Пересчет объемных процентов в массовые

  • автор:

Массовый, объемный и мольный состав;

Смесь, состоящая из двух и более компонентов, характеризуется свойствами и содержанием этих компонентов. Состав смеси может быть задан массой, объемом, количеством (числом молей или килограмм-молей) отдельных компонентов, а также значениями их концентраций. Концентрацию компонента в смеси можно выразить в весовых, мольных и объемных долях или процентах, а также в других единицах.

Массовая доля wi какого-либо компонента определяется отношением массы mi данного компонента к массе всей смеси mсм:

Учитывая, что суммарная масса смеси равна сумме масс отдельных компонентов, т.е.

можно написать:

или сокращенно:

Пример 4.Смесь состоит из двух компонентов: m1 = 500 кг, m2 = 1500 кг. Определить массовую долю каждого компонента в смеси.

Решение. Массовая доля первого компонента:

mсм= m1 + m2 = 500 + 1500 = 2000 кг

Массовая доля второго компонента:

Массовую долю второго компонента можно определить также, используя равенство:

w1 + w2 = 1

w2 = 1 – w1 = 1 – 0,25 = 0,75

Объемная доляni компонента в смеси равна отношению объема Vi данного компонента к объему всей смеси V:

Учитывая, что:

можно написать:

Пример 5. Газ состоит из двух компонентов: V1 = 15,2 м3 метана и V2 = 9,8 м3 этана. Подсчитать объемный состав смеси.

Решение. Общий объем смеси равен:

V = V1 + V2 = 15,2 + 9,8 = 25 м3

Объемная доля в смеси:

метана

этана v2 = 1 – v1 = 1 – 0,60 = 0,40

Мольная доляni какого-либо компонента смеси определяется как отношение числа киломолей Ni данного компонента к общему числу киломолей N смеси:

Учитывая, что:

получим:

Пересчет мольных долей в массовые можно проводить по формуле:

Пример 6. Смесь состоит из 500 кг бензола и 250 кг толуола. Определить мольный состав смеси.

Решение. Молекулярный вес бензола (С6Н6) равен 78, толуола (С7Н8) – 92. Число килограмм-молей равно:

бензола

толуола

общее число килограмм-молей:

N = N1 + N2 = 6,41 + 2,72 = 9,13

Мольная доля бензола равна:

Для толуола мольная доля может быть найдена из равенства:

n1 + n2 = 1

откуда: n2 = 1 – n1 = 1 – 0,70 = 0,30

Среднюю молекулярную массу смеси можно определить, зная мольную долю и молекулярную массу каждого компонента смеси:

(21)

где ni — содержание компонентов в смеси, мол. доли; Mi — молекулярная масса компонента смеси.

Молекулярную массу смеси нескольких нефтяных фракций можно определить по формуле

(22)

или

(23)

где m1, m2,…, mn — масса компонентов смеси, кг; M1, М2,….,.Мп — молекулярная масса компонентов смеси; — % масс. компонента.

Молекулярную массу нефтепродукта можно определить также по формуле Крэга

(24)

Пример 7. Определить среднюю молекулярную массу смеси бензола с изооктаном, если мольная доля бензола составляет 0,51, изооктана 0,49.

Решение. Молекулярная масса бензола 78, изооктана 114. Подставляя эти значения в формулу (21), получаем

Мср = 0,51 × 78 + 0,48×114 = 95,7

Пример 8. Смесь состоит из 1500кг бензола и 2500кг н-октана. Определить среднюю молекулярную массу смеси.

Решение. Используем формулу (22)

Объемный молярный состав пересчитывают в массовый следующим образом. Данный объемный (молярный) состав в процентах принимают за 100 молей. Тогда концентрация каждого компонента в процентах будет выражать число его молей. Затем число молей каждого компонента умножают на его молекулярную массу и получают массу каждого компонента в смеси. Разделив массу каждого компонента на общую массу, получают его массовую концентрацию.

Массовый состав пересчитывают в объемный (молярный) следующим образом. Принимают, что смеси взято 100 (г, кг, т) (если массовый состав выражен в процентах), массу каждого компонента делят на его молекулярную массу. Получают число молей. Делением числа молей каждого компонента на их общее число получают объемные (молярные) концентрации каждого компонента.

Средняя плотность газа определяется по формуле:

кг/м3; г/см3

или, исходя из объемного состава:

,

или, исходя из массового состава смеси:

Относительную плотность определяют по формуле:

Пример 9. Пересчитать массовый состав газа в объемный и определить его молекулярную массу, его плотность и относительную плотность.

