На прошлой неделе один из моих постоянных подписчиков прислал мне вот такую фотографию (смотри ниже) и вопрос, как газ можно перевести в тонны или килограммы?
Вопрос вполне логичный. Все мы знаем из курса школьной физики, что масса — это произведение плотности газа на объем, но такие рассуждения с газом не приводят ни к чему хорошему, потому что газ занимает весь предоставленный ему объем, а плотность одного и того же газа в разных объемах будет разной. И как же быть?
Как правило, газообразные вещества измеряют не килограммами, а кубическими метрами или литрами. То есть, определяют не массу, а объем.
Но многие документы содержат сведения именно о массах газов. Например, стандарты по количеству допустимых выбросов, как на фотографии выше, в килограммах же указываются выбросы в технических характеристиках автомобилей. В тоннах считают вредные выбросы заводов и производств. Возникает логичный вопрос: как учёные измеряют массу газа?
На самом деле, измерение массы газа выглядит несложно. Для этого берутся два одинаковых герметичных сосуда с клапанами. Из обоих откачивается воздух до глубокого вакуума.
Один из них наполняется газом при нормальном давлении и температуре. Нормальными считаются температура на уровне 0 градусов Цельсия и давление в 1 атмосферу (примерно 0,101 МПа).
Оба сосуда взвешиваются на аналитических весах, затем определяется разница масс.
Пример:
- Взяли два баллона массой в 1 кг каждый (в вакуумированном состоянии). Объем каждого — 5 литров.
- Один из них заполнили углекислым газом.
- Весы показали, что наполненный баллон весит 1009,88 грамм, а пустой – 1000 грамм ровно.
- Следовательно, масса газа в баллоне равна 9,88 г.
Определение плотности
Из вышеуказанных данных легко найти плотность газа. Нужно лишь разделить массу на объем. Но для этого нужно привести данные к стандартному виду:
- 9,88 грамм — это 0,00988 кг.
- 5 литров — это 0,005 метров кубических.
- 0,00988/0,005=1,976 кг/м3 — это искомая плотность газа.
Разумеется, если давление, температура или состав вещества отличаются, то плотность будет отличаться от табличной.
Данный способ измерения является наиболее простым, но не наиболее точным. Связано это с тем, что абсолютный вакуум создать невозможно, во втором сосуде всегда остаётся воздух. Для более точных измерений существуют другие методы измерений, но это уже совсем другая история.
Надеюсь, что для многих этот вопрос теперь стал понятен. Если было полезно, не забывайте поставить лайк, подписаться на канал. Тут мой Телеграм и вот ещё несколько интересных статей: