Какой газ при давлении и температуре имеет плотность

Плотность газов и паров

Плотность газов и паров при нормальных условиях

В таблице приведена плотность газов и паров при нормальных условиях – температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении (760 мм. рт. ст.). Для некоторых газов, например газа стибина, плотность дана при температуре 15°С и давлении 754 мм. рт. ст.

Значение плотности газов в таблице указано в размерности кг/м 3 для следующих газов и паров: азот N2, аммиак NH3, аргон Ar, ацетилен C2H2, бор фтористый BF3, бутан C4h20, водород: бромистый HBr, йодистый HI, мышьяковистый H3As, селенистый H2Se, сернистый H2S, теллуристый H2Te, фосфористый H3P, хлористый HCl, воздух, гелий He, германия тетрагидрид GeH4, диметиламин (CH3)2NH, дифтордихлорметан CF2Cl2, дициан C2N2, закись азота N2O, кислород O2, кремний фтористый SiF4, гексагидрид Si2H6, тетрагидрид SiH4, криптон Kr, ксенон Xe, метан CH4, метиленхлорид CH3Cl, метиламин CH5N, метиловый эфир C2H6O, метилфторид CH3F, метилхлорид CH3Cl, мышьяк фтористый AsF5, неон Ne, нитрозил фтористый NOF и хлористый NOCl, озон O3, окись азота NO, пропан C3H8, пропилен C3H6, радон Rn, двуокись серы SO2 и гексафторид серы SF2, силан диметил SiH2(CH3)2, метил SiH3CH3, хлористый SIH3Cl, трифтористый SiHF3, стибин SbH3, сульфурил фтористый SO2F2, триметиламин (CH3)3N, триметилбор (CH3)3B, двуокись углерода CO2, окись углерода CO, сероокись COS, фосфор фтористый PF2, оксифторид POF3, пентафторид PF5, фтор F2, фторокись азота NO2, двуокись хлора ClO2, окись хлора Cl2O, хлорокись азота NO2Cl, этан C2H6, этилен C2H4, окись азота NO.

Плотность газов вычисляется, как отношение молярной массы газа к его молярному объему, который при 0°С и давлении 1 атм. равен 22,4 л/моль.

Следует отметить, что самым легким газом является водород — плотность этого газа при нормальных условиях равна 0,0899 кг/м 3 . Для удобства восприятия плотность газов приводят именно к плотности водорода, используя при этом относительную плотность по водороду. Например, относительная плотность газа азота N2 по водороду равна 13,9.

Наибольшую плотность имеет газ радон. Этот радиоактивный газ имеет плотность при нормальных условиях 9,73 кг/м 3 , а его относительная плотность по водороду составляет величину 108,2.

Необходимо отметить, что при увеличении давления газов и паров, их плотность увеличивается пропорционально.

Примечание: Для газов и паров, рядом со значением плотности которых, присутствует символ *, ее величина в таблице приведена при температуре 20°С.

Из анализа данных, представленных в таблице, видно, что плотность рассмотренных газов находится в диапазоне от 0,089 до 9,73 кг/м 3 .

Плотность газов в жидком и твердом состояниях при различных температурах

Значения плотности газов и паров в жидком и твердом состояниях приведены в таблице в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении. Величина плотности газов указана в основном при низких температурах (в интервале от -268 до 20°С), при которых они находятся в жидком, или твердом состояниях.

При низких температурах плотность некоторых газов сравнима с плотностью металлов. К плотным (тяжелым) газам в жидком состоянии можно отнести такие газы, как этилен, криптон (плотность 2371 кг/м 3 ) и ксенон (плотность 3060 кг/м 3 ). Например, плотность газа этилена при температуре -102°С имеет значение 5566 кг/м 3 , что почти в полтора раза больше плотности алюминия. При этом этилен находится в жидком состоянии.

Газы в твердом состоянии имеют плотность немногим больше, чем в жидком. Твердое состояние газа достигается при более низкой температуре.
Например, углекислый газ находится в виде жидкости при температуре -60°С (при атмосферном давлении), но уже при -79°С становиться твердым и имеет плотность 1530 кг/м 3 .

