Який тиск у балоні вуглекислоти 5 л

0 Comments

Практикум із розв’язування задач № 7 (§ 22-26). Молекулярна фізика та термодинаміка

Записавши основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу та Менделєєва — Клапейрона, що характеризує різні його стани, можна розв’язати майже будь-яку задачу з молекулярної фізики.

Якщо за умовою задачі досліджуються два стани ідеального газу незмінної маси, то для її розв’язування застосовують такий алгоритм:

— прочитавши умову, потрібно усвідомити, який газ бере участь у тому чи іншому процесі, і переконатися, що під час зміни параметрів стану його маса постійна;

— на схемі, якщо це можливо, позначити різні стани ідеального газу, вказавши параметри р, V, Т, що їх характеризують. Визначити з умови задачі, який із трьох параметрів є постійним і за яким газовим законом змінюються інші. Часто одночасно можуть змінюватися всі параметри — р, V і Т;

— записати рівняння об’єднаного газового закону для двох станів. Якщо який-небудь параметр залишається незмінним, воно автоматично трансформується в один із трьох законів: Бойля — Маріотта, Гей-Люссака або Шарля. Якщо ж газ поміщено в циліндричну посудину і його об’єм змінюється лише внаслідок збільшення чи зменшення висоти циліндра, рівняння Клапейрона потрібно записувати у вигляді:

— виразити параметри p1, V1, р2, V2 через задані величини. Щоб обчислити тиск, який газ чинить на поверхню рідини, часто доводиться записувати рівняння рівноваги, вибравши за початковий рівень відліку границю, яка відокремлює його від цієї рідини;

— записати допоміжні умови й розв’язати одержану систему рівнянь відносно невідомої величини.

Якщо в задачі розглядаються процеси, пов’язані зі зміною стану двох або трьох газів, відокремлених один від одного рухомими перетинками або які утворюють певну суміш, то зазначені вище дії потрібно виконати для кожного газу окремо. Розв’язуючи задачі з використанням газових законів, рекомендується оперувати лише значенням абсолютної температури, вираженим за шкалою Кельвіна.

Якщо в умові задачі розглядається лише один стан газу і потрібно визначити невідомий параметр або ж надано два його стани, то потрібно встановити, які гази беруть участь у досліджуваних процесах, для кожного з станів скласти рівняння Менделєєва — Клапейрона, визначити додаткові умови та розв’язати одержану систему рівнянь відносно шуканої величини.

У комбінованих задачах, де розглядається механічний рух посудини з газом, рівняння газового стану додають до відомих рівнянь кінематики.

Приклади розв’язування задач

Задача 2. Скільки молекул повітря міститься у кімнаті об’ємом 240 м 3 за температури 15 °С і тиску 10 5 Па?

Задача 3. Посередині відкачаного і запаяного з обох кінців капіляра, розташованого горизонтально, знаходиться стовпчик ртуті довжиною 20 см. Якщо капіляр поставити вертикально, то стовпчик переміститься на 10 см. До якого тиску було відкачано капіляр? Його довжина — 1 м.

Мал. 1. До задачі 3

Задача 4. З метою занурення і спливання підводного човна використовуються два сполучених між собою резервуара. У зануреному стані один із них ємкістю V заповнений водою, а інший ємкістю V1 — стисненим повітрям. Яким має бути мінімальний тиск повітря, щоб під час підйому човна з глибини Н воно повністю витіснило б воду з баластної камери? Атмосферний тиск — нормальний, зміною температури повітря під час розширення знехтувати.

Задача 5. Накреслити ізотерми 0,5 г водню для температур: а) 0 °С; б) 100 °С.

Мал. 2. Ізотерми 0,5 г водню

Задача 6. На малюнку в координатах pV зображено замкнутий газовий процес (цикл) (мал. 3). Побудувати цей цикл у координатах VT і рТ.

Мал. 3

Розв’язок

Проаналізуємо процеси, які відбуваються з газом.

Перехід зі стану 1 в стан 2 відповідає ізохорному процесу, тиск збільшується від p1 до р2 зрозуміло, що температура також збільшується.

Перехід зі стану 2 у стан 3 — ізотермічне розширення газу від V2 до V3, тиск при цьому зменшується від р2 до p1. Перехід зі стану 3 в стан 1 відповідає ізобарному стисканню від V3 до V2, причому T1 < Т3.