Для простоты расчета примем массу смеси за 100 г, тогда масса каждого компонента будет численно совпадать с процентным составом. Найдем число молей ni каждого компонента. Для этого массу каждого компонента mi разделим на мольную массу:

Находим объемный состав смеси в долях единицы

wi(CH4) = 2,50 : 3,74 = 0,669; w(C2H6) = 0,33 : 3,74 = 0,088;

w(C5H8) = 0,34 : 3,74 = 0,091; w(C4H10) = 0,43 : 3,74 = 0,115;

w(C5H12) = 0,14 : 3,74 = 0,037.

Находим объемный состав смеси в процентах, умножив данные в долях единицы на 100%. Все полученные данные заносим в таблицу.

Рассчитываем среднюю массу смеси.

Мср = 100 : 3,74 = 26,8 г/моль

Находим плотность смеси

Находим относительную плотность:

Пример 10. Пересчитать объемный состав в массовый и определить его молекулярную массу, его плотность и относительную плотность.

w(CH4) = 480 : 4120 = 0,117; w(C2H6) = 450 : 4120 = 0,109;

w(C3H8) = 880 : 4120 = 0,214; w(C4H10) = 870 : 4120 = 0,211;

w(C5H12) = 1440 : 4120 = 0,349.

Мср = 4120 : 100 = 41,2 г/моль.

г/л

Задача 15. Смесь состоит из пяти компонентов. Определить массовую, объемную и мольную долю каждого компонента в смеси, среднюю молекулярную массу смеси.

Компоненты смеси Вариант
mi (г) mi (кг) mi (т)
метан
этан
пропан
н-бутан
изобутан

Задача 16. Пересчитать массовый состав газа в объемный и определить его молекулярную массу, плотность и относительную плотность по воздуху.

Концентрации и доли. Как перевести одну концентрацию в другую.

При решении химических задач, при расчётах на работе, да и просто в жизни иногда приходится рассчитывать концентрации. Неважно, будет это школьная теоретическая задача, необходимость приготовить электролит для аккумулятора автомобиля, надобность узнать количество сахара для компота — все расчёты концентраций выполняются по известным формулам, которых не так много. Однако, с этим часто возникают трудности.

Прочитав эту статью, Вы научитесь легко рассчитывать концентрации веществ и при надобности играючи переводить одну концентрацию в другую. В статье приводятся примеры задач с решениями, а в конце приведём справочную табличку с формулами, которую можно распечатать и держать под рукой.

Массовая доля

Начнём с простого, но в то же время нужного способа выражения концентрации компонента в смеси — массовой доли.

Массовая доля есть отношение массы данного компонента к сумме масс всех компонентов. Обозначать её принято буквой w или ω (омега).

Рассчитывается массовая доля по формуле:

\Large w_{i}=\frac{m_{i}}{m}, \;\;\;\;\;(1)

где \Large w_{i} — массовая доля компонента i в смеси,

\Large m_{i} — масса этого компонента,

m — масса всей смеси.

И сразу разберём на примере:

Задача:

Зимой дороги посыпают песком с солью. Известно, что куча имеет массу 50 кг, и в неё всыпали 1 кг соли и перемешали. Найти массовую долю соли.

Решение:

Масса соли есть \Large m_{i} по формуле выше. Масса всей смеси нам пока неизвестна, но найти её легко. Просуммируем массу песка и соли:

\Large m = m_{п}+m_{с}= 50 кг + 1 кг = 51 кг

А теперь находим и массовую долю:

\Large w_{с} = \frac{m_{с}}{m} = <em>1 кг / 51 кг = 0.0196, </em>

или умножаем на 100% и получаем 1.96%.

Ответ: 0.0196, или 1.96%.

Теперь решим что-то посложнее, и ближе к ЕГЭ.

Задача:

Смешали 200 г раствора глюкозы с массовой концентрацией 25% и 300 г раствора глюкозы с массовой концентрацией 10%. Найти массовую концентрацию полученного раствора, ответ округлить до целых.