Плотность газов в таблице дана в т/м 3 и приведена для следующих газов: азот N2, окись азота NO, аммиак NH3, аргон Ar, ацетилен C2H2, водород: сернистый H2S, фосфористый H3P, фтористый HF, хлористый HCl, воздух, гелий He, криптон Kr, ксенон Xe, кислород O2, метан CH4, метилхлорид CH3Cl, неон Ne, озон O3, сера двуокись SO2, углерод: двуокись CO2, окись CO, фтор F2, хлор Cl2, этан C2H6, этилен C2H4.

Источник:
Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.

Источник

Контрольная работа по «Механике»

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Ноября 2012 в 05:51, задача

Описание

Задача :
1. Определить период обращения спутника Земли, движущегося на высоте 10000 км. Радиус Земли 6370 км, масса Земли 5,98∙1024 кг.
2. Максимальная скорость колебаний точки 10 м/с амплитуда колебаний 0,002 м. Определить максимальное ускорение точки.
3. Какой газ при давлении 0,808 МПа и температуре 240 К имеет плотность 0,81 кг/м3.
.

Работа состоит из 1 файл

22 ноября Физика 10 задач.doc

Определить период обращения спутника Земли, движущегося на высоте 10000 км. Радиус Земли 6370 км, масса Земли 5,98∙10 24 кг.

Вычислим скорость спутника: м/с

Вычислим период обращения спутника:

Максимальная скорость колебаний точки 10 м/с амплитуда колебаний 0,002 м. Определить максимальное ускорение точки.

где: А – амплитуда колебаний; — частота колебаний.

, где Т – число полных колебаний.

, где — максимальная скорость колебаний.

Ответ: амах— 0,000366 м/с 2

Какой газ при давлении 0,808 МПа и температуре 240 К имеет плотность 0,81 кг/м 3 .

Воспользуемся уравнением Клапейрона – Менделеева:

Где: V – объём газа, m – масса, R = 8,31 Дж/ (Моль∙К) – универсальная газовая постоянная, M – молярная масса газа.

Перенесём объём в правую часть и учтём, что плотность определяется как отношение массы к объёму:

М = 2∙10 -3 кг/моль. — молекулярный водород.

Ответ: 2∙10 -3 кг/моль — молекулярный водород.

Определить средний диаметр капилляра почвы, если вода поднимается в ней на 49 мм. Смачивание стенок считать полным.

Воспользуемся Формулой Жюрена. Формула Жюрена — формула, определяющая высоту поднятия жидкости в капиллярах.

Формула имеет следующий вид: , где

— коэффициент поверхностного натяжения жидкостей

h — высота поднятия столба жидкости

— угол смачивания жидкостью стенки капилляра

g — ускорение свободного падения

r — радиус капилляра

Плотность воды: 0,9982 г/см³

Коэффициент поверхностного натяжения воды – 73 мН/м.

Расстояние между двумя точечными зарядами 10 нКл и 3 нКл равно 30 см. Определить работу, которую надо совершить, чтобы сблизить заряды до расстояния 10 см

Потраченная энергия взаимодействия данных зарядов для расстояний r1 и r2:

Приращение потраченной энергии равно работе внешней силы, которую(то есть работу) и надо найти:

A = W2 — W1 = kq1q2(1/r2 — 1/r1) = 9 ∙10 ∙3 ∙ (1/3 – 1/10) = 62,1 мкДж.

Сила тока в цепи, состоящей из термопары с сопротивлением 4 Ом и гальванометра с сопротивлени ем 80 Ом, равны 26 мкА при разности температур спаев 50 о . Определить постоянную термопары.

