Главная > Электросчетчики

Температура при нормальных условиях. Моль. Закон Авогадро. Молярный объем газа

3.1. При выполнении измерений атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны а также промышленных выбросов и углеводородов в газовых магистралях существует проблема приведения объемов измеряемого воздуха к нормальным (стандартным) условиям. Часто на практике при проведении измерений качества воздуха не используется пересчет измеренных концентраций к нормальным условиям, в результате чего получаются недостоверные результаты.

По мере того как молекулы становятся больше, силы рассеивания будут увеличиваться, и вы можете получить другие межмолекулярные силы, такие как диполь-дипольные аттракционы. Газы из таких молекул будут гораздо менее идеальными. Хотя это выглядит гораздо более устрашающе, что \\, имейте в виду, что он очень похож на идеальное уравнение газа, но исправляет некоторые вещи. Правая часть уравнения точно такая же, как уравнение идеального газа.

Итак, как насчет этого? Это умножается на количество молей в квадрате, \\, так как общее количество сил притяжения зависит от того, какая часть газа существует. Затем это делится на \\ и добавляется к давлению, потому что измеренное давление ниже ожидаемого.

Приведем выдержку из Стандарта :

«Измерения приводят к стандартным условиям, используя следующую формулу:

С 0 = C 1 * Р 0 Т 1 / Р 1 Т 0

где: С 0 - результат, выраженный в единицах массы на единицу объема воздуха, кг /куб. м, или количества вещества на единицу объема воздуха, моль/куб. м, при стандартных температуре и давлении;

С 1 - результат, выраженный в единицах массы на единицу объема воздуха, кг /куб. м, или количества вещества на единицу объема

Значение \\ - это пропущенный объем на моль и относится к объему газовых молей. Это значение должно быть включено, поскольку реальные газы имеют объем. Поэтому измеренный объем включает в себя и объем молекул. Для того чтобы уравнение было точным, объем на моль, \\, должен быть вычтен из измеренного объема, чтобы представить доступный объем в газе.

\\ и \\ - константы для любого конкретного газа, но они варьируются от газа к газу, чтобы обеспечить разные межмолекулярные силы и молекулярные размеры. Это означает, что, к сожалению, у вас больше нет единого уравнения, которое можно использовать для любого газа. К счастью, однако, идеальное уравнение газа работает достаточно хорошо для большинства газов при обычных давлениях, если температура достаточно высока.

воздуха, моль/куб. м, при температуре Т 1 , К, и давлении Р 1 , кПа.»

Формула приведения к нормальным условиям в упрощенном виде имеет вид (2)

С 1 = С 0 * f , где f = Р 1 Т 0 / Р 0 Т 1

стандартный пересчетный коэффициент приведения к нормальным условиям . Параметры воздуха и примесей измеряют при разных значениях температуры, давления и влажности. Результаты приводят к стандартным условиям для сравнения измеренных параметров качества воздуха в различных местах и различных климатических условиях.

В нормальных условиях пассаты на экваториальной части Тихого океана обычно дуют с востока на запад. Это приводит к тому, что теплые воды экваториальной части Тихого океана мигрируют в Азию и охлаждают воду до Перу. Как правило, высокое давление создается над прохладными тихоокеанскими водами у Перу, создавая стабильные атмосферные условия, в то время как низкое давление и тропические осадки развиваются из Азии. В условиях Эль-Ниньо пассаты обращаются в обратном направлении, дуют с запада на восток.

Теплые воды из Азии начинают мигрировать через тропический Тихий океан в сторону Перу, а воды остывают от Азии. Как правило, цикл начинается в начале лета, а самые теплые воды достигают Перу прямо около Рождества. Засуха наступает в Азии по мере того, как высокое давление накапливается над более прохладными океанскими водами, а на востоке Тихого океана происходит наводнение при низком давлении. Осаждение следует за более теплыми водами Тихого океана.

3.2.Отраслевые нормальные условия

Нормальные условия это стандартные физические условия, с которыми обычно соотносят свойства веществ (Standard temperature and pressure, STP). Нормальные условия определены IUPAC (Международным союзом практической и прикладной химии) следующим образом: Атмосферное давление 101325 Па = 760 мм рт.ст.. Температура воздуха 273,15 K = 0° C.

Теплая вода медленно нарастает вдоль побережья Перу как поверхностные ветры в обратном направлении и дует теплая вода с запада на восток вдоль экваториального Тихого океана. Волны Кельвина часто сигнализируют о начале цикла Эль-Ниньо. Он может распространяться в северную часть Тихого океана на восток, как на дате. Если он достаточно силен, он может создать нечто, известное как Волна Кельвина. Волны Кельвина не являются волнами в классическом смысле, но больше похожи на бассейн более теплого, чем обычно, воды, который движется на восток под поверхностью океанов с глубиной в среднем около 150 метров.

Стандартные условия (Standard Ambient Temperature and Pressure, SATP) это нормальные окружающие температура и давление: давление 1 Бар = 10 5 Па = 750,06 мм Т. ст.; температура 298,15 К = 25 °С.