Обозначим первый и второй растворы соответственно \Large m_{1} и \Large m_{2}. Массу полученного после смешения раствора обозначим \Large m и найдём:

\Large m = m_{1} + m_{2} = 200 г + 300 г = 500 г

Массу самой глюкозы в первом и втором растворе обозначим \Large m_{гл. 1} и \Large m_{гл. 2}. По формуле (1) это будут наши массы компонентов. Массы растворов нам известны, их массовые концентрации тоже. Как найти массу компонента? Очень просто, находим неизвестное делимое умножением (и не забываем, что проценты — это сотые части):

\Large m_{гл. 1} = w_{1}\cdot m_{1} = 0.25 \cdot 200 г = 50 г

\Large m_{гл. 2} = w_{2}\cdot m_{2} = 0.1 \cdot 300 г = 30 г</em> <em>

Таким образом, общая масса глюкозы \Large m_{гл}:

\Large m_{гл} = m_{гл. 1} + m_{гл. 2} = 50 г + 30 г = 80 г.

Ответ: 80 г.

Задачи на смешение раствором с разными концентрациями одного вещества можно решать с помощью «конверта Пирсона».

Объёмная доля

Часто, когда мы имеем дело с жидкостями и газами, удобно оперировать их объёмами, а не массой. Поэтому, чтобы выражать долю какого-либо компонента в таких смесях (но и в твёрдых тоже вполне можно), пользуются понятием объёмной доли.

Объёмная доля компонента — отношение объёма компонента к сумме объёмов компонентов до смешивания. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах. Обычно обозначается греческой буквой φ (фи).

Рассчитывается объёмная доля по формуле:

\Large \phi_{B}=\frac{V_{B}}{\sum{V_{i}}}, \; \;\;\;\; (2)

где \Large \phi_{B} — объёмная доля компонента B;

\Large V_{B} — объём компонента B;

\Large \sum{V_{i}} — сумма объёмов всех компонентов.

Здесь важно понимать, что в формулу по возможности подставляем именно сумму объёмов всех компонентов, а не объём смеси, так как при смешивании некоторых жидкостей суммарный объём уменьшается. Так, если смешать литр воды и литр спирта, два литра аквавита мы не получим — будет примерно 1800 мл. В школьных задачах, как правило, это не так важно, но в уме держим и помним.

Смешали 6 объёмов воды и 1 объём серной кислоты. Найти объёмную долю кислоты в полученном растворе.

Так как объёмная доля — безразмерная величина, объёмы компонентов в условии задачи могут даваться в любых единицах — литрах, стаканах, баррелях, штофах, сексталях — главное, чтобы в одинаковых. Если не так — переводим одни в другие, если одинаковые — решаем. В нашем условии описаны просто некоторые «объёмы», их и подставляем.

\Large \phi_{H_{2}SO_{4}} = \frac{V_{ H_{2}SO_{4} }} { V_{ H_{2}SO_{4}} + V_{H_{2}O}} = \frac{1 \: объём}{1 \: объём + 6 \: объёмов} = \frac{1 \: объём}{7 \: объёмов} = 0.143, \: или \: 14.3%

Ответ: 14.3 %.

С газами всё обстоит немного интереснее — при не очень больших давлениях и температурах объёмная доля какого-либо газа в газовой смеси равна его мольной доле. (Ведь мы знаем, что молярный объём газов почти равен 22.4 л/моль).

Мольная доля кислорода в сухом воздухе составляет 0.21. Найдите объёмную долю азота, если объёмная доля аргона составляет 1%.

Внимательный читатель заметил, что мы написали о том, что объёмная и мольная доля для газов в смеси равны. Поэтому, объёмная доля кислорода равна также 0.21, или 21%. Найдём объёмную долю азота:

\Large 100\% — 21\% — 1\% = 78\%.

Ответ: 78%.

Мольная доля

В тех случаях, когда нам известны количества веществ в смеси, мы можем выразить содержание того или иного компонента с помощью мольной доли.

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы. ИЮПАК рекомендует обозначать мольную долю буквой x (а для газов — y).

Находят мольную долю по формуле:

\Large x_{B} = \frac{n_{B}}{\sum{n_{i}}}, \;\;\;\;\;(3)

где \Large x_{B} — мольная доля компонента B;

\Large n_{B} — количество компонента B, моль;

\Large \sum{n_{i}} — сумма количеств всех компонентов.

Разберём на примере.

При неизвестных условиях смешали 3 кг азота, 1 кг кислорода и 0.5 кг гелия. Найти мольную долю каждого компонента полученной газовой смеси.

