Пределы взрываемости газовоздушных смесей. Физические свойства природных газов

Физические свойства природных газов. Основные газовые законы.

Природный газ бесцветен и не имеет запаха (в том случае, если не имеет в своём составе сероводорода), он легче воздуха. Горюч и взрывоопасен.

Основные свойства газов.

Удельный вес воздуха – 1,293 кг/ м. куб.

Природный газ метан СН4, удельный вес 0,7 кг/м.куб., легче воздуха в 1,85 раза, поэтому он скапливается в верхней части помещения или колодца.

Сжиженный газ пропан-бутановая смесь (пропан С3Н8, бутан С4Н10) имеет удельный вес в жидком состоянии 0,5 т/м.куб., в газообразном состоянии 2,2 кг/м.куб.

Теплотворная способность.

При полном сгорании одного кубического метра газа выделяется 8-8,5 тыс. килокалорий;

Сжиженный газ пропан-бутан 24-28 тыс. килокалорий

Температура горения газов +2100 градусов С.

Природный и сжиженный газы в смеси с воздухом взрывоопасны.

Пределы взрываемости газовоздушных смесей.

Вид газа	Нижний предел взрываемости	Верхний предел взрываемости	Температура воспламенения
Метан СН4	5%	15%	+645 градусов
Пропан-бутановая смесь	1,5%	9,5%	+500 градусов

До 5% воспламенение не происходит

От 5% до 15% происходит взрыв

Свыше 15% если есть источник огня воспламенится и будет гореть

Источники воспламенения газовоздушной смеси

● открытый огонь(спички, папироса);

● Электрическая искра, возникающая при включении и выключении любого электроприбора;

● Искра, возникающая от трения инструмента о детали газового оборудования или при ударе металлических предметов друг о друга

Природный и сжиженные газы не имеют цвета и запаха. Для облегчения обнаружения утечки газа в него добавляют этилмеркаптан – вещество, имеющее характерный запах кислой капусты.

Одорант добавляют в природный газ – 16 грамм на 1 тыс. м.куб.

Сжиженный газ – 60-70 грамм на 1 тонну

 

Основные газовые законы.

Состояние газа определяется тремя его величинами: T температурой, P давлением и V объемом. Нормальными условиями принято считать температуру Т=0 по Цельсию, давление P= 101,325 кПа (атмосферное). При таких условиях приняты следующие обозначения: Vо – объём газа, а давление — через Pо.

 

Закон Бойля — Мариотта: при T= const давление газа обратно пропорционально объему газа:

 

Р2/Р1 = V1/V2 или PV = const.

 

Закон Гей - Люссака: при Р=const объем газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре:

 

V1/T1 = V2/T2 или V/T = const.

 

При V=const давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре:

 

Р1/Т1=P2/Т2.

 

Объединяя эти законы, получим универсальный газовый закон:

 

PV/T = P0V0/T0.

 

Это выражение допускает, при решении задач по химии, нахождение какого то одного параметра при известных остальных двух.

 

Следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем.

В частности, при нормальных условиях, т.е. при 0° С (273К) и
101,3 кПа, объем 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газа V_m.
Таким образом, при нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа V_m = 22,4 л/моль.

Закон Авогадро используется в расчетах для газообразных веществ. При пересчете объема газа от нормальных условий к любым иным используется объединенный газовый закон Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

где Р_o, V_o, Т_o - давление, объем газа и температура при нормальных условиях (Р_o = 101,3 кПа, Т_o = 273К).

Если известна масса (m) или количество (n) газа и требуется вычислить его объем, или наоборот, используют уравнение Менделеева - Клапейрона:

PV = n RT,

где n = m/M - отношение массы вещества к его молярной массе,
R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(мольЧК).

Из закона Авогадро вытекает еще одно важное следствие: отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов. Эта постоянная величина называется относительной плотностью газа и обозначается D. Так как молярные объемы всех газов одинаковы (1-е следствие закона Авогадро), то отношение молярных масс любой пары газов также равна этой постоянной:

где М₁ и М₂ - молярные массы двух газообразных веществ.

Величина D определяется экспериментально как отношение масс одинаковых объемов исследуемого газа (М₁) и эталонного газа с известной молекулярной массой (М₂). По величинам D и М₂ можно найти молярную массу исследуемого газа:

M₁ = D Ч M₂.