Термопара является одним из средств измерения температуры в широком интервале температур, действие её основано на эффекте Зеебека. Термопара представляет собой два проводника из различных металлов или их сплавов, с одной стороны концы проводников соединены в точке, которая имеет термический контакт с объектом, температура которого измеряется, вторые два конца независимы и подключены в измерительную схему. Разность температур, в данной задаче равная T=50 о между точкой спая проводников и их свободными концами обеспечивает термоэдс E, которая определяется по формуле:

E=S × T, где S — искомая постоянная термопары, ещё её называют коэффициент Зеебека

В общем случае, S является функцией температуры.

где I=26 мкА, r1=14 Ом, r2=80 Ом

S=I×(r1+r2)/ T=26×10 -6 ×(14+80)/50=48,8×10 -6 В/К

Ответ: A = S =48,8×10 -6 В/К

Велосипедист преодолевает ряд холмов. На подъемах его скорость v1=28,8 км/ч, на спусках v2 = 43,2 км/ч. Вычислить среднюю скорость велосипедиста, считая длины подъемов и спусков одинаковыми.

v1=28,8 км/ч, v2 = 43,2 км/ч

Vср=2×28,8×43,2/(28,8 +43,2)=34,56 км/час

Ответ: Vср=34,56 км/час

Сколько молекул газа содержится при нормальных условиях в колбе с объемом 0,5 л (нормальные условия: Т=273К, Р=10 5 Па)

Запишем основное уравнение МКТ р=n×k×T,

Где: p-давление =10 5 Па ,

T-абсолютная температура =273К ( это нормальные условия),

k -постоянная Больцмана =1,38*10^(-23)Дж/K,

n — концентрация молекул:

n=N/v (N — число молекул, v-объем=5×10 -4 куб.м. (в системе СИ)

Подставим и выразим число атомов.

N=10 5 ×5×10 -4 /1,38×10 -23 ×273=1, 345×10 22 .

N=1,345×10 22 молекул.

Ответ: Vср=34,56 км/час

Определить изменение внутренней энергии водяного пара массой 100 г при повышении его температуры на 20К при постоянном объеме.

Изменение внутренней энергии водяного пара вычислим по формуле:

i — число степеней свободы. Молекулы водяного пара состоят из трех атомов и имеет 3 поступательные и 2 вращательные степени свободы, таким образом, число степеней свободы 5.

μ — молярная масса. Молярная масса любого вещества не зависит от его агрегатного состояния — она одинакова для твёрдого, жидкого и газообразного состояния. Водяной пар — это газообразное состояние Н2О, молярная масса которой 18 г/моль.

Электродвигатель, потребляющий ток 10А расположен на расстоянии 2 км от генератора, дающего напряжение 220 В. Двигатель соединен с генератором медными проводами. Найти сечение подводящих проводов, если потеря напряжения в проводах 8%.

Вычисляем сечение подводящих проводов по формуле: S =p·L/ R,

Источник

Таблица плотности газов

Для быстрого поиска определенного материала или вещества нажмите Ctrl+F.

На этой странице представлена таблица плотностей газов (азот, воздух, метан, пропан и прочих) при нормальных условиях.

‘);> //—>

Плотность газов

Газы в отличие от жидкостей характеризуются малой плотностью. Нормальной плотностью газа называется масса одного его литра при 0°С и давлении 1 кгс/см2. Масса одной молекулы любого газа пропорциональна его плотности.

Плотность газа с изменяется пропорционально давлению и измеряется отношением массы газа m к занимаемому им объему V:

Для практических целей различные газы удобно характеризовать по их плотности относительно воздуха при одинаковых условиях давления и температуры. Поскольку молекулы разных газов имеют различную массу, их плотности при одинаковом давлении пропорциональны молярным массам.

Плотность газов и отношение их плотности к плотности воздуха:

Основные газовые законы

Характерным для газов является то, что они не имеют своего объема и формы, а принимают форму и занимают объем того сосуда, в который их помещают. Газы равномерно наполняют объем сосуда, стремясь расшириться и занять возможно больший объем. Все газы обладают большой сжимаемостью. Молекулы реальных газов обладают объемом и имеют силы взаимного притяжения, хотя эти величины весьма незначительны. В расчетах по реальным газам обычно используют газовые законы для идеальных газов. Идеальные газы — это условные газы, молекулы которых не имеют объема и не взаимодействуют друг с другом из-за отсутствия сил притяжения, а при столкновениях между ними не действуют никакие другие силы, кроме сил упругого удара. Эти газы строго следуют законам Бойля — Мариотта, Гей-Люссака и др.

Чем выше температура и меньше давление, тем поведение реальных газов ближе соответствует идеальным газам. При малых давлениях все газы можно рассматривать как идеальные. При давлениях около 100 кг/см2 отклонения реальных газов от законов идеальных газов не превышают 5 %. Поскольку отклонения реальных газов от законов, выведенных для идеальных газов, обычно ничтожны, законами для идеальных газов можно свободно пользоваться для решения многих практических задач.

Закон Бойля — Мариотта

Измерения объема газа под влиянием внешнего давления показали, что между объемом V и давлением Р имеется простая связь, выражающаяся законом Бойля — Мариотта: давление данной массы (или количества) газа при постоянной температуре обратно пропорционально объему газа:

Р1 : Р2 = V1 : V2,

где Р1 — давление газа при объеме V1; Р2 — давление газа при объеме V2.

Отсюда следует,что:

Р1 * V1 = P2* V2 или Р * V= const (при t = const).

Этот постулат формулируется так: произведение давления данной массы газа на его объем постоянно, если температура не меняется (т.е. при изотермическом процессе).

Если, например, взять 8 л газа под давлением Р = 0,5 кгс/см2 и менять давление при неизменной постоянной температуре, то будут получены следующие данные: при 1 кгс/см2 газ займет объем 4 л, при 2 кгс/см2 — 2л, при 4 кгс/см2 — 1л; при 8 кгс/см2 — 0,5л.

Таким образом, при постоянной температуре всякое повышение давления приводит к уменьшению объема газа, а уменьшение объема газа — к повышению давления.

Зависимость между объемом газа и давлением при неизменной температуре широко применяется для различных расчетов в водолазной практике.

Законы Гей-Люссака и Шарля

Закон Гей-Люссака выражает зависимость объема и давления газа от температуры: при постоян-ном давлении объем данной массы газа прямо пропорционален его абсолютной температуре:

где Т1 и Т2 — температура в Кельвинах (К), которая равна температуре в °С + 273,15; т.е. 0°С ? 273 К; 100 °С — -373 К, а 0оК = -273,15 оС.

Следовательно, всякое повышение температуры приводит к увеличению объема, или, иными словами, изменение объема данной массы газа V прямо пропорционально изменению температуры t газа при постоянном давлении (т.е. при изобарическом процессе). Это положение выражается формулой:

V1 = V0(l+бt),

где V1 — объем газа при данной температуре; V0 — исходный объем газа при 0°С; б — коэффициент объемного расширения газа.

При нагревании различных газов на одинаковое число градусов относительное приращение объема одинаково для всех газов. Коэффициент б является постоянной для всех газов величиной приращения объема, равной 1/273 или 0,00367 оС-1. Этот коэффициент объёмного расширения газов показывает, на какую часть объема, занимаемого при 0°С, возрастает объем газа, если его нагреть на 1°С при постоянном давлении.

Соотношение между давлением и температурой подчиняется той же закономерности, а именно: изменение давления данной массы газа прямо пропорционально температуре при неизменном объеме (т.е. при изохорном процессе: от греческих слов «изос» — равный и «хорема» — вместимость), что выражается формулой:

Рt = Р0 (1 + бt),

где Рt — давление газа при данной температуре; Р0 — исходное давление газа при 0° С; б — коэффициент объемного расширения газа.

Эта зависимость была установлена Ж.Шарлем за 25 лет до публикации Ж.Л.Гей-Люссака и нередко называется законом Шарля. Зависимость объема от температуры при постоянном давлении также была впервые установлена Шарлем.