Сначала находим количество каждого из газов (моль):

\Large n_{N_{2}} = \frac{ m_{N_{2}}}{M_{N_{2}}} = \frac {3000 \: г}{28 \: ^г/_{моль}} = 107.14 \: моль

\Large n_{O_{2}} = \frac{ m_{O_{2}}}{M_{O_{2}}} = \frac {1000 \: г}{32 \: ^г/_{моль}} = 31.25 \: моль

\Large n_{He} = \frac{ m_{He}}{M_{He}} = \frac {500 \: г}{4 \: ^г/_{моль}} = 125 \: моль

Затем считаем сумму количеств:

\Large \sum {n} = 107.14 \: моль + 31.25 \: моль + 125 \: моль = 263.39 \: моль

И находим мольную долю каждого компонента:

\Large y_{N_{2}} = \frac {107.14 \: моль}{263.39 \: моль} = 0.4068, \: или \: 40.68 \%;

\Large y_{O_{2}} = \frac {31.25 \: моль}{263.39 \: моль} = 0.1186, \: или \: 11.86 \%;

\Large y_{He} = \frac {125 \: моль}{263.39 \: моль} = 0.4746, \: или \: 47.46 \%;

Проверяем:

\Large 40.68 \% + 11.86 \% + 47.46 \% = 100\%.

И радуемся правильному решению.

Ответ: 40.68%, 11.86% , 47.46%.

Молярность (молярная объёмная концентрация)

А сейчас рассмотрим, вероятно, самый часто встречающийся способ выражения концентрации — молярную концентрацию.

Молярная концентрация (молярность, мольность) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л.

Также иногда говорят просто «молярность», и обозначают буквой М. Это значит, что, например, обозначение «0.5 М раствор соляной кислоты» следует понимать как «полумолярный раствор соляной кислоты», или 0.5 моль/л.

Обозначают молярную концентрацию буквой c (латинская «цэ»), или заключают в квадратные скобки вещество, концентрация которого указывается. Например, — концентрация катионов натрия в моль/л. Кстати, слово «моль» в обозначениях не склоняют — 5 моль/л, 3 моль/л.

Рассчитывается молярная концентрация по формуле:

\Large c_{B} = \frac{n_{B}}{V} \; \; \;\;\; (4)

где \Large n_{B} — количество вещества компонента B, моль;

\Large V — общий объём смеси, л.

Разберём на примере.

В пивную кружку зачем-то насыпали 24 г сахара и до краёв заполнили кипятком. А нам зачем-то нужно найти молярную концентрацию сахарозы в полученном сиропе. И кстати, дело происходило в Британии.

Молекулярная масса сахарозы равна 342 (посчитайте, может мы ошиблись — C12H22O11). Найдём количество вещества:

\Large n_{сахарозы} = \frac{24 \: г}{342 \: г/моль} = 0.0702 моль

Британская пинта (мера объёма такая) равна 0.568 л. Поэтому молярная концентрация находится так:

\Large c_{сахарозы} = \frac{0.0702 \: моль}{0.568 \: л} = 0.1236 моль/л

Ответ: 0.1236 моль/л.

Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента, «нормальность»)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре смеси. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов).

Обозначается нормальная концентрация как сн, сN, или даже c(feq B). Рассчитывается нормальная концентрация по формуле:

\Large c_{N} = z \cdot c_{B} = z \cdot \frac{n_{B}}{V}= \frac{1}{f_{eq}} \cdot \frac {n_{B}}{V} \; \;\;\;\; (5)

где \Large n_{B} — количество вещества компонента В, моль;

V — общий объём смеси, л;

z — число эквивалентности (фактор эквивалентности \Large f_{eq} = 1/z ).

Значение нормальной концентрации для растворов записывают как «н» или «N», а говорят «нормальность» или «нормальный». Например, раствор с концентрацией 0.25 н — четвертьнормальный раствор.

Разберём на примере.

Рассчитать нормальность раствора объёмом 1 л, если в нём содержится 40 г перманганата калия. Раствор приготовили для последующего проведения реакции в нейтральной среде.

