La densité relative des gaz est calculée à l'aide de la formule. Densité du gaz: absolue et relative

La densité de l'air est une quantité physique qui caractérise la gravité spécifique de l'air dans des conditions naturelles ou la masse de gaz dans l'atmosphère terrestre par unité de volume. La valeur de la densité de l'air est fonction de la hauteur des mesures effectuées, de son humidité et de sa température.

La densité de l'air standard est une valeur égale à 1,29 kg / m3, qui est calculée comme le rapport de sa masse molaire (29 g / mol) au volume molaire, la même pour tous les gaz (22,413996 dm3), correspondant à la densité de l'air sec à 0 ° C (273,15 ° K) et une pression de 760 mm Hg (101325 Pa) au niveau de la mer (c'est-à-dire dans des conditions normales).

Détermination de la densité de l'air ^

Il n'y a pas si longtemps, des informations sur la densité de l'air étaient obtenues indirectement par l'observation des aurores boréales, la propagation des ondes radio et des météores. Depuis l'avènement des satellites artificiels de la Terre, la densité de l'air a commencé à être calculée grâce aux données obtenues à partir de leur décélération.

Une autre méthode consiste à observer la propagation des nuages \u200b\u200bartificiels de vapeur de sodium générés par les fusées météorologiques. En Europe, la densité de l'air à la surface de la Terre est de 1,258 kg / m3, à une altitude de cinq km - 0,735, à une altitude de vingt km - 0,087, à une altitude de quarante km - 0,004 kg / m3.

Il existe deux types de densité de l'air: la masse et le poids (gravité spécifique).

Formule de densité de l'air ^

La masse volumique détermine le poids de 1 m3 d'air et est calculée par la formule γ \u003d G / V, où γ est la masse volumique, kgf / m3; G - poids de l'air, mesuré en kgf; V est le volume d'air, mesuré en m3. Déterminé que 1 m3 d'air aux conditions standard (pression barométrique 760 mm Hg, t \u003d 15 ° С) pèse 1225 kgfSur cette base, la masse volumique (densité) de 1 m3 d'air est γ \u003d 1,225 kgf / m3.

Quelle est la densité relative par air? ^

Veuillez noter que le poids de l'air est une quantité variable et varie en fonction de diverses conditions, telles que la latitude et la force d'inertie qui se produit lorsque la Terre tourne autour de son axe. Aux pôles, le poids de l'air est supérieur de 5% à celui de l'équateur.

La masse volumique de l'air est la masse de 1 m3 d'air, désignée par la lettre grecque ρ. Comme vous le savez, le poids corporel est une valeur constante. L'unité de masse est considérée comme la masse des poids en platine iridiste, qui est conservée à la Chambre internationale des poids et mesures à Paris.

La masse volumique de l'air ρ est calculée à l'aide de la formule suivante: ρ \u003d m / v. Ici m est la masse d'air, mesurée en kg × s2 / m; ρ est sa masse volumique, mesurée en kgf × s2 / m4.

La masse et la masse volumique de l'air sont en fonction: ρ \u003d γ / g, où g - coefficient d'accélération de la pesanteur, égal à 9,8 m / s². D'où il s'ensuit que la masse volumique de l'air dans les conditions standard est de 0,1250 kg × s2 / m4.

Comment la densité de l'air dépend-elle de la température? ^

À mesure que la pression barométrique et la température changent, la densité de l'air change. Selon la loi de Boyle-Mariotte, plus la pression est élevée, plus la densité de l'air est grande. Cependant, avec une diminution de la pression avec la hauteur, la densité de l'air diminue également, ce qui introduit ses propres corrections, ce qui rend la loi de changement de pression le long de la verticale plus compliquée.

L'équation qui exprime cette loi de changement de pression avec la hauteur dans l'atmosphère au repos s'appelle l'équation de base de la statique.

Il dit qu'avec une augmentation de l'altitude, la pression change vers le bas et en montant à la même hauteur, la diminution de la pression est d'autant plus grande que la force de gravité et la densité de l'air sont grandes.

Les changements de densité de l'air jouent un rôle important dans cette équation. En conséquence, on peut dire que plus vous montez, moins la pression chutera lorsque vous monterez à la même hauteur. La densité de l'air dépend de la température comme suit: dans l'air chaud, la pression diminue moins intensément que dans l'air froid, donc à hauteur égale dans l'air chaud masse d'air la pression est plus élevée que dans le froid.

Avec des valeurs variables de température et de pression, la masse volumique de l'air est calculée par la formule: ρ \u003d 0,0473xV / T. Ici B est la pression barométrique, mesurée en mm Hg, T est la température de l'air, mesurée en Kelvin.

Comment choisissez-vous, selon quelles caractéristiques, paramètres?

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Comment la densité de la vapeur dans l'air est-elle mesurée? ^

De plus, la densité est déterminée par l'humidité de l'air. La présence de pores d'eau entraîne une diminution de la densité de l'air, qui s'explique par la faible masse molaire d'eau (18 g / mol) par rapport à la masse molaire d'air sec (29 g / mol). Air humide peut être considéré comme un mélange de gaz parfaits, dans chacun desquels la combinaison des densités permet d'obtenir la valeur de densité requise pour leur mélange.

Ce type d'interprétation permet de déterminer des valeurs de densité avec un niveau d'erreur inférieur à 0,2% dans la plage de température de -10 ° C à 50 ° C. La densité de l'air vous permet d'obtenir la valeur de sa teneur en humidité, qui est calculée en divisant la densité de la vapeur d'eau (en grammes), contenue dans l'air, par la densité de l'air sec en kilogrammes.

L'équation de base de la statique ne permet pas de résoudre des problèmes pratiques surgissant constamment dans des conditions réelles d'une atmosphère changeante. Par conséquent, il est résolu sous diverses hypothèses simplifiées qui correspondent aux conditions réelles réelles, en mettant en avant un certain nombre d'hypothèses particulières.

L'équation de base de la statique permet d'obtenir la valeur du gradient de pression vertical, qui exprime le changement de pression en montée ou en descente par unité de hauteur, c'est-à-dire le changement de pression par unité de distance verticale.

Au lieu d'un gradient vertical, la valeur opposée est souvent utilisée - un pas barique en mètres par millibar (parfois une version obsolète du terme «gradient de pression» - un gradient barométrique).

Une faible densité de l'air signifie une faible résistance au mouvement. De nombreux animaux terrestres ont exploité les avantages écologiques de cette propriété au cours de son évolution. environnement aérien, grâce auquel ils ont acquis la capacité de voler. 75% de toutes les espèces animales terrestres sont capables de voler activement. Pour la plupart, ce sont des insectes et des oiseaux, mais il y a des mammifères et des reptiles.

Vidéo de détermination de la densité de l'air

Gaz - Comparaison de la masse moléculaire ou molaire relative d'un gaz avec celle d'un autre gaz. En règle générale, il est défini par rapport au gaz le plus léger - l'hydrogène. De plus, les gaz sont souvent comparés à l'air.

Afin de montrer quel gaz est sélectionné pour la comparaison, un index est ajouté avant le symbole de la densité relative de la personne étudiée, et le nom lui-même est écrit entre parenthèses. Par exemple DH2 (SO2). Cela signifie que la densité a été calculée à partir de l'hydrogène. Il se lit comme «densité d'hydrogène de l'oxyde de soufre».

Pour calculer la densité d'un gaz par rapport à l'hydrogène, il est nécessaire de déterminer les masses molaires du gaz et de l'hydrogène à l'étude à l'aide du tableau périodique. S'il s'agit de chlore et d'hydrogène, les indicateurs ressembleront à ceci: M (Cl2) \u003d 71 g / mol et M (H2) \u003d 2 g / mol. Si la densité de l'hydrogène est divisée par la densité du chlore (71: 2), le résultat est 35,5. Autrement dit, le chlore est 35,5 fois plus lourd que l'hydrogène.

Densité relative du gaz de conditions extérieures ne dépend en aucun cas. Ceci s'explique par les lois générales de l'état des gaz, qui se résument au fait qu'un changement de température et de pression n'entraîne pas de changement de leur volume. Pour toute modification de ces indicateurs, les mesures sont effectuées exactement de la même manière.

Pour déterminer empiriquement la densité d'un gaz, vous aurez besoin d'un ballon où il pourra être placé. Le ballon contenant du gaz doit être pesé deux fois: la première fois - après avoir évacué tout l'air de celui-ci; le second - en le remplissant avec le gaz étudié. Il est également nécessaire de mesurer au préalable le volume du flacon.

Vous devez d'abord calculer la différence de masse et la diviser par le volume du ballon. Le résultat est la densité du gaz pour les conditions données. En utilisant l'équation d'état, vous pouvez calculer l'indicateur souhaité dans des conditions normales ou idéales.