Другие области.

Измерения качества воздуха.

Результаты измерений концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны приводят к условиям: температуре 293 К (20°С) и давлению 101,3 кПа (760 мм рт. ст.).

Волна Кельвина может быть подтверждена на поверхности небольшим повышением высоты морской поверхности и небольшим повышением температуры, которое покрывает сотни квадратных миль поверхности океана. Как только волна Кельвина ударит по южноамериканскому побережью, теплая вода, которую она несет, разрастается вверх, создавая большой бассейн с теплой водой на поверхности. Эта теплая вода также начинает мигрировать на юг вдоль побережья Перу и к северу в сторону Центральной Америки и Мексики, часто добираясь до Северной Калифорнии.

Волна Кельвина отслеживается в основном с использованием массива из 70 буев, закрепленных вдоль всей ширины экваториальной части Тихого океана, от Папуа-Новой Гвинеи до побережья Эквадора. Датчики температуры расположен в различных глубинах вдоль буев Якорь-лайн запись температуры подземных вод. Датчики передавали свои данные в режиме реального времени через спутник на центральный процессор. На объекте обработки измерения температуры в реальном времени сравниваются с историческими и сезонно скорректированными средними температурами воды для каждого местоположения буя.

Аэродинамические параметры выбросов загрязняющих веществ должны измеряться в соответствии с действующими государственными стандартами. Объемы отходящих газов, полученные по результатам инструментальных измерений, должны быть приведены к нормальным условиям (н.у.): 0°С, 101,3 кПа..

Авиация.

Международная организация гражданской авиации (ICAO) определяет международную стандартную атмосферу (International Standard Atmosphere,ISA) на уровне моря с температурой 15 °C, атмосферным давлением 101325 Па и относительной влажностью 0 %. Эти параметры используется при расчётах движения летательных аппаратов.

Разнообразные отчеты создаются ежедневно и публикуются в Интернете. Некоторые сообщения указывают на отклонения от «нормальных» ожидаемых температур. Такие отклонения называются «аномалиями» и могут регистрироваться как более теплые, чем обычные или более холодные, чем обычно.

Отклонения в нормальном шаблоне легко выделяются. Настойчивое ослабление или даже изменение восточных ветров в западной части Тихого океана является контрольным признаком развивающейся Эль-Ниньо. И наоборот, сильные западные ветры в восточной части Тихого океана являются признаками развивающейся Ла Нины.

Газовое хозяйство.

Газовая отрасль Российской Федерации при расчётах с потребителями использует атмосферные условия по ГОСТ 2939-63:температура 20°С (293,15К); давление 760 мм рт. ст. (101325 Н/м²); влажность равна 0. Таким образом, масса кубометра газа по ГОСТ 2939-63 несколько меньше, чем при «химических» нормальных условиях.

Испытания

Индекс южного колебания сравнивает относительное барометрическое поверхностное давление между Дарвином, Австралией и Таити. Когда давление сравнительно высоко над Таити, и ниже Дарвина, индекс считается положительным. То есть четкие синие небеса преобладают над восточной частью Тихого океана от Южной Америки над холодными аэробными водами, обычно присутствующими там. Когда обратное верно, индекс считается отрицательным, и ниже, чем нормальное давление, и более влажный, чем обычный образец, устанавливается в восточной части Тихого океана, в то время как над тропическим Западным Тихом океаном и Австралией образуется сухой образец высокого давления и засухи.

Для проведения испытаний машин, приборов и других технических изделий за нормальные значения климатических факторов при испытаниях изделий (нормальные климатические условия испытаний) принимают следующие:

Температура - плюс 25°±10°С; Относительная влажность – 45-80%

Атмосферное давление 84-106 кПа (630-800 мм. рт. ст.)

Поверка измерительных приборов

Исходящие длинноволновые данные аномалии радиации измеряют отражательную способность облаков и облачное покрытие вдоль экватора. Если есть значительный сдвиг на восток в отношении отражательной способности облака, это может сигнализировать о начале миграции облаков с запада на восток. Более теплая вода поддерживает лучшее испарение, которое, в свою очередь, создает облака. Когда теплая вода начинает мигрировать на восток, облака следуют.

Ранние признаки развивающейся модели Эль-Ниньо могут появиться уже в конце осени за год до появления зрелой модели Эль-Ниньо. Но только потому, что эти сигналы появляются, это не всегда означает, что последует Эль-Ниньо. Непонятно, какие физические процессы происходят во время сезонного перехода, также известного как «Весенний барьер». Но в это время ранние сигналы Эль-Ниньо могут исчезнуть, чтобы их заменили нейтральным или слегка лани-нинским образцом.

Номинальные значения наиболее распространенных нормальных влияющих величин выбираются следующие: Температура – 293 К (20°С), атмосферное давление - 101,3 кПа (760 мм рт. ст.).

Нормирование

В методических указаниях, касающихся установления норм качества воздуха, указывается, что ПДК в атмосферном воздухе устанавливаются при нормальных условиях в помещении, т.е. 20 С и 760 мм. рт. ст.