В нейтральной среде перманганат калия восстанавливается до оксида марганца (IV). При этом в окислительно-восстановительной реакции 1 атом марганца принимает 3 электрона (проверьте на любой окислительно-восстановительной реакции перманганата калия с образованием оксида, расставив степени окисления), что означает, что число эквивалентности будет равно 3. Для расчёта концентрации по формуле (5) выше нам ещё не хватает количества вещества KMnO4. найдём его:

\Large n_{KMnO_{4}}=\frac{m _{KMnO_{4}}}{M _{KMnO_{4}} } = \frac{40 \: г}{158 г/моль}= 0.253 моль

Теперь считаем нормальную концентрацию:

\Large c_{N_{KMnO_{4}}}= z \cdot \frac{n_{KMnO_{4}}}{V} = 3 \cdot \frac{0.253 \: моль}{1 \: л} = 0.759 моль-экв/л

Ответ: 0.759 моль-экв/л.

Таким образом, заметим важное на практике свойство — нормальная концентрация больше молярной в z раз.

Мы не будем рассматривать в данной статье особо экзотические способы выражения концентраций, о них вы можете почитать в литературе или интернете. Поэтому расскажем ещё об одном способе, и на нём остановимся — массовая концентрация.

Моляльная концентрация

Моляльная концентрация (моляльность, молярная весовая концентрация) — количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя.

Измеряется моляльная концентрация в молях на кг. Как и с молярной концентрацией, иногда говорят «моляльность», то есть раствор с концентрацией 0.25 моль/кг можно назвать четвертьмоляльным.

Находится моляльная концентрация по формуле:

\Large m_{B} = \frac{n_{B}}{m_{A}}, \;\;\;\;\; (6)

где \Large n_{B} — количество вещества компонента B, моль;

\Large m_{A} — масса растворителя, кг.

Казалось бы, зачем нужна такая единица измерения для выражения концентрации? Так вот, у моляльной концентрации есть одно важное свойство — она не зависит от температуры, в отличие, например, от молярной. Подумайте, почему?

Потому что в формуле расчёта молярной концентрации участвует объём раствора, а жидкости, как известно, в большинстве своём расширяются с ростом температуры.

Массовая концентрация

Массовая концентрация — отношение массы растворённого вещества к объёму раствора. По рекомендации ИЮПАК, обозначается символом γ или ρ.

Находится массовая концентрация по формуле:

\Large \rho_{B}=\frac{m_{B}}{V}, \;\;\;\;\; (7)

где \Large m_{B} — масса растворенного вещества, г;

\Large V — общий объём смеси, л.

В системе СИ выражается в кг/м3.

Разберём на примере.

Рассчитать массовую концентрацию перманганата калия по условиям предыдущей задачи.

Решение будет совсем простым. Считаем:

\Large \rho_{ KMnO_{4} }=\frac{m_{ KMnO_{4} }}{V} =\frac{40 \: г}{1 \: л} = 40 г/л.

Ответ: 40 г/л.

Также в аналитической химии пользуются понятием титра по растворенному веществу. Титр по растворенному веществу находится так же, как и массовая концентрация, но выражается в г/мл. Легко догадаться, что в задаче выше титр будет равен 0.04 г/мл (для этого надо умножить наш ответ на 0.001 мл/л, проверьте). Кстати, обозначается титр буквой Т.

А теперь, как обещали, табличка с формулами перевода одной концентрации в другую.

Таблица перевода одной концентрации в другую.

В таблице слева — ВО ЧТО переводим, сверху — ЧТО. Если стоит знак «=», то, естественно, эти величины равны.

Таблица будет пополняться.

Газ пропан бутан: как перевести метры кубические в литры

Газ сжиженный технический имеет широкий целевой спектр: от обогрева помещений и заправки автомобилей до использования в строительстве для значительного перечня работ. Поскольку основным документом при строительстве объектов является сметная документация, у специалистов-сметчиков рано или поздно появляются вопросы относительно перевода метров кубических газа в литры и метров кубических в килограммы. Эти цифры нужны сметчикам для определения цены за м3 на технический пропан-бутан как в Украине, так и другой стране, чтобы сформировать правильную стоимость работ.

1

Составление сметной документации согласно требований ДСТУ

Составим инвесторскую смету, договорную цену контракта; согласно ДСТУ Б Д.1.1-1:2013 используя нормативные ценовые показатели

2

Акт выполненных работ по форме КБ2 и КБ3

Сделаем акт выполненных работ по форме КБ2 и КБ3. Это первичный документ подписывается между Подрядчиком, выполнившим любую часть работ за текущий месяц и Заказчиком

3

Подготовка сметной документации для участия в тендере

Занимаемся разработкой сметной документации для участия в тендере. Выполняется по объемам работ и с учетом требований изложенных в документации конкурсных торгов

Промышленные предприятия, которые занимаются реализацией сжиженного газа пропана и бутана, реализуют его в емкостях с единицей измерения литр. А в сметной документации используется стандартная единица измерения сжиженного газа – СИ, которая определяется в метрах кубических. Так, все-таки, сколько же литров в кубе газа и как правильно рассчитать необходимое для строительства количества баллонов?