При понижении температуры газа его давление убывает, а при температуре -273,15 °С давление любого газа равно нулю. Эта температура называется абсолютным нулем температуры. При этом прекращается хаотическое тепловое движение молекул и количество тепловой энергии становится равным нулю. Приведенные зависимости, выражающие законы Шарля и Гей-Люссака, позволяют решать важные практические задачи при подготовке и планировании подводных погружений, такие, например, как определение давления воздуха в баллонах при изменении температуры, соответствующие ему изменение запасов воздуха и времени пребывания на данной глубине и т. п.

Уравнение состояния идеального газа

Если зависимость между объемом, давлением и температурой связать воедино и выразить одним уравнением, то получается уравнение состояния идеального газа, которое объединяет законы Бойля — Мариотта и Гей-Люссака. Это уравнение впервые было выведено Б.П.Клайпероном путем преобразований уравнений, предложенных его предшественниками. Уравнение Клайперона состоит в том, что произведение давления газа данной массы на объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная, не зависящая от состояния, в котором находится газ. Одна из форм написания этого уравнения:

В этом случае газовая постоянная r будет зависеть от природы газа. Если массой газа является моль (грамм-молекула), то газовая постоянная R является универсальной и не зависит от природы газа. Для массы газа, равной 1 молю, уравнение примет следующий вид:

P•V0 = RT

Точное значение R cocтaвляeт 8,314510 Дж • моль -1 • К-1

Если брать не 1 моль, а любое количество газа, имеющего массу m, то состояние идеального газа можно выразить удобным для расчетов уравнением Менделеева — Клайперона в том виде, в котором оно было впервые записано Д.И.Менделеевым в 1874 г.:

,

где m — масса газа, г; М — молярная масса.

Уравнение состояния идеального газа может использоваться для расчетов в водолазной практике.

Пример. Определить, какой объем занимают 2,3 кг водорода при температуре + 10 °С и давлении 125 кгс/см2

,

где 2300 — масса газа, г; 0,082 — газовая постоянная; 283 — температура Т (273+10); 2 — молярная масса водорода М. Из уравнения следует, что давление, оказываемое газом на стенки сосуда, равно:

Р = mRT

MV

Это давление исчезает или при m > 0 (когда почти исчезает газ), или при V> ? (когда газ неограниченно расширяется), или при Т > 0 (когда молекулы газа не движутся).

Уравнение Ван-дер- Ваалъса

Еще М. В Ломоносов указывал на то, что закон Бойля — Мариотта не может быть верен при очень больших величинах давления, когда расстояния между молекулами сравнимы с их собственными размерами. Впоследствии полностью подтвердилось то, что отступления от поведения идеальных газов будут значительны при очень высоких давлениях и очень низких температурах. В этом случае уравнение идеального газа даст неверные результаты без учета сил взаимодействия молекул газа и занимаемого ими объема. Поэтому в 1873 г. Ян Дидерик Ван-дер-Ваальс предложил внести в это уравнение две поправки: на давление и на объем.

Закон Авогадро

Авогадро выдвинул гипотезу, по которой при одинаковых условиях температуры и давления все идеальные газы независимо от их химической природы содержат в единице объема равное число молекул. Отсюда следует, что масса равных объемов газа пропорциональна их молекулярной массе.

Исходя из закона Авогадро, зная объемы исследуемых газов, можно определить их массу и, наоборот, по массе газа узнать его объем.

Законы газовой динамики

Закон Дальтона. Давление смеси газов равно сумме парциальных (частичных) давлений отдельных газов, составляющих смесь, т. е. тех давлений, которые производил бы каждый газ в отдельности, если бы он был взят при той же температуре в объеме смеси.

Парциальное давление газа Pr пропорционально процентному содержанию С данного газа и величине абсолютного давления Рабс газовой смеси и определяется по формуле:

Pr = Pa6с С/100 ,

где Pr — парциальное давление газа в смеси, кг/см2; С — объемное содержание газа в смеси, %.

Проиллюстрировать данный закон можно, сравнив смесь газов в замкнутом объеме с набором гирь различного веса, положенных на весы. Очевидно, что каждая из гирь будет оказывать давление на чашу весов независимо от наличия на ней других гирь.