В каких единицах измеряют давление газа

Измерение давления газа.

Газы, находящиеся в сосудах, оказывают на поверхность этих сосудов определенное давление, которое называется силой давления.
p>Силу, приходящуюся на единицу поверхности, принято называть давлением газа.

В системе СИ единица измерения давления — паскаль (Па). Единица паскаль обозначает давление, вызываемое силой 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2.

Давление может быть избыточным и абсолютным. Газопроводы находятся под действием избыточного давления, т.е. разности внутреннего и наружного давлений. Величину избыточного давления измеряют манометрами, а для получения абсолютного давления необходимо к избыточному давлению прибавить атмосферное.

Соотношения между единицами измерения давления газа приведены в табл. 2.2.

Измерение температуры.

Температура — мера теплового состояния тела. С изменением температуры свойства тел изменяются. Теплота всегда самопроизвольно переходит от более нагретых тел к менее нагретым. Объясняется это тем, что в холодном теле молекулы двигаются медленнее, чем в теплом. При соприкосновении тел в нагретом теле скорость движения молекул уменьшится и температура понизится, а в теле с низкой температурой температура повысится за счет увеличения скорости движения молекул. При нагревании тела расширяются и увеличиваются в объеме. Больше всего расширяются газообразные тела, меньше — твердые.

Пример. Газопровод длиной 100 м при нагревании до 100 °С увеличит свою длину только на 12 см; 100 л воды при нагревании до 100 °С увеличат свой объем на 4 л. При нагревании газа от 0 до 273 °С его объем увеличивается в два раза.

Температуру газа, транспортируемого по газопроводам, измеряют термометрами, шкала которых имеет две постоянные точки: таяния льда (0°С) и кипения воды (100°С).

Применяют также и шкалу Кельвина. На этой шкале точка 0 соответствует абсолютному нулю, т.е. такой степени охлаждения тела (температуры тела), при которой прекращается всякое движение молекул любого вещества. Абсолютный нуль, принима-

Соотношение между

емый за начало отсчета температур в системе СИ, в технической системе равен 273,16 °С. Таким образом, деления 100-градусной шкалы равны делениям абсолютной шкалы, а показания абсолютной шкалы больше на 273,2 °С.

Пример. Если продукты сгорания газа имеют температуру по Цельсию 200 °С, то по абсолютной шкале Кельвина та же температура равна Т = 200 + 273,16 = 473,16 К. Если написано Т = 673,16 К, то это значит, что температура по 100-градусной шкале составит t = Т — 273,16 = 673,16 — 273,16 = 400 °С.

Для измерения температуры применяют жидкостные термометры, в которых используют свойство жидкостей изменять свой объем в зависимости от температуры. Диапазон измерения температуры жидкостными термометрами от -200 до + 1 200 °С.

Наиболее точны и просты в обращении ртутные термометры. Ртуть нс смачивает стекло, не загрязняет поверхности. Нижним пределом, ограничивающим применение ртути, является ее температура замерзания -38,9 °С. Температура кипения ртути при атмосферном давлении 357 °С не является предельной. Для повышения верхнего предела пространство капилляра над ртутью заполняют инертным по отношению к ртути азотом. При температуре до 550 °С заполнение азотом проводят при давлении 2,5 • 106 Н/м2, а при температуре до 750 °С — при давлении 10,0 • 106 Н/м2.

При измерении температур до -70 °С используют спиртовые и толуоловые термометры. Применение пентана позволяет измерять температуры до -200 °С.

Вместо ртутных термометров можно использовать платиновые и медные термометры сопротивления.

Измерение давления газа. Величину избыточного давления газа измеряют манометрами, а для получения абсолютного давления необходимо к избыточному давлению прибавить атмосферное давление.

В системе СИ единица измерения давления — паскаль (Па), которая обозначает давление, вызываемое силой 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2. Соотношения между единицами измерения давления приведены в табл. 2.

Измерение температуры. При нагревании тела расширяются и увеличиваются в объеме. Больше всего расширяются газообразные тела, меньше — твердые. Например, газопровод длиной 100 м при нагревании до 100 °С увеличит свою длину только на 12 см; 100 л воды при нагревании до 100 °С увеличат свой объем на 4 л. При нагревании газа от 0 до 273 °С его объем увеличивается в два раза.

Температуру газа измеряют жидкостными термометрами, шкала которых имеет две постоянные точки: таяния льда (0 °С) и кипения воды (100 °С). Наиболее точны и просты в обращении ртутные термометры. Применяют также и шкалу Кельвина, в которой точка 0 соответствует абсолютному нулю, то есть такой степени охлаждеСоотношение между единицами давления газа

ния тела, при которой прекращается всякое движение молекул любого вещества. Абсолютный нуль, принимаемый за начало отсчета температур в системе СИ, в технической системе равен 273,16 °С. Таким образом, показания абсолютной шкалы больше на 273,2 °С.

Пример. Если продукты сгорания газа имеют температуру по Цельсию 200 °С, то по абсолютной шкале Кельвина та же температура равна 200 + 273,16 = 473,16 К.

Измерение количества теплоты. В качестве основной единицы измерения количества теплоты ранее принималась калория (кал) — это количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 г дистиллированной воды для повышения ее температуры с 19,5 до 20,5 °С при давлении 101,325 кПа.

В теплотехнике применяется укрупненная единица измерения — килокалория (ккал), равная 1000 кал. Килокалория — это количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг дистиллированной воды для повышения ее температуры на 1 °С.

В системе единиц СИ теплота выражается универсальной единицей — джоулем (Дж). Джоуль — это работа, которую совершает сила в 1 Н на пути в 1 м. Можно применить и более крупную и удобную единицу (килоджоуль, кДж), равную 1000 Дж, 1 Дж = 0,239 кал.

Количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газа, называется удельной теплотой сгорания газового топлива. Теплоту сгорания газа измеряют в ккал/м3 при температуре 20 °С и давлении 760 мм рт. ст. Различают низшую теплоту сгорания 0// и высшую .

Высшую и низшую теплоту сгорания природного газа подсчитывают по следующим формулам:

где СН4, СтНб, С3Н8, С4Н|о — содержание в природном газе метана, этана, пропана и бутана в процентах по объему. Цифровые значения обозначают низшие и высшие теплоты сгорания метана, этана и т. д., пересчитанные на I % горючего компонента.

Перевод физических единиц количества теплоты в систему СИ приведен в табл. 3.

Таблица 3

Перевод количества теплоты, выраженной в калориях, на джоули

Примечания:

• 1. 6055 кал = 6000 кал + 55 кал = 251,2100 Дж + 230,3 Дж = 25350,3 Дж.
• 2. Чтобы перевести величину количества теплоты, выраженную к кал, в Дж, надо приведенную в таблице величину умножить на 1000.

Для удобства сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива, теплоту сгорания которого принимают равной 7000 ккал/кг, или 29288 кДж/кг.

Чтобы привести любое топливо к условному, необходимо значение его низшей теплоты сгорания разделить на эту величину. Величина, показывающая, во сколько раз теплота сгорания данного топлива больше теплоты сгорания условного топлива, называется тепловым эквивалентом.

Для метана тепловой эквивалент

где Он — низшая теплота сгорания метана, ккал/м3;

7000 — теплота сгорания условного топлива. 1 м3 метана эквивалентен 1,22 кг условного топлива.

Измерение объема и плотности газов. Объем газа измеряют в кубических метрах (м3). В связи с тем, что объем газов значительно изменяется при нагревании, охлаждении и сжатии, для сравнения объемных количеств газа их приводят к нормальным и стандартным условиям.

Нормальными условиями принято считать температуру О °С (273,2 К) и давление 101,325 кПа. На практике за единицу измерения количества газа принимают 1 м3 газа, взятого при давлении 101,325 кПа, температуре 20 °С и нулевой влажности. Эти условия принято считать стандартными. Для пересчета параметров, характеризующих состояние газа, на нормальные или стандартные условия можно использовать следующие формулы:

приведение газа к нормальным условиям

приведение газа к стандартным условиям

где V,, — объем газа при нормальных условиях;

V, — объем газа при заданном давлении и температуре /, *С;

Р, — давление газа в момент измерения объема газа при температуре /, °С;

Р0 — нормальное давление газа (101,325 кПа);

273,2 — нормальная температура, К;

У2о — объем газа при стандартных условиях, то есть при Г = 273,2 + 20 = = 293,2 К и давлении Р0.

Масса газа в единице объема называется плотностью. Применительно к газам плотность имеет размерность кг/м3 и определяется обычно при температуре 0 °С и давлении 101,325 кПа.

Чтобы показать, насколько 1 м3 данного газа легче или тяжелее 1 м3 воздуха, определяют относительную плотность. Для этого необходимо плотность газа разделить на плотность воздуха при нормальных условиях.