Основные единицы измерения, которые необходимо учесть для того, чтобы определить, сколько м3 в 1 кг газа пропан или бутан:

  1. Плотность – физическая величина, равная отношению массы тела к объему, которое он занимает. Плотность сжиженного газа – понятие относительное, поскольку она напрямую зависит, в первую очередь, от температуры. В среднем, плотность газа колеблется в диапазоне 490-619 кг/мз.
  2. Литр (л) – это величина измерения объема и вместимости, которая равна 1 дм3. Литр является внесистемной единицей измерения и применяется наравне с единицами СИ.
  3. Кубический метр (м3) – единица измерения, производная в СИ. Метр кубический рассчитывается как объем куба с длиной каждой стороны 1 м.

1м3 равняется 1000 л., но в случае с производственным газом расчет не настолько прост. чтобы ответить на вопрос: «сколько литров газа в одном кубе» некорректно и неправильно. Данный расчёт можно использовать для определения объемов воды, воздуха, и другого вещества. Если говорить о сжиженном газе, то его состояние в баллонах жидкое. К тому же создается высокое давление и низкая температура. Чтобы использовать такой газ, его нужно преобразовать в газообразную форму, что значительно увеличит его объем.

Существуют стандартные объемы баллонов, в которых можно купить газ пропан, бутан или разнообразные их смеси. Эти стандартизированные стальные емкости для хранения сжиженного газа. Для производства баллонов используется углеродистая сталь, толщина которой должна быть равна 3 мм. Баллоны для пропан-бутановых смесей всегда выделяются благодаря их цвету – все они красятся исключительно в красный цвет.

По ГОСТу 15860-84 утверждены следующие нормы емкостей: пяти-, двенадцати-, двадцати семи-, пятидесяти литровые баллоны.

Следует обратить внимание, что производители обычно размещают паспорт изделия на верхней части горлышка баллона, на котором отмечаются основные важные показатели вещества: названия предприятия-производителя товара, ярлык ОТК, индивидуальный номер, дата изготовления, дата обязательной проверки, объем баллона, а также его вес в пустом и заполненном состоянии. Для того, чтобы гарантированно купить пропан бутан технический, соответствующий нормам, всегда стоит обращать внимание на наличие паспорта на баллоне.

Зная и используя плотность производственного газа, о котором говорилось выше, и его удельный вес, можно определить, сколько литров в кубе газа.

Плотность газа пропан бутан и смеси можно определить несколькими вариантами:
  1. Взять расчет из ГОСТа 28656-90. В этом случае следует понимать точный состав газовой смеси;
  2. Взять данные из паспорта сжиженных углеводородных газов (СУГ)
  3. Взять для расчета усредненное значение 0,550т/м3
  4. Взять для расчета показатель плотности газа «пропан» в условиях нулевой температуры, как в ГОСТ 15860-84 «Свойства, плотность газа в зависимости от температуры»

Для упрощения вычислений можно использовать данную величину, в зависимости от основного фактора – температуры, которая может быть взята из диапазона от 490 до 619 кг/м3.

Чтобы узнать удельный вес промышленного газа, нужно обратиться за помощью в специальные лаборатории для проведения специфических исследований, так как данные смеси являются веществами со сложным составом. Однако, для упрощения расчетов допустимо использование усредненного значения:

1 м3 газа пропан-бутан с удельным весом 0,0018-0,0022 г/см3 весит – 1,8-2,2 кг.

Удельный вес – это показатель соотношения веса к объему. Формула расчета удельного веса выглядит следующим образом: y=p*g, где y – удельный вес, p – плотность вещества, g – ускорение свободного падения, которое имеет постоянное значение и равняется 9,81 м/с*с. Результат выражается в Ньютонах, деленный на м3(Н/м3). Поскольку данное значение необходимо для системы СИ, цифру необходимо умножить на 0,102.

Переходим к непосредственному расчету.

При атмосферном давлении 760 мм. рт.ст. и средней температуре воздуха 15 градусов, плотность газа C3H8 в состоянии жидкости равна 510 кг/м3, и газа C4H10 – 580 кг/м3.

Учитывая то же значение давление и предыдущий температурный показатель, плотность C3H8 в состоянии «газ» равна 1,9 кг/м3, и C4H10 – 2,55 кг/м3. При тех же физических показателях 1 кг C4H10 в жидком состоянии превращается в 0,392 м3 газа, и 0,526м3 C3H8 из той же массы пропана.

Чтобы вычислить массу газа, нужно знать его удельный вес и объем. Следовательно, если потребность в газе по смете составляет 30 м3 технического производственного газа, то в кг это число будет равняться произведению 30 на 2,55, то есть 76,5 кг. Зная же плотность газа, можно определить его объем. Плотность С3H8-C4H10 в смеси, при соотношении составляющих — 80/20, и температуре – 10 градусов, равна 0,528 кг/дм3. Для вычисления объема, необходимо массу пропан-бутана разделить на его плотность: 76,5/0,528, что равняется 144,88 дм3 или 144 литра.

Если возникает потребность в определении С3H8-C4H10 в 1 кг производственного газа, необходимо рассчитать значение следующим образом:

Х Литр = Y Килограмм/Z Плотность

Используя формулу и расчеты, произведенные выше, видно, что 30 кг газа пропан-бутана составляет 144 литра сжиженного технического газа. Для простоты дальнейших вычислений можно вывести следующее соотношение: 30 м3=144 л, соответственно, 4,8литра газа равны 1 м3.

Если нужно рассчитать, сколько кг газа С3H8-C4H10 в литре, воспользуемся предыдущей формулой:

Y Килограмм= X Литр*Z Плотность

Для примера, транспортное средство заправляется газом в объеме 80 литров. Плотность газа в данном случае составляет 0,53 кг/м3. Соответственно, для расчета веса необходимо 80 л*0,53, что равняется 42,4 кг газа. То есть, для заправки автомобиля необходимо 42,4 кг газа.

Еще один вопрос, который может беспокоить составителей смет – какой объем газа в баллоне.

Для примера просчитаем вес смеси из С3H8-C4H10 в оптимальном объеме баллона – 27л. Допустимое давление газа в емкости составляет 1,6МПа. В соответствии с государственным стандартом 15860-84 составляющая часть пропана в смеси должна быть не менее 60%.

27л=27дм3=0,027м3

0,027м3*(510*0,6+580*0,4)=14,53 кг

Для корректировки этого показателя стоит учесть тот факт, что в баллоны, объемом 27 литров не заправляют более 13 кг газа из-за вышеуказанного давления 1,6МПа.

Теперь просчитаем объем смеси газа С3H8-C4H10: 13* (0,526*0,6+0,392*0,4) = 6,14 м3.

Можно сделать вывод, что для вышеуказанного примера 1 баллон сжиженного газа объемом 27 составляет 13 кг и 6,14 м3 газа.

Для расчетов объемов и масс газа С3H8-C4H10 для сметчиков, приведем ниже Таблицу с основными важными показателями производственного газа

Процесс расчета необходимого количества баллонов сжиженного газа пропан бутана достаточно сложен и требует времени, однако благодаря расчетам можно определить, какая текущая цена на пропан бутан за 1м3 газа, что позволит сделать смету более точной и экономически правильной.

Итак, для того, чтобы рассчитать, сколько м3 в 1 кг сжиженного газа, важно применять основные показатели, которыми характеризуется газ пропан-бутан и смеси: плотность сжиженного газа и его удельный вес. Первый показатель можно выяснить, изучив паспорт баллона, а вес определить, как усредненный показатель. Затем, используя ряд несложных формул, специалист, который расписывает смету или другой расчетный документ, может вычислить необходимые цифры.

Технологические параметры сжиженного газа:

Пропан

Бутан

Химическое название
Плотность жидкой фазы при 20°C, кг\литр

0,498

0,578

Плотность газа при 15°C кг\м3

2,019

2,590

Специфический объём газа (воздух = 1)

1,562

2,091

Момент кипения, °C

— 42,1

— 0,5

Oбъём газа, который испарится из 1 кг жидкой фазы, м3:при температуре 0°C и при давлении 101,325 кРа
при температуре 20°C и при давлении 101,325 кРа

0,496
0,553

0,368
0,395

Теплотворная способность/ жидкая фаза, МДж\кг
Теплотворная способность/ газ, МДж\м3