С точки зрения прибоя во время условий Эль-Ниньо субтропический струйный поток в северной части Тихого океана усиливается, а сильный полупостоянный минимум развивается к востоку от даты и к югу от алеутов. И наоборот, Ла Нина имеет противоположный эффект. В середине лета в восточном экваториальном Тихом океане начинает развиваться более холодная, чем обычная вода, когда начинается торговля с востока на запад. Сильное высокое давление накапливается над восточным экваториальным Тихим океаном, а низкое давление следует за теплыми водами в сторону Азии.

Где m-масса,M-молярная масса, V- объем.

4. Закон Авогадро. Установлен итальянским физиком Авогадро в 1811 г. Одинаковые объемы любых газов, отобранные при одной температуре и одинаковом давлении, содержат одно и тоже число молекул.

Таким образом, можно сформулировать понятие количества вещества: 1 моль вещества содержит число частиц, равное 6,02*10 23 (называемое постоянной Авогадро)

Следствием этого закона является то, что 1 моль любого газа занимает при нормальных условиях (Р 0 =101,3кПа и Т 0 =298К) объём, равный 22,4л.

5. Закон Бойля-Мариотта

При постоянной температуре объем данного количества газа обратно пропорционален давлению, под которым он находится:

6. Закон Гей-Люссака

При постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально температуре:

V/T = const.

7. Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить объединенным законом Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, которым пользуются для приведения объемов газа от одних условий к другим:

P 0 , V 0 ,T 0 -давление объема и температуры при нормальных условиях: P 0 =760 мм рт. ст. или 101,3 кПа; T 0 =273 К (0 0 С)

8. Независимая оценка значения молекулярноймассы М может быть выполнена с использованием так называемого уравнения состояния идеального газа или уравнения Клапейро­на-Менделеева :

pV=(m/M)*RT=vRT. (1.1)

где р - давление газа в замкнутой системе, V - объем си­стемы, т - масса газа, Т - абсолютная температура, R - универсальная газовая постоянная.

Отметим, что значение постоянной R может быть получе­но подстановкой величин, характеризующих один моль газа при н.у., в уравнение (1.1):

r = (р V)/(Т)=(101,325кПа 22.4 л)/(1 моль 273К)=8.31Дж/моль.К)

Примеры решения задач

Пример 1. Приведение объема газа к нормальным условиям.



Какой объем (н.у.) займут 0,4×10 -3 м 3 газа, находящиеся при 50 0 С и давлении 0,954×10 5 Па?

Решение. Для приведения объема газа к нормальным условиям пользуются общей формулой, объединяющей законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

pV/T = p 0 V 0 /T 0 .

Объем газа (н.у.) равен , где Т 0 = 273 К; р 0 = 1,013×10 5 Па; Т = 273 + 50 = 323 К;

м 3 = 0,32×10 -3 м 3 .

При (н.у.) газ занимает объем, равный 0,32×10 -3 м 3 .

Пример 2. Вычисление относительной плотности газа по его молекулярной массе.

Вычислите плотность этана С 2 Н 6 по водороду и воздуху.

Решение. Из закона Авогадро вытекает, что относительная плотность одного газа по другому равна отношению молекулярных масс (М ч ) этих газов, т.е. D=М 1 /М 2 . Если М 1 С2Н6 = 30, М 2 Н2 = 2, средняя молекулярная масса воздуха равна 29, то относительная плотность этана по водороду равна D Н2 = 30/2 =15.

Относительная плотность этана по воздуху: D возд = 30/29 = 1,03, т.е. этан в 15 раз тяжелее водорода и в 1,03 раза тяжелее воздуха.

Пример 3. Определение средней молекулярной массы смеси газов по относительной плотности.

Вычислите среднюю молекулярную массу смеси газов, состоящей из 80 % метана и 20 % кислорода (по объему), используя значения относительной плотности этих газов по водороду.

Решение. Часто вычисления производят по правилу смешения, которое заключается в том, что отношение объемов газов в двухкомпонентной газовой смеси обратно пропорционально разностям между плотностью смеси и плотностями газов, составляющих эту смесь. Обозначим относительную плотность газовой смеси по водороду через D Н2 . она будет больше плотности метана, но меньше плотности кислорода:

80D Н2 – 640 = 320 – 20D Н2 ; D Н2 = 9,6.

Плотность этой смеси газов по водороду равна 9,6. средняя молекулярная масса газовой смеси М Н2 = 2D Н2 = 9,6×2 = 19,2.

Пример 4. Вычисление молярной массы газа.

Масса0,327×10 -3 м 3 газа при 13 0 С и давлении 1,040×10 5 Па равна 0,828×10 -3 кг. Вычислите молярную массу газа.

Решение. Вычислить молярную массу газа можно, используя уравнение Менделеева-Клапейрона:

где m – масса газа; М – молярная масса газа; R – молярная (универсальная) газовая постоянная, значение которой определяется принятыми единицами измерения.

Если давление измерять в Па, а объем в м 3 , то R =8,3144×10 3 Дж/(кмоль×К).

Рекомендуем также

Loading...Loading...