Πώς υπολογίζετε την αναλογία επέκτασης υγρού προς αερίου αζώτου;

Δεν μπορείτε να υπολογίσετε μια ακριβή "αναλογία επέκτασης" για άζωτο από υγρό σε αέριο χωρίς περισσότερες πληροφορίες. Εδώ είναι γιατί:

Παράγοντες που επηρεάζουν την επέκταση:

* Αρχική πίεση και θερμοκρασία: Ο λόγος διαστολής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αρχική πίεση και τη θερμοκρασία του υγρού αζώτου. Η υψηλότερη πίεση και οι χαμηλότερες θερμοκρασίες έχουν ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη επέκταση όγκου κατά την εξάτμιση.

* Τελική πίεση και θερμοκρασία: Οι συνθήκες υπό τις οποίες εξατμίζονται το υγρό άζωτο θα επηρεάσουν επίσης τον λόγο επέκτασης.

* διαδικασία: Η ίδια η διαδικασία εξάτμισης μπορεί να επηρεάσει την αναλογία επέκτασης. Είναι μια ελεγχόμενη, αργή εξάτμιση ή μια ταχεία, ανεξέλεγκτη απελευθέρωση;

Πώς να προσεγγίσετε αυτό:

1. Καθορίστε τις συνθήκες σας:

* Ποια είναι η αρχική πίεση και η θερμοκρασία του υγρού αζώτου σας;

* Ποια είναι η επιθυμητή τελική πίεση και θερμοκρασία του αερίου αζώτου;

2. Χρησιμοποιήστε τον ιδανικό νόμο περί αερίου:

* Ο νόμος για το ιδανικό αέριο (PV =NRT) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του όγκου αερίου που παράγεται από μια δεδομένη μάζα υγρού αζώτου.

* Θα πρέπει να γνωρίζετε τη μοριακή μάζα του αζώτου (28 g/mol) και την κατάλληλη σταθερά αερίου (R).

3. Εξετάστε τον συγκεκριμένο τόμο:

* Μπορείτε να βρείτε πίνακες ή διαγράμματα που απαριθμούν τον συγκεκριμένο όγκο υγρού αζώτου σε διάφορες πιέσεις και θερμοκρασίες. Αυτό σας βοηθά να υπολογίσετε την αλλαγή όγκου.

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι έχετε 1 λίτρο υγρού αζώτου σε 1 atm και 77 K (σημείο βρασμού) και θέλετε να υπολογίσετε τον όγκο του αερίου που παράγεται σε 1 atm και 298 K (θερμοκρασία δωματίου).

1.

* Η πυκνότητα υγρού αζώτου στα 77 Κ είναι περίπου 807 kg/m³.

* 1 λίτρο =0,001 m³, έτσι η μάζα του αζώτου είναι 0,807 kg.

* Moles =μάζα/μοριακή μάζα =0,807 kg/0,028 kg/mol =28,8 mol mol

2. Χρησιμοποιήστε τον ιδανικό νόμο για το αέριο για να βρείτε τον τελικό τόμο:

* V =NRT/P =(28,8 mol) (8,314 J/mol · K) (298 K)/(101325 PA) ≈ 0,66 m³ =660 λίτρα

Επομένως, ο λόγος επέκτασης όγκου θα ήταν περίπου 660:1 σε αυτό το παράδειγμα.

Σημαντικές σημειώσεις:

* Ο παραπάνω υπολογισμός προϋποθέτει την ιδανική συμπεριφορά αερίου, η οποία μπορεί να μην είναι απόλυτα ακριβής για όλες τις συνθήκες.

* Τα σενάρια πραγματικού κόσμου συχνά περιλαμβάνουν πρόσθετους παράγοντες όπως η μεταφορά θερμότητας και οι απώλειες ενέργειας, οι οποίες μπορούν να επηρεάσουν τον πραγματικό λόγο επέκτασης.

* Για ακριβείς υπολογισμούς μηχανικής, συμβουλευτείτε εξειδικευμένους θερμοδυναμικούς πίνακες ή λογισμικό για ιδιότητες αζώτου.