46,34
97,19

47,20
118,23

Октановое число

Расчётная таблица артикул: 06 950 01

Соотношение объёма и веса: 1 килограмм 1 литр 1 м. куб.
Сжиженный кг. 1 0.53 2.1
Сжиженный литр. 1.9 1 3.99
Газообразный м.3 0.48 0.25 1

Справочник физических величин : Количество вещества, концентрация

Количество вещества (моль вещества) · Молярная концентрация вещества · Моляльность вещества · Массовая концентрация вещества · Массовая доля вещества · Объемная доля вещества · Пересчет между массовой концентрацией и массовой и объемной долями вещества для газов · Соотношения между массовой концентрацией и массовой долей для различных газов

Количество вещества (моль вещества)

Название и обозначение Определение/перевод одних единиц в другие

Моль (моль)

1 моль — такое количество вещества, которое содержит 6,02 ´ 1023 молекул (число Авогадро), что соответствует числу атомов углерода в 0,012 кг изотопа 12С

наверх

Молярная концентрация вещества

Название и обозначение Определение/перевод одних единиц в другие

Моль на кубометр или моль на литр (моль/м3 ; моль/л)

Представляет собой отношение количества вещества к объему раствора.

1 моль/л — такая молярная концентрация, которая соответствует содержанию одного моля вещества в одном литре раствора.

наверх

Моляльность вещества

Название и обозначение Определение/перевод одних единиц в другие

Моль на килограмм (моль/кг)

Отношение количества вещества к массе растворителя.

1 моль/кг означает, что на один килограмм растворителя приходится 1 моль растворенного вещества.

наверх

Массовая концентрация вещества

Название и обозначение Определение/перевод одних единиц в другие

грамм на литр; грамм на кубический метр (г/л; г/м3)

Масса растворенного вещества, находящаяся в единице объема раствора.

1 г/м3 — массовая концентрация, соответствующая содержанию одного грамма растворенного вещества в одном кубометре раствора.

наверх

Массовая доля вещества

наверх

Объемная доля вещества

Название и обозначение Определение/перевод одних единиц в другие

Проценты (%)

Отношение объема растворенного вещества к объему раствора.

наверх

Пересчет между массовой концентрацией и массовой и объемной долями вещества для газов

106 ppm = 1 г/г — чистое вещество. 1 моль газа занимает объем 24,04 л при 20 С и давлении 101325 Па

Тогда 106 ppm = 1 г/г = 1 (М/24,04)*1000
1 ppm = М/24,04 мг/м3

наверх

Массовая концентрация, Сm Объемная доля, Со

, (г/м3)

, (%)

Где: М — молярная масса газа, г/моль; Р — давление газа, Па (мм.рт.ст.);

Ро — нормальное давление газа; 101325 Па (760 мм.рт.ст.).

Соотношения между массовой концентрацией и массовой долей для различных газов

В чем измеряется объем баллона и газа?

Оснащать автомобили оборудованием для перехода на газовое топливо уже давно стало привычным делом. Существует два вида газовых баллонов:

  • Тороидальные;
  • Цилиндрические;

При установке ГБО в легковушки преимущественно ставят тороидальные баллоны, поскольку они соответствуют габаритам запасного колеса, и могут встать на место запаски, не занимая свободное место в багажнике, в то время как цилиндрические, используют значительно больший свободный объем.

Грузовики оснащают цилиндрическими баллонами, вынесенными на внешнюю часть рамы. Если места в багажнике много, то и легковые можно оснастить цилиндрическим баллоном, что увеличит пробег автомобиля между заправками. Поскольку метан и пропан, различные по агрегатному состоянию газы, то и баллоны для них различаются. Так метановые производят цельными без сварного шва.

Устанавливая газовое оборудование, владельцы ТС, начинают интересоваться объемом газовых баллонов и тем, сколько газа они вмещают.

Объем газа зависит от агрегатного состояния

Пропан измеряют литрами, а метан метрами кубическими. Это различие связано с техническими характеристиками газов. Баллоны же и цилиндрические и тороидальные имеют измерение только в литрах, не зависимо от того заправляемого газа.

Существуют определенные требования к баллонам емкостью больше 100 литров:

  • Табличка с выходными данными;
  • Дата выпуска;
  • Дата очередной проверки;
  • Идентификатор;
  • Паспорт в бумажном виде;

Согласно нормативным требованиям баллоны в которых храниться газ газа должны быть красного цвета корпуса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *