh hiện tượng mao dẫn, buret khí 3 và bù 5 được chọn có cùng đường kính và đặt trong áo giữ nhiệt 4 cạnh nhau (Hình 276). Thủy ngân, glycerin và các chất lỏng khác hòa tan kém khí đang nghiên cứu được sử dụng làm chất lỏng ngăn.

Thiết bị này được vận hành như sau. Đầu tiên, đổ chất lỏng vào buret đến mức cao hơn vòi 2, nâng bình b lên. Sau đó, buret khí được nối với nguồn khí và được đưa vào, hạ bình b xuống, sau đó van 2 đóng lại. Để cân bằng áp suất khí trong buret 3 với áp suất khí quyển, bình b được đưa đến gần buret và đặt ở độ cao sao cho mặt khum thủy ngân trong phần bù 5 và buret khí 3 ở cùng mức. Vì buret bù tiếp xúc với không khí (đầu trên của nó mở), với vị trí này của mặt khum, áp suất khí trong buret khí sẽ bằng áp suất khí quyển.

Đồng thời, đo áp suất khí quyển bằng phong vũ biểu và nhiệt độ của nước trong áo khoác 4 bằng nhiệt kế 7.

Thể tích khí tìm được được đưa về điều kiện bình thường (0°C; 0,1 MPa), sử dụng phương trình cho khí lý tưởng:

V0 và V lần lượt là thể tích (l) của khí giảm về điều kiện bình thường và thể tích khí đo được ở nhiệt độ t (°C); p - áp suất khí quyển tại thời điểm đo thể tích khí, torr.

Nếu khí chứa hơi nước hoặc ở trong bình ở trên mặt nước trước khi đo thể tích hoặc dung dịch nước, khi đó Thể tích của nó được đưa về điều kiện bình thường, có xét đến áp suất hơi nước p1 ở nhiệt độ thí nghiệm (xem Bảng 37):

Các phương trình được sử dụng nếu áp suất khí quyển khi đo thể tích khí tương đối gần với 760 torr. Áp lực khí thật luôn kém lý tưởng do sự tương tác của các phân tử. Do đó, việc hiệu chỉnh tính không lý tưởng của chất khí, lấy từ sách tham khảo đặc biệt, được đưa vào giá trị tìm được của thể tích khí.

Bộ Giáo dục và Khoa học Liên bang Nga

Ngân sách liên bang cơ sở giáo dục giáo dục chuyên nghiệp cao hơn

"Tiếng Nga Đại học bang dầu khí mang tên. I.M.Gubkina"

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

XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ KHÍ

Hướng dẫn thực hiện công việc trong phòng thí nghiệm môn “Công nghệ vận hành giếng khí” và “Phát triển và vận hành mỏ khí và khí ngưng tụ” dành cho sinh viên các chuyên ngành:

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

Được biên tập bởi Giáo sư A.I. Ermolaeva

Mátxcơva 2012

Xác định mật độ khí.

Hướng dẫn thực hiện công việc trong phòng thí nghiệm / A.N. Timashev,

T.A. Berkunova, E.A. Mamedov - M.: Đại học Dầu khí Quốc gia Nga mang tên I.M. Gubkina, 2012.

Các phương pháp xác định mật độ khí trong phòng thí nghiệm được phác thảo. Cơ sở là GOST 17310 - 2002 hiện tại.

Hướng dẫn dành cho sinh viên các trường đại học dầu khí thuộc các chuyên ngành sau: RG, RN, RB, MB, MO, GR, GI, GP, GF.

Ấn phẩm được biên soạn tại Cục Phát triển và Vận hành Khí và Gas-

trầm tích zocondensate.

Được xuất bản theo quyết định của ủy ban giáo dục và phương pháp của Khoa Phát triển

Đáy các mỏ dầu khí.

	Giới thiệu……………………………………………………………………………….
	Định nghĩa cơ bản……………………………………………………………….
	Mật độ của khí tự nhiên ở áp suất khí quyển…………..
	Mật độ tương đối của khí………………………..
	Mật độ của khí tự nhiên ở áp suất và nhiệt độ ……….
	Phương pháp thí nghiệm xác định mật độ của khí tự nhiên….
	Phương pháp đo tỉ trọng………………………..……
	Các công thức tính toán.................................................................................................
	Phương pháp xác định mật độ..................................................................
	Tính toán mật độ khí.................................................................................
	Xác định mật độ khí bằng phương pháp dòng chảy……..
	Dẫn xuất các quan hệ để xác định mật độ ha-
	phía sau………………………………………………………………………..
2.2.2. Quy trình làm việc………………………..
2.2.3. Xử lý kết quả đo………………………..
	Câu hỏi kiểm soát……..……..
	Văn học…………………………………………………………….
	Phụ lục A………………………………………………………
	Phụ lục B……………………………………………………….
	Phụ lục B………………………………………………………………………………

Giới thiệu

Tính chất vật lý khí tự nhiên và chất ngưng tụ hydrocarbon được sử dụng

được sử dụng cả ở giai đoạn thiết kế phát triển và phát triển trang web

mật độ của khí tự nhiên, và trong việc phân tích và kiểm soát việc phát triển mỏ,

vận hành hệ thống thu gom, chuẩn bị sản phẩm từ giếng khí và khí ngưng tụ. Một trong những tính chất vật lý chính cần nghiên cứu là mật độ của các mỏ khí.

Do thành phần khí của các mỏ khí tự nhiên rất phức tạp,

bao gồm các hydrocacbon (ankan, xycloalkan và arenes) và phi hydrocacbon

các thành phần (nitơ, heli và các khí đất hiếm khác, cũng như các thành phần axit

nents H2 S và CO2), cần phải xác định mật độ trong phòng thí nghiệm

khí sti.

Trong này hướng dẫn phương phápđược xem xét phương pháp tính toánđịnh nghĩa

xác định mật độ khí bằng cách sử dụng thành phần đã biết, cũng như hai phương pháp trong phòng thí nghiệm để xác định mật độ khí: pycnometric và phương pháp dòng chảy qua mao quản

1. Các định nghĩa cơ bản

1.1. Mật độ của khí tự nhiên ở áp suất khí quyển

Mật độ khí bằng khối lượng M chứa trong một đơn vị thể tích của chất đó

và. Có mật độ khí ở nhiệt độ thường P 0,1013 mPa, T 273 K và

	tiêu chuẩn với P 0,1013 MPa, T 293 K									trong mọi điều kiện cũng như dưới mọi áp lực
	nhiệt độ Р và nhiệt độ Т Р, Т.									trọng lượng phân tử đã biết
	mật độ trong điều kiện bình thường bằng
	ở điều kiện tiêu chuẩn

Ở đâu M – khối lượng phân tử khí, kg/kmol; 22,41 và 24,04, m3/kmol – thể tích mol của khí tương ứng ở mức bình thường (0,1013 MPa, 273 K) và tiêu chuẩn

điều kiện (0,1013 MPa, 293 K).

Đối với khí tự nhiên bao gồm các thành phần hydrocacbon và phi hydrocacbon (có tính axit và trơ), khối lượng phân tử biểu kiến ​​M k

được xác định bởi công thức

				êã/ êì î ëü,

trong đó M i là khối lượng phân tử của thành phần thứ i kg/kmol, n i là phần trăm mol của thành phần thứ i trong hỗn hợp;

k – số lượng các thành phần trong hỗn hợp (khí thiên nhiên).

Mật độ của khí tự nhiên cm bằng

							ở mức 0,1 MPa và 293 K
							ở mức 0,1 MPa và 293 K

i là mật độ của thành phần thứ i tại 0,1 MPa và 293 K.

Dữ liệu về các thành phần riêng lẻ được thể hiện trong Bảng 1.

Chuyển đổi mật độ trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau

0,1013 MPa (101,325 kPa) trong Phụ lục B.

1.2. Mật độ khí tương đối

Trong thực hành tính toán kỹ thuật, khái niệm tương đối

mật độ nary bằng tỷ số giữa mật độ khí và mật độ không khí ở cùng giá trị áp suất và nhiệt độ. Các điều kiện bình thường hoặc tiêu chuẩn thường được lấy làm tham chiếu, với mật độ không khí được

có trách nhiệm lên tới 0 1,293 kg / m 3 và 20 1,205 kg / m 3. Sau đó người thân

Mật độ khí tự nhiên bằng

1.3. Mật độ của khí tự nhiên ở áp suất và nhiệt độ

Mật độ khí cho các điều kiện trong thành tạo, giếng khoan, khí

dây dẫn và thiết bị ở áp suất và nhiệt độ thích hợp sẽ xác định

được tính theo công thức sau

trong đó P và T là áp suất và nhiệt độ tại nơi tính mật độ khí; 293 K và 0,1013 MPa là điều kiện tiêu chuẩn khi đặt ở cm;

z ,z 0 – hệ số siêu nén khí tương ứng tại Р và Т và stan-

điều kiện phi tiêu (giá trị z 0 = 1).

Cách đơn giản nhất để xác định hệ số siêu nén z là phương pháp đồ họa. Sự phụ thuộc của z vào các tham số đã cho là trước

thể hiện trong hình. 1.

Đối với khí một thành phần (khí tinh khiết) xác định các thông số đã cho

chia theo công thức

	và T c là các thông số khí tới hạn.
Đối với các khí đa thành phần (tự nhiên), tính toán trước
áp suất giả tới hạn và nhiệt độ theo sự phụ thuộc
	T nskn iT ci /100,
	và T c là các thông số tới hạn của thành phần khí thứ i.
Vì thành phần của khí tự nhiên được xác định là butan C4 H10											hoặc hexan C6 H14

bao gồm, và tất cả các thành phần khác được kết hợp thành phần còn lại (pseudocom-

thành phần) C5+ hoặc C7+, trong trường hợp này các thông số tới hạn được xác định theo dạng

Ở 100 M từ 5 240 và 700d từ 5 950,

M s 5 – khối lượng phân tử của C5+ (C7+) kg/kmol;

d c 5 – mật độ của giả thành phần C5+ (C7+), kg/m3.

Sự phụ thuộc giữa M và		được tìm thấy bởi công thức Craig

Bảng 1

Các chỉ số thành phần khí tự nhiên

Các chỉ số

Các thành phần

Khối lượng phân tử,

triệu kg/kmol

Mật độ, kg/m3 0,1

Mật độ, kg/m3 0,1

Mật độ tương đối

Khối lượng tới hạn

dm3/kmol

Áp lực quan trọng,

Nhiệt độ nguy hiểm

Khả năng nén tới hạn

cầu, zcr

Yếu tố tâm

Hình 1 - Sự phụ thuộc của hệ số siêu nén z vào các thông số Ppr và Tpr đã cho 2. Phương pháp thí nghiệm xác định mật độ khí thiên nhiên 2.1. Phương pháp đo tỉ trọng Phương pháp pycnometric được thiết lập theo tiêu chuẩn GOST 17310-2002, phù hợp với nhờ đó xác định được mật độ (mật độ tương đối) của khí và hỗn hợp khí. Bản chất của phương pháp là cân một tỷ trọng kế thủy tinh có thể tích 100-200 cm3 nối tiếp với không khí khô và chất thải khô. khí sau đây ở cùng nhiệt độ và áp suất. Mật độ của không khí khô là một giá trị tham khảo. Biết thể tích bên trong của pycnometer, có thể xác định mật độ của khí tự nhiên chưa biết thành phần (khí thử). Để làm được điều này, thể tích bên trong của tỷ trọng kế được xác định sơ bộ (“ số nước"), lần lượt cân tỷ trọng kế với không khí khô và nước cất, đã biết khối lượng riêng của chúng. Sau đó cân Một pycnometer chứa đầy khí thử được khâu lại. Chênh lệch khối lượng giữa tỷ trọng kế với khí thử và tỷ trọng kế với không khí chia cho thể tích của tỷ trọng kế (“số nước”) được cộng vào giá trị khối lượng riêng của không khí khô, mà cuối cùng tương đương với mật độ của khí đang nghiên cứu. Đầu ra của các công thức tính toán được hiển thị dưới đây. 2.1.1. Công thức tính toán Mật độ của khí tự nhiên được xác định bằng phương pháp pycnometric dựa trên các mối quan hệ sau: g - mật độ khí ở điều kiện đo, g/dm3 kg; vz - mật độ không khí ở điều kiện đo, g/dm3 kg; Mg - khối lượng khí trong pycnometer, g; Mvs - khối lượng không khí trong pycnometer, g;

Hướng dẫn

Để giải quyết vấn đề, cần sử dụng các công thức về mật độ tương đối:

Đầu tiên, tìm trọng lượng phân tử tương đối của amoniac, có thể tính được từ bảng D.I. Mendeleev.

Ar (N) = 14, Ar (H) = 3 x 1 = 3, do đó
Ông (NH3) = 14 + 3 = 17

Thay thế dữ liệu thu được vào công thức để xác định mật độ tương đối trong không khí:
D (không khí) = Mr (amoniac) / Mr (không khí);
D (không khí) = Mr (amoniac) / 29;
D (không khí) = 17/29 = 0,59.

Ví dụ số 2. Tính khối lượng riêng tương đối của amoniac và hydro.

Thay thế dữ liệu vào công thức để xác định mật độ tương đối của hydro:
D (hydro) = Mr (amoniac) / Mr (hydro);
D (hydro) = Mr (amoniac)/ 2;
D (hydro) = 17/ 2 = 8,5.

Hydro (từ tiếng Latin “Hydrogenium” - “tạo ra nước”) là nguyên tố đầu tiên của bảng tuần hoàn. Phân bố rộng rãi, nó tồn tại dưới dạng ba đồng vị - protium, deuterium và tritium. Hydro là chất khí nhẹ, không màu (nhẹ hơn không khí 14,5 lần). Khi trộn với không khí và oxy, nó rất dễ nổ. Dùng trong hóa chất, Công nghiệp thực phẩm, và cũng như nhiên liệu tên lửa. Nghiên cứu đang được tiến hành về khả năng sử dụng hydro làm nhiên liệu cho động cơ ô tô. Tỉ trọng hydro(giống như bất kỳ loại khí nào khác) có thể được xác định những cách khác.

Hướng dẫn

Thứ nhất, dựa trên định nghĩa phổ quát mật độ - lượng chất trên một đơn vị thể tích. Nếu đựng trong bình kín thì mật độ khí được xác định đơn giản theo công thức (M1 – M2)/V, trong đó M1 – Tổng khối lượng bình chứa khí, M2 là khối lượng bình rỗng, V là thể tích bên trong bình.

Nếu bạn cần xác định mật độ hydro, có dữ liệu ban đầu như , ở đây phương trình phổ quát về trạng thái của khí lý tưởng, hay phương trình Mendeleev-Clapeyron, sẽ giải cứu được: PV = (mRT)/M.
P – áp suất khí
V - khối lượng của nó
R - hằng số khí phổ quát
T – nhiệt độ khí ở Kelvin
M - khối lượng mol của khí
m là khối lượng khí thực tế.

Khí lý tưởng được coi là một loại khí toán học trong đó năng lượng tiềm năng các phân tử so với chúng động năng có thể bị bỏ qua. Trong mô hình khí lý tưởng, không có lực hút hoặc lực đẩy giữa các phân tử và sự va chạm của các hạt với các hạt khác hoặc thành bình là hoàn toàn đàn hồi.

Tất nhiên, cả hydro hay bất kỳ loại khí nào khác đều không lý tưởng, nhưng mô hình này cho phép tính toán với đủ độ chính xác cao tại , gần áp suất không khí và nhiệt độ phòng. Ví dụ: đưa ra nhiệm vụ: tìm mật độ hydroở áp suất 6 và nhiệt độ 20 độ C.

Đầu tiên, chuyển đổi tất cả các giá trị ban đầu sang hệ SI (6 atm = 607950 Pa, 20 độ C = 293 độ K). Sau đó viết phương trình Mendeleev-Clapeyron PV = (mRT)/M. Chuyển đổi nó thành: P = (mRT)/MV. Vì m/V là mật độ (tỷ lệ khối lượng của một chất với thể tích của nó), nên bạn nhận được: mật độ hydro= PM/RT và chúng tôi có tất cả dữ liệu cần thiết cho giải pháp. Bạn biết giá trị áp suất (607950), nhiệt độ (293), hằng số khí phổ (8,31), khối lượng mol hydro (0,002).

Thay thế dữ liệu này vào công thức, bạn nhận được: hydro trong điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định là 0,499 kg/mét khối, hay xấp xỉ 0,5.

Nguồn:

• cách tìm mật độ của hydro

Tỉ trọng- đây là một trong những đặc tính của một chất, giống như khối lượng, thể tích, nhiệt độ, diện tích. Nó bằng tỷ lệ giữa khối lượng và thể tích. Nhiệm vụ chính là học cách tính giá trị này và biết nó phụ thuộc vào cái gì.

Hướng dẫn

Tỉ trọng là tỉ số giữa khối lượng và thể tích của một chất. Nếu bạn muốn xác định mật độ của một chất và bạn biết khối lượng cũng như thể tích của nó thì việc tìm mật độ sẽ không khó đối với bạn. Cách dễ nhất để tìm mật độ trong trong trường hợp này- đây là p = m/V. Nó được tính bằng kg/m^3 trong hệ SI. Tuy nhiên, hai giá trị này không phải lúc nào cũng được đưa ra, vì vậy bạn nên biết một số cách tính mật độ.

Tỉ trọng Nó có những nghĩa khác nhau tùy theo loại chất. Ngoài ra, mật độ thay đổi theo độ mặn và nhiệt độ. Khi nhiệt độ giảm, mật độ tăng và khi độ mặn giảm, mật độ cũng giảm. Ví dụ, mật độ của Biển Đỏ vẫn được coi là cao, nhưng ở Biển Baltic thì mật độ này đã thấp hơn. Các bạn có để ý rằng nếu cho nước vào thì nó sẽ nổi lên không. Tất cả điều này xảy ra do thực tế là nó có mật độ thấp hơn nước. Ngược lại, kim loại và các chất đá chìm xuống vì mật độ của chúng cao hơn. Dựa trên mật độ của cơ thể, khả năng bơi lội của chúng đã được xác định.

Nhờ lý thuyết vật nổi, theo đó người ta có thể tìm được khối lượng riêng của một vật, nước, thể tích của toàn bộ vật và thể tích phần chìm của nó. Công thức này trông giống như: Vimmer. các bộ phận / V cơ thể = p cơ thể / p chất lỏng. Từ đó, mật độ của cơ thể có thể được tìm thấy như sau: p cơ thể = V chìm. phần * p chất lỏng / thân V. Điều kiện này được đáp ứng dựa trên dữ liệu dạng bảng và thể tích V ngâm được chỉ định. các bộ phận và V của cơ thể.

Video về chủ đề

Mẹo 4: Cách tính khối lượng phân tử tương đối của một chất

Trọng lượng phân tử tương đối là một đại lượng không thứ nguyên cho biết khối lượng của một phân tử lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon bao nhiêu lần. Theo đó, khối lượng của nguyên tử cacbon là 12 đơn vị. Xác định trọng lượng phân tử tương đối hợp chất hóa học có thể được thực hiện bằng cách cộng khối lượng của các nguyên tử tạo nên phân tử của một chất.

Bạn sẽ cần

• - cái bút;
• - giấy để ghi chú;
• - máy tính;
• - Bảng Mendeleev.

Hướng dẫn

Tìm trong bảng tuần hoàn các ô của các nguyên tố tạo nên phân tử này. Giá trị khối lượng nguyên tử tương đối (Ar) của mỗi chất được biểu thị ở góc dưới bên trái của ô. Viết lại chúng, làm tròn đến số nguyên gần nhất: Ar(H) – 1; Ar(P) – 31; Ar(O) – 16.

Xác định khối lượng phân tử tương đối của hợp chất (Mr). Để làm điều này, hãy nhân khối lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố với số nguyên tử trong . Sau đó cộng các giá trị kết quả lại. Đối với axit orthophosphoric: Mr(h3po4) = 3*1 + 1*31 + 4*16 = 98.

Khối lượng phân tử tương đối bằng số lượng với khối lượng mol của chất. Một số tác vụ sử dụng kết nối này. Ví dụ: một chất khí ở nhiệt độ 200 K và áp suất 0,2 MPa có khối lượng riêng là 5,3 kg/m3. Xác định trọng lượng phân tử tương đối của nó.

Sử dụng phương trình Mendeleev-Cliperon cho khí lý tưởng: PV = mRT/M, trong đó V là thể tích khí, m3; m - khối lượng của một thể tích khí nhất định, kg; M - khối lượng mol của khí, kg/mol; R – hằng số khí phổ quát. R=8,314472 m2kg s-2 K-1 Mol-1; T – khí, K; P - áp suất tuyệt đối, Pa. Biểu thị khối lượng mol từ mối quan hệ này: M = mRT/(PV).

Như đã biết, mật độ: p = m/V, kg/m3. Thay thế nó vào biểu thức: M = pRT/P. Xác định khối lượng mol của khí: M = 5,3*8,31*200/(2*10^5) = 0,044 kg/mol. Trọng lượng phân tử tương đối của khí: Mr = 44. Bạn có thể giả sử đó là carbon dioxide: Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44.

Nguồn:

• tính trọng lượng phân tử tương đối

TRONG phòng thí nghiệm hóa học và trong thời gian thí nghiệm hóa họcỞ nhà, thường cần xác định mật độ tương đối của một chất. Mật độ tương đối là tỷ lệ giữa mật độ của một chất cụ thể với mật độ của chất khác trong những điều kiện nhất định hoặc với mật độ của chất tham chiếu, đó là nước cất. Mật độ tương đối được thể hiện dưới dạng một số trừu tượng.

Bạn sẽ cần

• - bảng và sách tham khảo;
• - tỷ trọng kế, tỷ trọng kế hoặc cân đặc biệt.

Hướng dẫn

Mật độ tương đối của các chất so với mật độ của nước cất được xác định theo công thức: d=p/p0, trong đó d là mật độ tương đối mong muốn, p là mật độ của chất được nghiên cứu, p0 là mật độ của chất đối chiếu chất. Thông số cuối cùng được lập thành bảng và được xác định khá chính xác: ở 20°C nước có mật độ 998,203 kg/cub.m và đạt mật độ tối đa ở 4°C - 999,973 kg/cub.m. Trước khi tính toán, đừng quên rằng p và p0 phải được biểu thị theo cùng đơn vị.

Ngoài ra, mật độ tương đối của một chất có thể được tìm thấy trong sách tham khảo vật lý và hóa học. Giá trị số của mật độ tương đối luôn bằng trọng lượng riêng tương đối của cùng một chất trong cùng điều kiện. Kết luận: sử dụng bảng tương đối trọng lượng riêng giống như thể chúng là các bảng mật độ tương đối.

Khi xác định khối lượng riêng tương đối, luôn tính đến nhiệt độ của chất thử và chất đối chiếu. Thực tế là mật độ của các chất giảm dần và tăng lên khi làm mát. Nếu nhiệt độ của chất thử khác với nhiệt độ chuẩn thì tiến hành hiệu chỉnh. Tính nó bằng sự thay đổi trung bình về mật độ tương đối trên 1°C. Tìm kiếm dữ liệu cần thiết bằng cách sử dụng biểu đồ hiệu chỉnh nhiệt độ.

Để tính nhanh mật độ tương đối của chất lỏng trong thực tế, hãy sử dụng tỷ trọng kế. Để đo các chất tương đối và chất khô, hãy sử dụng pycnometer và thang đo đặc biệt. Tỷ trọng kế cổ điển là một ống thủy tinh giãn nở ở phía dưới. Ở đầu dưới của ống có một bình chứa hoặc một chất đặc biệt. Trên đầu ống có vạch chia thể hiện giá trị số mật độ tương đối của chất thử. Nhiều tỷ trọng kế được trang bị thêm nhiệt kế để đo nhiệt độ của chất đang nghiên cứu.

định luật Avogadro

Khoảng cách giữa các phân tử của chất khí với nhau phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài: áp suất và nhiệt độ. Trong cùng điều kiện bên ngoài, khoảng cách giữa các phân tử của các loại khí khác nhau là như nhau. Định luật Avogadro, được phát hiện vào năm 1811, nêu rõ: những thể tích bằng nhau của các loại khí khác nhau trong cùng điều kiện bên ngoài (nhiệt độ và áp suất) chứa số tương tự phân tử. Những thứ kia. nếu V1=V2, T1=T2 và P1=P2 thì N1=N2, trong đó V là thể tích, T là nhiệt độ, P là áp suất, N là số lượng phân tử khí (chỉ số “1” cho một khí, “2” cho người khác).

Hệ quả thứ nhất của định luật Avogadro, thể tích mol

Hệ quả đầu tiên của định luật Avogadro phát biểu rằng cùng một số phân tử của bất kỳ loại khí nào trong cùng điều kiện sẽ chiếm cùng một thể tích: V1=V2 với N1=N2, T1=T2 và P1=P2. Thể tích của một mol chất khí bất kỳ (thể tích mol) là không thay đổi. Chúng ta hãy nhớ lại rằng 1 mol chứa số hạt Avogadro – 6,02x10^23 phân tử.

Như vậy thể tích mol của chất khí chỉ phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ. Khí thường được xem xét ở áp suất bình thường và nhiệt độ bình thường: 273 K (0 độ C) và 1 atm (760 mm Hg, 101325 Pa). Trong những điều kiện bình thường như vậy, được ký hiệu là “n.s.”, thể tích mol của bất kỳ chất khí nào là 22,4 l/mol. Biết giá trị này, bạn có thể tính thể tích của bất kỳ khối lượng nhất định và bất kỳ lượng khí nhất định nào.

Hệ quả thứ hai của định luật Avogadro, mật độ tương đối của các chất khí

Để tính mật độ tương đối của các chất khí, hệ quả thứ hai của định luật Avogadro được sử dụng. Theo định nghĩa, mật độ của một chất là tỷ số giữa khối lượng và thể tích của nó: ρ=m/V. Đối với 1 mol chất thì khối lượng bằng khối lượng mol M, thể tích bằng thể tích mol V(M). Do đó mật độ khí là ρ=M(khí)/V(M).

Giả sử có hai chất khí – X và Y. Mật độ và khối lượng mol của chúng – ρ(X), ρ(Y), M(X), M(Y), liên hệ với nhau bởi các quan hệ: ρ(X)=M (X)/ V(M), ρ(Y)=M(Y)/V(M). Mật độ tương đối của khí X và khí Y, ký hiệu là Dy(X), là tỷ lệ giữa mật độ của các khí này ρ(X)/ρ(Y): Dy(X)=ρ(X)/ρ(Y) =M(X)xV(M)/V(M)xM(Y)=M(X)/M(Y). Thể tích mol giảm và từ đó chúng ta có thể kết luận rằng mật độ tương đối của khí X và khí Y bằng tỷ lệ khối lượng mol hoặc khối lượng phân tử tương đối của chúng (chúng bằng nhau về mặt số lượng).

Mật độ khí thường được xác định liên quan đến hydro, loại khí nhẹ nhất trong số các loại khí, có khối lượng mol là 2 g/mol. Những thứ kia. nếu bài toán nói rằng một chất khí X chưa biết có mật độ hydro bằng, chẳng hạn là 15 (mật độ tương đối là một giá trị không thứ nguyên!), thì việc tìm khối lượng mol của nó sẽ không khó: M(X)=15xM(H2)=15x2= 30 g/mol. Mật độ tương đối của khí so với không khí cũng thường được chỉ định. Ở đây bạn cần biết rằng trọng lượng phân tử tương đối trung bình của không khí là 29 và bạn cần nhân không phải với 2 mà với 29.

Mật độ không khí là đại lượng vật lý, đặc trưng cho trọng lượng riêng của không khí trong điều kiện tự nhiên hoặc khối lượng khí trong khí quyển Trái đất trên một đơn vị thể tích. Giá trị của mật độ không khí là một hàm của chiều cao của phép đo được thực hiện, độ ẩm và nhiệt độ của nó.

Mật độ không khí tiêu chuẩn được lấy là 1,29 kg/m3, được tính bằng tỷ số giữa khối lượng mol của nó (29 g/mol) với thể tích mol, như nhau đối với tất cả các khí (22,413996 dm3), tương ứng với mật độ của khí khô. không khí ở 0° C (273,15°K) và áp suất 760 mmHg (101325 Pa) ở mực nước biển (nghĩa là trong điều kiện bình thường).

Xác định mật độ không khí^

Cách đây không lâu, thông tin về mật độ không khí được thu thập một cách gián tiếp thông qua quan sát đèn cực, sự lan truyền của sóng vô tuyến, thiên thạch. Kể từ khi thành lập Vệ tinh nhân tạo Mật độ không khí của Trái đất bắt đầu được tính toán nhờ dữ liệu thu được từ quá trình phanh của chúng.

Một phương pháp khác là quan sát sự lan rộng của các đám mây hơi natri nhân tạo do tên lửa thời tiết tạo ra. Ở châu Âu, mật độ không khí trên bề mặt Trái đất là 1,258 kg/m3, ở độ cao 5 km - 0,735, ở độ cao 20 km - 0,087, ở độ cao 40 km - 0,004 kg/m3.

Có hai loại mật độ không khí: khối lượng và trọng lượng ( trọng lượng riêng).

Công thức mật độ không khí^

Mật độ khối lượng xác định khối lượng của 1 m3 không khí và được tính theo công thức γ = G/V, trong đó γ là khối lượng riêng, kgf/m3; G là trọng lượng của không khí, tính bằng kgf; V là thể tích không khí, tính bằng m3. Xác định rằng 1 m3 không khí ở điều kiện tiêu chuẩn(áp suất khí quyển 760 mmHg, t=15°C) nặng 1,225 kgf, dựa vào đó, mật độ trọng lượng (trọng lượng riêng) của 1 m3 không khí là γ = 1,225 kgf/m3.

Mật độ tương đối trong không khí là gì? ^

Cần lưu ý rằng trọng lượng không khí là một đại lượng thay đổi và thay đổi tùy theo điều kiện khác nhau, chẳng hạn như vĩ độ địa lý và lực quán tính xảy ra khi Trái đất quay quanh trục của nó. Ở hai cực, trọng lượng không khí lớn hơn ở xích đạo 5%.

Mật độ khối không khí là khối lượng của 1 m3 không khí, ký hiệu là chữ cái Hy Lạp ρ. Như bạn đã biết, trọng lượng cơ thể là một đại lượng không đổi. Đơn vị khối lượng được coi là khối lượng của một quả cân iridua bạch kim, được đặt tại Phòng Cân đo và Đo lường Quốc tế ở Paris.

Mật độ khối không khí ρ được tính theo công thức sau: ρ = m/v. Ở đây m là khối lượng không khí, tính bằng kg×s2/m; ρ – của anh ấy mật độ khối lượng, được đo bằng kgf×s2/m4.

Mật độ khối lượng và trọng lượng của không khí phụ thuộc vào: ρ = γ/g, trong đó g là hệ số gia tốc rơi tự do, bằng 9,8 m/s2. Suy ra mật độ khối lượng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn là 0,1250 kg × s2/m4.

Mật độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào? ^

Khi áp suất khí quyển và nhiệt độ thay đổi, mật độ của không khí cũng thay đổi. Dựa trên định luật Boyle-Marriott, áp suất càng lớn thì mật độ không khí càng lớn. Tuy nhiên, khi áp suất giảm theo độ cao, mật độ không khí cũng giảm, dẫn đến sự điều chỉnh riêng, do đó quy luật thay đổi áp suất theo chiều dọc trở nên phức tạp hơn.

Phương trình biểu thị Luật này sự thay đổi áp suất theo độ cao trong khí quyển ở trạng thái nghỉ được gọi là phương trình tĩnh học cơ bản.

Nó nói rằng khi tăng độ cao, áp suất sẽ thay đổi theo hướng xuống và khi tăng lên cùng một độ cao, áp suất càng giảm thì lực hấp dẫn và mật độ của không khí càng lớn.

Những thay đổi về mật độ không khí đóng một vai trò quan trọng trong phương trình này. Kết quả là, chúng ta có thể nói rằng bạn càng lên cao thì áp suất giảm xuống càng ít khi leo lên cùng chiều cao. Mật độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ như sau: trong không khí ấm áp suất giảm ít hơn trong không khí lạnh, do đó, ở cùng độ cao trong không khí ấm áp khối không khíáp suất cao hơn lúc lạnh.

Với các giá trị nhiệt độ và áp suất thay đổi, mật độ khối lượng của không khí được tính theo công thức: ρ = 0,0473xB/T. Ở đây B là áp suất khí quyển, đo bằng mm thủy ngân, T là nhiệt độ không khí, đo bằng Kelvin .

Lựa chọn thế nào, theo đặc điểm, thông số nào?

Máy sấy khí nén công nghiệp là gì? Đọc về nó, thông tin thú vị và có liên quan nhất.

Giá trị liệu bằng ozone hiện nay là bao nhiêu? Bạn sẽ tìm hiểu về điều này trong bài viết này:
. Đánh giá, chỉ định và chống chỉ định của liệu pháp ozone.

Mật độ hơi được đo trong không khí như thế nào? ^

Mật độ cũng được xác định bởi độ ẩm không khí. Sự hiện diện của các lỗ rỗng nước dẫn đến giảm mật độ không khí, điều này được giải thích là do khối lượng mol của nước thấp (18 g/mol) so với khối lượng mol của không khí khô (29 g/mol). Không khí ẩm có thể được coi là một hỗn hợp các loại khí lý tưởng, trong đó mỗi loại khí có sự kết hợp mật độ cho phép người ta đạt được giá trị mật độ cần thiết cho hỗn hợp của chúng.

Kiểu giải thích này giúp có thể xác định các giá trị mật độ với mức sai số nhỏ hơn 0,2% trong phạm vi nhiệt độ từ −10 °C đến 50 °C. Mật độ không khí cho phép bạn thu được giá trị độ ẩm của nó, được tính bằng cách chia mật độ hơi nước (tính bằng gam) có trong không khí cho mật độ không khí khô tính bằng kilôgam.

Phương trình cơ bản của tĩnh học không cho phép chúng ta giải quyết các vấn đề thực tế nảy sinh liên tục trong điều kiện thực tế của bầu không khí đang thay đổi. Do đó, nó được giải quyết theo nhiều giả định đơn giản hóa khác nhau tương ứng với các điều kiện thực tế thực tế bằng cách đưa ra một số giả định từng phần.

Phương trình tĩnh học cơ bản giúp có thể thu được giá trị của gradient áp suất thẳng đứng, biểu thị sự thay đổi áp suất trong quá trình đi lên hoặc đi xuống trên một đơn vị chiều cao, tức là sự thay đổi áp suất trên một đơn vị khoảng cách thẳng đứng.

Thay vì độ dốc dọc, họ thường sử dụng giá trị nghịch đảo của nó - mức áp suất tính bằng mét trên milibar (đôi khi một phiên bản lỗi thời của thuật ngữ “độ dốc áp suất” cũng được sử dụng - độ dốc khí áp).

Mật độ không khí thấp xác định ít khả năng chống chuyển động. Nhiều loài động vật trên cạn đã tiến hóa để tận dụng lợi ích môi trường của tài sản này. môi trường không khí, nhờ đó họ có được khả năng bay. 75% tất cả các loài động vật trên cạn có khả năng bay chủ động. Chúng chủ yếu là côn trùng và chim, nhưng cũng có động vật có vú và bò sát.

Video về chủ đề “Xác định mật độ không khí”

Một trong những điều quan trọng nhất tính chất vật lý chất khí là giá trị mật độ của chúng.

SỰ ĐỊNH NGHĨA

Tỉ trọng là một đại lượng vật lý vô hướng, được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng của một vật và thể tích mà nó chiếm giữ.

Đại lượng này thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp r hoặc chữ cái Latin D và d. Đơn vị đo mật độ trong hệ SI được coi là kg/m 3 và trong GHS - g/cm 3 . Mật độ khí là một giá trị tham khảo; nó thường được đo ở áp suất không khí. bạn.

Thông thường, liên quan đến chất khí, khái niệm "mật độ tương đối" được sử dụng. Giá trị này biểu thị tỷ số khối lượng của một loại khí nhất định với khối lượng của một loại khí khác lấy trong cùng thể tích, ở cùng nhiệt độ và cùng áp suất, gọi là mật độ tương đối của khí thứ nhất so với khí thứ hai.

Ví dụ, trong điều kiện bình thường, khối lượng của khí cacbonic trong một thể tích 1 lít là 1,98 g, khối lượng của hydro trong cùng một thể tích và ở cùng điều kiện là 0,09 g, từ đó mật độ của khí cacbonic của hydro sẽ là: 1,98 / 0,09 = 22.

Mật độ khí tương đối

Chúng ta hãy biểu thị mật độ khí tương đối m 1 / m 2 bằng chữ D. Sau đó

Do đó, khối lượng mol của một chất khí bằng mật độ của nó so với một loại khí khác, nhân với khối lượng mol của khí thứ hai.

Thông thường mật độ của các loại khí khác nhau được xác định liên quan đến hydro, là loại khí nhẹ nhất trong tất cả các loại khí. Vì khối lượng mol của hydro là 2,0158 g/mol nên trong trường hợp này phương trình tính khối lượng mol có dạng:

hoặc, nếu chúng ta làm tròn khối lượng mol của hydro thành 2:

Ví dụ, tính toán bằng phương trình này khối lượng mol của carbon dioxide, mật độ của hydro, như đã chỉ ra ở trên, là 22, chúng ta thấy:

M(CO 2) = 2 × 22 = 44 g/mol.

Mật độ khí trong điều kiện phòng thí nghiệm Bạn có thể xác định nó một cách độc lập như sau: bạn cần lấy một bình thủy tinh có khóa và cân nó trên cân phân tích. Trọng lượng ban đầu là trọng lượng của bình mà toàn bộ không khí đã được bơm ra ngoài, trọng lượng cuối cùng là trọng lượng của bình đã được đổ đầy khí đến một áp suất xác định. Sự chênh lệch khối lượng thu được phải được chia cho thể tích của bình. Giá trị tính toán là mật độ của khí trong các điều kiện này.

p 1 /p N ×V 1 /m×m/V N = T 1 /T N ;

bởi vì m/V 1 = r 1 và m/V N = r N , chúng tôi tìm thấy rằng

r N = r 1 ×p N /p 1 ×T 1 /T N .

Bảng dưới đây cho thấy mật độ của một số loại khí.

Bảng 1. Mật độ khí ở điều kiện bình thường.

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Bài tập	Mật độ tương đối của khí hydro là 27. Phần khối lượng nguyên tố hydro trong đó là 18,5% và nguyên tố boron là 81,5%. Xác định công thức của khí.
Giải pháp	Phần khối lượng của nguyên tố X trong phân tử có chế phẩm NX được tính theo công thức sau: ω(X) = n × Ar(X) / M(HX) × 100%. Chúng ta hãy biểu thị số lượng nguyên tử hydro trong phân tử bằng “x” và số lượng nguyên tử boron bằng “y”. Hãy tìm người thân tương ứng khối lượng nguyên tử các nguyên tố hydro và boron (giá trị khối lượng nguyên tử tương đối lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev, làm tròn thành số nguyên). Ar(B) = 11; Ar(H) = 1. Chúng tôi chia hàm lượng phần trăm của các nguyên tố thành khối lượng nguyên tử tương ứng. Như vậy ta sẽ tìm được mối liên hệ giữa số lượng nguyên tử trong phân tử của hợp chất: 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. Có nghĩa công thức đơn giản nhất hợp chất của hydro và boron có dạng H 5 B 2. Khối lượng mol của một chất khí có thể được xác định bằng mật độ hydro của nó: Khí M = M(H 2) × D H2 (khí); Khí M = 2 × 27 = 54 g/mol. Để tìm công thức thực sự của hợp chất hydro và boron, chúng ta tìm tỷ lệ khối lượng mol thu được: Khí M / 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 g/mol. Điều này có nghĩa là tất cả các chỉ số trong công thức H 5 B 2 phải được nhân với 2. Do đó, công thức của chất sẽ giống như H 10 B 4.
Trả lời	Công thức khí - H 10 B 4

VÍ DỤ 2

Bài tập	Tính mật độ tương đối dựa trên không khí khí cacbonic CO2.
Giải pháp	Để tính mật độ tương đối của khí này với khí khác, khối lượng phân tử tương đối của khí thứ nhất phải được chia cho khối lượng phân tử tương đối của khí thứ hai. Trọng lượng phân tử tương đối của không khí được lấy là 29 (có tính đến hàm lượng nitơ, oxy và các loại khí khác trong không khí). Cần lưu ý rằng khái niệm "khối lượng phân tử tương đối của không khí" được sử dụng có điều kiện, vì không khí là hỗn hợp các chất khí. D không khí (CO 2) = M r (CO 2) / M r (không khí); Không khí D (CO 2) = 44/29 = 1,52. M r (CO 2) = A r (C) + 2 × A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.
Trả lời	Mật độ tương đối của carbon dioxide trong không khí là 1,52.

Khí - so sánh khối lượng phân tử hoặc mol tương đối của một loại khí với khí khác. Theo quy luật, nó được định nghĩa liên quan đến loại khí nhẹ nhất - hydro. Khí cũng thường được so sánh với không khí.

Để chỉ ra loại khí nào được chọn để so sánh, một chỉ số được thêm vào trước ký hiệu mật độ tương đối của khí thử nghiệm và tên của nó được viết trong ngoặc đơn. Ví dụ: DH2(SO2). Điều này có nghĩa là mật độ được tính bằng hydro. Đây được đọc là “mật độ của oxit lưu huỳnh trên hydro”.

Để tính mật độ khí hydro, bạn cần sử dụng bảng tuần hoàn xác định khối lượng mol của khí và hydro đang nghiên cứu. Nếu là clo và hydro thì chất chỉ thị sẽ như sau: M(Cl2) = 71 g/mol và M(H2) = 2 g/mol. Nếu chia mật độ hydro cho mật độ clo (71:2) thì kết quả là 35,5. Nghĩa là clo nặng hơn hydro 35,5 lần.

Mật độ tương đối của chất khí không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài. Điều này được giải thích bằng các định luật phổ quát về trạng thái của chất khí, dẫn đến thực tế là sự thay đổi nhiệt độ và áp suất không dẫn đến sự thay đổi thể tích của chúng. Đối với bất kỳ thay đổi nào trong các chỉ số này, các phép đo đều được thực hiện giống hệt nhau.

Để xác định mật độ của một chất khí bằng thực nghiệm, bạn sẽ cần một bình để có thể đặt nó vào. Bình chứa khí phải được cân hai lần: lần đầu tiên - bằng cách bơm hết không khí ra khỏi bình; thứ hai - đổ đầy khí đang nghiên cứu vào nó. Cũng cần phải đo trước thể tích của bình.

Đầu tiên bạn cần tính chênh lệch khối lượng và chia cho thể tích của bình. Kết quả sẽ là mật độ khí trong các điều kiện nhất định. Sử dụng phương trình trạng thái, bạn có thể tính toán chỉ báo mong muốn trong điều kiện bình thường hoặc lý tưởng.

Bạn có thể tìm ra mật độ của một số loại khí bằng bảng tóm tắt chứa thông tin làm sẵn. Nếu khí được bao gồm trong bảng, thì bạn có thể lấy thông tin này mà không cần bất kỳ tính toán bổ sung hoặc sử dụng công thức nào. Ví dụ, mật độ hơi của nước có thể được tìm ra từ bảng tính chất của nước (Sổ tay của Rivkin S.L. và cộng sự), bảng tương tự điện tử của nó hoặc sử dụng các chương trình như WaterSteamPro và các chương trình khác.

Tuy nhiên, đối với các chất lỏng khác nhau, trạng thái cân bằng với hơi xảy ra khi mật độ khác nhau Cái cuối cùng. Điều này là do sự khác biệt về lực lượng tương tác giữa các phân tử. Nó càng cao thì trạng thái cân bằng sẽ xảy ra nhanh hơn (ví dụ: thủy ngân). Đối với chất lỏng dễ bay hơi (ví dụ, ether), trạng thái cân bằng chỉ có thể xảy ra ở mật độ hơi đáng kể.

Mật độ của các loại khí tự nhiên khác nhau thay đổi từ 0,72 đến 2,00 kg/m3 và cao hơn, tương đối - từ 0,6 đến 1,5 và cao hơn. nhất mật độ cao khí có hàm lượng hydrocarbon nặng H2S, CO2 và N2 cao nhất, khí mêtan khô thấp nhất.

Các đặc tính được xác định bởi thành phần, nhiệt độ, áp suất và mật độ của nó. Chỉ số sau được xác định trong phòng thí nghiệm. Nó phụ thuộc vào tất cả những điều trên. Mật độ của nó có thể được xác định bằng các phương pháp khác nhau. Cách chính xác nhất là cân trên cân chính xác trong hộp thủy tinh có thành mỏng.

Nhiều hơn cùng một chỉ số cho khí tự nhiên. Trong thực tế, tỷ lệ này được lấy là 0,6:1. Tĩnh điện giảm nhanh hơn so với khí. Ở áp suất lên tới 100 MPa, mật độ khí tự nhiên có thể vượt quá 0,35 g/cm3.

Người ta đã chứng minh rằng sự gia tăng này có thể đi kèm với sự gia tăng nhiệt độ hình thành hydrat. Khí tự nhiên mật độ thấp tạo thành hydrat ở mức độ cao hơn nhiệt độ cao so với các chất khí có mật độ tăng lên.

Tỷ trọng kế mới bắt đầu được sử dụng và vẫn còn nhiều câu hỏi liên quan đến tính năng vận hành và thử nghiệm của chúng.