Vous pouvez connaître la densité de certains gaz à partir du tableau récapitulatif, qui contient des informations toutes faites. Si le gaz est répertorié dans le tableau, ces informations peuvent être prises sans aucun calcul supplémentaire et en utilisant des formules. Par exemple, la densité de la vapeur d'eau peut être trouvée à partir du tableau des propriétés de l'eau (Manuel de Rivkin S.L. et autres), son analogue électronique, ou en utilisant des programmes comme WaterSteamPro et d'autres.

Cependant, dans différents liquides, l'équilibre avec la vapeur se produit à différentes densités de cette dernière. Cela est dû à la différence des forces d'interaction intermoléculaire. Plus il est élevé, plus l'équilibre sera rapide (par exemple, le mercure). Dans les liquides volatils (par exemple, l'éther), l'équilibre ne peut se produire qu'avec une densité de vapeur significative.

La densité de divers gaz naturels varie de 0,72 à 2,00 kg / m3 et plus, la densité relative de 0,6 à 1,5 et plus. La densité la plus élevée est trouvée pour les gaz avec la plus forte teneur en hydrocarbures lourds H2S, CO2 et N2, la plus faible pour le méthane sec.

Les propriétés sont déterminées par sa composition, sa température, sa pression et sa densité. Ce dernier indicateur est déterminé par des moyens de laboratoire. Cela dépend de tout ce qui précède. Sa densité peut être déterminée par différentes méthodes. Le plus précis est le pesage sur une balance précise dans un cylindre en verre à paroi mince.

Plus que le même indicateur des gaz naturels. En pratique, ce rapport est considéré comme 0,6: 1. La statique diminue plus rapidement que le gaz. À des pressions allant jusqu'à 100 MPa, la densité du gaz naturel peut dépasser 0,35 g / cm3.

Il a été établi qu'une augmentation peut s'accompagner d'une augmentation de la température de formation d'hydrates. Le gaz naturel à faible densité forme des hydrates à une température plus élevée que les gaz à haute densité.

Les densimètres commencent tout juste à être utilisés et il reste encore de nombreuses questions liées aux particularités de leur fonctionnement et de leur vérification.

DÉFINITION

Air atmosphérique est un mélange de plusieurs gaz. L'air a une composition complexe. Ses principaux éléments constitutifs peuvent être divisés en trois groupes: constant, variable et aléatoire. Les premiers comprennent l'oxygène (la teneur en oxygène de l'air est d'environ 21% en volume), l'azote (environ 86%) et les gaz dits inertes (environ 1%).

Contenu composants ne dépend pratiquement pas de l'endroit où le globe un échantillon d'air sec a été prélevé. Le deuxième groupe comprend le dioxyde de carbone (0,02 - 0,04%) et la vapeur d'eau (jusqu'à 3%). La teneur en constituants aléatoires dépend des conditions locales: à proximité des usines métallurgiques, des quantités notables de dioxyde de soufre sont souvent mélangées dans l'air, dans des endroits où les résidus organiques se décomposent - ammoniac, etc. En plus de divers gaz, l'air contient toujours plus ou moins de poussières.

La densité de l'air est égale à la masse de gaz dans l'atmosphère terrestre divisée par une unité de volume. Cela dépend de la pression, de la température et de l'humidité. Il existe une valeur standard de densité de l'air - 1,225 kg / m 3, correspondant à la densité de l'air sec à une température de 15 o C et une pression de 101330 Pa.

Connaissant par expérience la masse d'un litre d'air dans des conditions normales (1,293 g), nous pouvons calculer le poids moléculaire que l'air aurait s'il s'agissait d'un gaz individuel. Puisqu'une molécule-gramme de n'importe quel gaz occupe un volume de 22,4 litres dans des conditions normales, le poids moléculaire moyen de l'air est

22,4 x 1,293 \u003d 29.

Il faut se souvenir de ce nombre - 29 -: le sachant, il est facile de calculer la densité de tout gaz par rapport à l'air.

Densité de l'air liquide

Avec un refroidissement suffisant, l'air se transforme en un état liquide. L'air liquide peut être stocké pendant assez longtemps dans des récipients à double paroi, à partir de l'espace entre lequel l'air est pompé pour réduire le transfert de chaleur. De tels récipients sont utilisés, par exemple, dans les thermos.

S'évaporant librement dans des conditions normales, l'air liquide a une température d'environ (-190 o C). Sa composition est instable, car l'azote s'évapore plus facilement que l'oxygène. À mesure que l'azote est éliminé, la couleur de l'air liquide passe du bleuâtre au bleu pâle (la couleur de l'oxygène liquide).

Dans l'air liquide, ils se transforment facilement en état solide alcool éthylique, éther diéthylique et de nombreux gaz. Si, par exemple, le dioxyde de carbone passe à travers l'air liquide, il se transforme en flocons blancs, similaires en apparence dans la neige. Le mercure immergé dans l'air liquide devient dur et malléable.

De nombreuses substances refroidies par l'air liquide changent brusquement de propriétés. Ainsi, la fente et l'étain deviennent si fragiles qu'ils se transforment facilement en poudre, une cloche en plomb émet un son de sonnerie clair et une bille de caoutchouc gelée se brise en morceaux si elle tombe sur le sol.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

ρ \u003d m (gaz) / V (gaz)

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

Donc:
D par avion. \u003d M (gaz X) / 29

Viscosité dynamique et cinématique des gaz.

La viscosité des gaz (phénomène de frottement interne) est l'apparition de forces de frottement entre des couches de gaz se déplaçant les unes par rapport aux autres en parallèle et à des vitesses différentes.
L'interaction de deux couches de gaz est considérée comme un processus au cours duquel l'élan est transféré d'une couche à une autre.
La force de frottement par unité de surface entre deux couches de gaz, égale à l'impulsion transmise par seconde de couche en couche à travers une unité de surface, est déterminée loi de Newton:

- gradient de vitesse dans la direction perpendiculaire à la direction de mouvement des couches de gaz.
Le signe moins indique que l'élan est porté dans le sens de la vitesse décroissante.
- viscosité dynamique.
où
- densité du gaz,
est la vitesse moyenne arithmétique des molécules,
- longueur moyenne libre parcours des molécules.

- coefficient cinématique de viscosité.

Paramètres critiques des gaz: Ткр, Ркр.

La température critique est la température au-dessus de laquelle, à n'importe quelle pression, le gaz ne peut pas être converti en un état liquide. La pression nécessaire pour liquéfier un gaz à une température critique est appelée critique. Les paramètres de gaz donnés. Les paramètres donnés sont appelés grandeurs sans dimension qui montrent combien de fois les paramètres réels de l'état du gaz (pression, température, densité, volume spécifique) sont plus ou moins importants que les paramètres critiques:

Production en fond de puits et stockage souterrain de gaz.

Densité du gaz: absolue et relative.

La densité du gaz est l'un de ses caractéristiques critiques... Parlant de la densité d'un gaz, ils signifient généralement sa densité dans des conditions normales (c'est-à-dire à température et pression). De plus, la densité relative d'un gaz est souvent utilisée, c'est-à-dire le rapport de la densité d'un gaz donné à la densité de l'air dans les mêmes conditions. Il est facile de voir que la densité relative d'un gaz ne dépend pas des conditions dans lesquelles il se trouve, car, selon les lois de l'état du gaz, les volumes de tous les gaz changent avec les changements de pression et de température de la même manière.

La densité absolue d'un gaz est la masse de 1 litre de gaz dans des conditions normales. Elle est généralement mesurée en g / l pour les gaz.

ρ \u003d m (gaz) / V (gaz)

Si nous prenons 1 mole de gaz, alors:

et la masse molaire d'un gaz peut être trouvée en multipliant la densité par le volume molaire.

La densité relative D est une valeur qui montre combien de fois le gaz X est plus lourd que le gaz Y. Elle est calculée comme le rapport masses molaires gaz X et Y:

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

Les densités relatives de gaz dans l'hydrogène et dans l'air sont souvent utilisées pour les calculs.

Densité relative du gaz X pour l'hydrogène:

D par H2 \u003d M (gaz X) / M (H2) \u003d M (gaz X) / 2

L'air est un mélange de gaz, donc seule la masse molaire moyenne peut être calculée.

Sa valeur est prise de 29 g / mol (sur la base de la composition moyenne approximative).
Donc:
D par avion. \u003d M (gaz X) / 29

Le gaz naturel est un mélange de gaz principalement hydrocarbonés qui se produisent dans le sous-sol sous forme de gisements et de champs séparés, ainsi que dissous dans des gisements de pétrole ou sous la forme de «bouchons à gaz». Physique de base et propriétés chimiques le gaz naturel est:

La densité des gaz est la masse d'une substance par unité de volume - g / cm 3. À des fins pratiques, la densité relative du gaz dans l'air est utilisée, c'est-à-dire le rapport de la densité du gaz à la densité de l'air. En d'autres termes, c'est un indicateur de combien le gaz est plus léger ou plus lourd que l'air:

où ρ dans les conditions standard est égal à 1,293 kg / m 3;

La densité relative du méthane est de 0,554, l'éthane de 1,05 et le propane de 1,55. C'est pourquoi le gaz domestique (propane), en cas de fuite, s'accumule dans le sous-sol des maisons, y formant un mélange explosif.

Chaleur de combustion

Pouvoir calorifique ou pouvoir calorifique - la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète de 1 m 3 de gaz. En moyenne, il est de 35160 kJ / m 3 (kilojoules pour 1 m 3).

Solubilité gazeuse

Solubilité dans l'huile

La solubilité du gaz dans le pétrole dépend de la pression, de la température et de la composition du pétrole et du gaz. Avec l'augmentation de la pression, la solubilité du gaz augmente également. Lorsque la température augmente, la solubilité du gaz diminue. Les gaz de faible poids moléculaire sont plus difficiles à dissoudre dans les huiles que les gaz gras.

Avec une augmentation de la densité d'huile, c.-à-d. au fur et à mesure que la teneur en composés de poids moléculaire élevé y augmente, la solubilité du gaz diminue.

L'indicateur de solubilité du gaz dans le pétrole est le facteur gaz - G, qui indique la quantité de gaz dans 1 m 3 (ou 1 tonne) de pétrole dégazé. Elle se mesure en m 3 / m 3 ou en m 3 / t.

Selon cet indicateur, les dépôts sont divisés en:

1) huile - G<650 м 3 /м 3 ;

2) huile avec un bouchon de gaz - G-650 - 900 m 3 / m 3;

3) condensat de gaz - G\u003e 900 m 3 / m 3.

Solubilité de l'eau dans le gaz comprimé

L'eau se dissout dans le gaz comprimé à haute pression. Cette pression permet de déplacer l'eau dans les profondeurs non seulement dans le liquide, mais également en phase gazeuse, ce qui assure sa plus grande mobilité et perméabilité à travers les roches. Avec une augmentation de la minéralisation de l'eau, sa solubilité dans le gaz diminue.

Solubilité des hydrocarbures liquides dans les gaz comprimés

Les hydrocarbures liquides se dissolvent bien dans les gaz comprimés, créant des mélanges gaz-condensat. Cela crée la possibilité de transfert (migration) d'hydrocarbures liquides dans la phase gazeuse, fournissant un processus plus facile et plus rapide de son mouvement à travers la masse rocheuse.

Avec l'augmentation de la pression et de la température, la solubilité des hydrocarbures liquides dans le gaz augmente.

Compressibilité

La compressibilité des gaz de formation est une propriété très importante des gaz naturels. Le volume de gaz dans les conditions du réservoir est de 2 ordres de grandeur (c'est-à-dire environ 100 fois) inférieur à son volume dans des conditions standard à la surface de la terre. En effet, le gaz a un degré élevé de compressibilité à hautes pressions et les températures.

La compressibilité est représentée par le rapport volumétrique du gaz du réservoir, qui est le rapport du volume de gaz dans le réservoir au volume de la même quantité de gaz dans les conditions atmosphériques.

La condensation est étroitement liée aux phénomènes de compressibilité des gaz et à la solubilité des hydrocarbures liquides qu'ils contiennent. Dans des conditions de réservoir, avec une augmentation de la pression, les composants liquides passent dans un état gazeux, formant un «gazole dissous» ou un condensat de gaz. Lorsque la pression chute, le processus va dans la direction opposée, c'est-à-dire il y a une condensation partielle du gaz (ou de la vapeur) dans un état liquide. Par conséquent, pendant la production de gaz, le condensat est également extrait à la surface.

Facteur de condensation

Facteur de condensat - KF est la quantité de condensat brut en cm 3 pour 1 m3 de gaz séparé.

Distinguer le condensat humide et stable. Le condensat brut est une phase liquide dans laquelle les composants gazeux sont dissous.

Un condensat stable est obtenu à partir de brut par dégazage. Il se compose uniquement d'hydrocarbures liquides - pentane et plus.

Dans les conditions standard, les condensats de gaz sont des liquides incolores d'une densité de 0,625 à 0,825 g / cm 3 avec un point d'ébullition de 24 0 C à 92 0 C. La plupart des fractions ont un point d'ébullition jusqu'à 250 0 C.