Побудуємо цей цикл у координатах VT (мал. 4).

Мал. 4

Лінія 1-2 зображає ізохорний процес, причому температура зростає від T1 до Т2. Лінія 2-3 зображує ізотермічне розширення від V2 до V3. Лінія 3-1 — ізобарний процес. (Продовження цієї лінії повинне пройти через початок координат!)

Мал. 5

На мал. 5 показано цей процес у координатах рТ.

Задачі для самостійного розв’язування

1(с). Знайдіть масу однієї молекули водню.

2(с). Скільки молекул води міститься в краплі масою 0,02 г?

3(с). Визначте середню квадратичну швидкість молекул кисню за температури 20 °С. За якої температури вона дорівнюватиме 500 м/с?

4(с). Визначте середню кінетичну енергію цього газу за температур -273 °С і 1000 °С.

5(с). Азот масою 2 г під тиском 0,2 МПа займає об’єм 820 см 3 . Яка його температура?

6(с). Балон об’ємом 12 л заповнено азотом під тиском 8,1 МПа за температури 17 °С. Яка маса азоту міститься в балоні?

7(с). Накресліть графіки залежності тиску від об’єму для: а) ізотермічного; б) ізобарного та в) ізохорного процесів.

8(д). Об’єм кульки повітря під час спливання її із дна озера на поверхню збільшився в три рази. Яка глибина озера?

9(д). У закупореній посудині ємкістю 1 л міститься 12 кг кисню. Знайдіть його тиск за температури 15 °С.

10(д). Кисень масою 10 г міститься в балоні під тиском 0,303 МПа і за температури 10 °С. Після нагрівання за постійного тиску він зайняв об’єм 10 л. Знайдіть початковий об’єм і кінцеву температуру газу.

11(д). Із балона зі стисненим воднем ємкістю 10 л внаслідок поломки вентиля витікає газ. За температури 7 °С манометр фіксує тиск 5 МПа. Його показники залишаються незмінними і за температури 17 °С. Визначте масу газу, що витік з балона.

12(д). В озері на глибині 100 м за температури 8 °С плаває гумова тонкостінна повітряна куля масою 40 г. Визначте масу повітря в ній, якщо атмосферний тиск становить 99,7 кПа.

13(д). У балонах об’ємами 2 і 6 л міститься однорідний газ під тиском і відповідно. Який тиск встановиться в балонах після їх з’єднання за однакової температури.

14(д). Відкриту з обох кінців скляну трубку довжиною 1 м до половини занурюють у ртуть. Потім закривають верхній кінець трубки і виймають з ртуті. Обчисліть висоту ртутного стовпчика, який залишиться в ній. Атмосферний тиск становить 750 мм рт. ст.

15(д). Знайдіть густину водню за температури 10 °С і тиску 97,3 кПа.

16(д). Газ масою 12 г займає об’єм 4 л за температури 7 °С. Після ізобарного нагрівання його густина становить 0,6 кг/м 3 . До якої температури нагріто газ?

17(д). Ідеальний газ зазнає спочатку ізохорного охолодження, а потім ізотермічного стиснення. Зобразіть ці процеси в координатах рТ, VT, pV за умови, що p1 = р3.

18(д). При збільшенні тиску в 1,5 рази об’єм газу зменшився на 30 мл. Визначте його початковий об’єм.

19(д). У скільки разів зміниться тиск повітря в циліндрі (мал. 6), якщо поршень перемістити на l/3: а) ліворуч; б) праворуч?

Мал. 6

20(д). Площа поршня (див. мал. 6) дорівнює 24 см 2 , об’єм повітря в циліндрі 240 см 3 , а тиск дорівнює атмосферному (100 кПа). Яку силу необхідно прикласти, щоб утримувати поршень після його переміщення на 2 см: а) ліворуч; б) праворуч?

21(д). Порівняйте параметри в точках А і В (мал. 7): а) тиск; б) об’єм; в) температуру.

Мал. 7

22(д). У кімнаті об’ємом 60 м 3 випарували краплину парфумів масою 0,1 мг. Скільки молекул ароматичної речовини потрапляє в легені людини під час кожного подиху? Об’єм повітря, що вдихає людина під час одного подиху, 1 дм 3 . Молярна маса парфумів 1 кг/моль.

23(д). У балоні міститься газ при температурі 15 °С. У скільки разів зменшиться тиск газу, якщо 40 % його вийде з балона, а температура при цьому зменшиться на 8° С?

24(в). Кристали кухонної солі являють собою кубічну систему, в якій по черзі розміщені іони натрію та хлору. Густина солі становить 2200 кг/м 3 . Чому дорівнює відстань між центрами найближчих іонів?

25(в). Об’єм повітря в кімнаті становить 100 м 3 . Яка його маса вийшла з неї під час підвищення температури від 10 до 25 °С, якщо атмосферний тиск дорівнює 102 кПа.

26(в). Проаналізуйте зміну макроскопічних параметрів газу в кожному з ізопроцесів (мал. 8) та зобразіть цикли в р(Т) та V(Т) координатах.

Мал. 8

27(в). Пляшку наповнили газом і щільно закрили корком, що має переріз 2,5 см 2 . До якої температури слід нагріти газ, щоб корок вилетів із пляшки, якщо сила тертя дорівнює 10 Н? Початковий тиск газу в пляшці дорівнює атмосферному 100 кПа, а температура -7 °С.

28(в). Тонку циліндричну склянку масою 50 г ставлять догори дном на поверхню води і вертикально занурюють у неї. Висота склянки — 10 см, а площа дна — 20 см 2 . На яку мінімальну глибину треба опустити склянку, щоб вона почала тонути? Атмосферний тиск становить 100 кПа, тиском парів води у склянці і товщиною її стінок — знехтувати.

29(в). Компресор забирає з повітря щосекунди 3 л повітря, що надходять до балона ємністю 45 л. Через скільки часу тиск в балоні буде перевищувати атмосферний у 9 разів? Початковий тиск у балоні дорівнює атмосферному.

30(в). Початковий тиск у посудині дорівнює 100 кПа. Яким стане тиск у цій посудині після 5 ходів поршнево відкачувального насоса? Об’єм робочої камери насоса в 10 разів менший за об’єм посудини.

ВИКОНУЄМО НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЕКТ РАЗОМ

У молекулярній фізиці та термодинаміці є багато напрямів та нерозв’язаних проблем, до вирішення яких ви можете долучитися, виконуючи навчальні проекти. Пропонуємо вам тематику проектів, результати яких можуть стати основою для подальших досліджень, а можливо й практичних рішень.

Вітчизняні та зарубіжні фізики, які зробили вагомий внесок у розвиток учення про теплоту.

Сучасні знання про будову речовини у розвитку техніки та технологій.

Як виміряти температуру Сонця та зір.

Значення вологості повітря для життєдіяльності людини.

Капілярні явища в життєдіяльності біосфери.

Механічні напруги в живих організмах.

Рідкі кристали та їх використання.

Полімери та наноматеріали в сучасних технологіях.

Теплові насоси як перспективні теплові машини.

Вирішення екологічних проблем використання теплових машин.

Задачі та вправи № 377-447. Молекулярна фізика та термодинаміка

1. Щоб уникнути окиснення розжареної нитки лампи розжарювання, з її балона відкачують повітря до тиску 13 • 10 -2 Па. Скільки молекул газів повітря міститься в балоні лампи за цього тиску, якщо місткість балона 10 -4 м 3 ? Середню квадратичну швидкість хаотичного руху молекул газів повітря вважати такою, що дорівнює 400 м/с.

2. У балон місткістю 12 л закачано 1,5 кг азоту за температури 327 °С. Який тиск буде створювати азот у балоні за температури 50 °С, якщо 35 % азоту буде випущено? Яким був початковий тиск?

3. До якого тиску накачано футбольний м’яч об’ємом V = 3 л за n = 40 коливань поршневого насоса?

Рівень А

377. Крапля олії об’ємом 2,4 • 10 -5 см 3 розпливлася по поверхні води, утворивши плівку площею 0,6 дм 2 . Визначте діаметр молекули олії та її об’єм.

378. Чому частинки пилу рухаються в повітрі безладно?

379. Чому навіть коли навколо абсолютна тиша, можна почути ледь чутний шум?

380. У якому середовищі броунівський рух інтенсивніший: у краплі води чи в краплі олії? Чому?

381. За молярною масою Оксигену і числом Авогадро визначте масу молекули Оксигену.

382. Визначте масу молекули води (Н2О) і кухонної солі (NaCl).

383. Яка кількість речовини міститься у свинцевому злитку масою 41,4 кг?

384. Який об’єм займають 100 молів ртуті?

385. Яка маса 500 молів вуглекислого газу?

386. У яких шарах атмосфери повітря більш схоже на ідеальний газ: над поверхнею землі чи на великих висотах?

387. Який тиск на стінки посудини чинять молекули газу, якщо маса газу 3 г, об’єм 0,5 л, а середня квадратична швидкість молекул 500 м/с?

388. Який тиск чинить газ за температури 27 °С у посудині місткістю 2 л, якщо він складається з 1,0 • 10 22 молекул?

389. Яка середня кінетична енергія хаотичного поступального руху молекули вуглекислого газу за температури 27 °С?

390. Який тиск чинить газ густиною 6 • 10 -2 кг/м 3 на стінки посудини, якщо середня швидкість руху його молекул дорівнює 400 м/с?

391. Визначте середню квадратичну швидкість молекул Оксигену за температури 20 °С. За якої температури ця швидкість дорівнює 500 м/с?

392. Визначте масу аміаку (NH3), об’єм якого 20 м 3 , який міститься під тиском 1,93 • 10 5 Па за температури 17 °С.

393. 12 л вуглекислого газу перебувають під тиском 9 • 10 5 Па і за температури 288 К. Визначте масу газу.

394. У посудині місткістю 500 см 3 є 0,89 г водню за температури 17 °С. Визначте тиск газу.

395. Балон якого об’єму треба взяти, щоб вмістити в ньому 10 кг кисню під тиском 200 атм. за температури 40 °С?

396. Визначте масу водню в балоні об’ємом 20 л під тиском 8,3 • 10 5 Па за температури 17 °С.

397. Стан деякого газу сталої маси змінювався за графіком, що показано на малюнку 101. Назвіть процеси; запишіть рівняння процесів.

Мал. 101. До задачі 397

398. Газ за тиску 2 • 10 7 Па займає об’єм 2,8 • 10 -3 м 3 . Який об’єм газ займе за тиску 3,1 • 10 7 Па?

399. Який був тиск газу, якщо його об’єм збільшився від 2 до 5 м 3 , а тиск став 12 • 10 8 Па?

400. Унаслідок ізотермічного стискання об’єм газу зменшився від 6 л до 4 л, а тиск збільшився до 2,25 атм. Який був початковий тиск газу?

401. Газ займає об’єм 2 м 3 за температури 273 °С. Яким буде його об’єм за температури 546 °С і попереднього тиску?

402. Визначте початковий об’єм газу, якщо температура його збільшилась від 127 до 227 °С, а кінцевий об’єм дорівнює 2,5 м 3 .

403. Тиск повітря в шинах велосипеда за температури 12 °С дорівнює 1,5 атм. Який тиск за температури 42 °С?

Рівень Б

404. Як можна зменшити інтенсивність броунівського руху в краплинах води й олії?

405. Чому метали, подрібнені на частинки, розмір яких становить кілька мікрометрів, заповнюючи всю посудину з водою, повністю не осідають на дно?

406. Кристал мідного купоросу підвішений на нитці і вміщений у посудину, заповнену водою. Чи однаково швидко молекули CuSO4 будуть дифундувати у воду вгору і вниз? Відповідь обґрунтуйте.

407. Визначте лінійні розміри молекул води і золота.

408. Знаючи сталу Авогадро NA, густину ρ даної речовини і її молярну масу μ, виведіть формулу для розрахунку числа молекул в одиниці об’єму.

409. Вважаючи, що діаметр молекули Гідрогену дорівнює приблизно 2,3 • 10 -10 м, визначте, якої довжини отримали б нитку, якщо б усі молекули, що містяться в 1 мг цього газу, були розміщені в один ряд щільно одна біля одної.

410. Оцініть об’єм молекули води, знаючи, що 10 молів її займають об’єм 1,8 • 10 -4 м 3 .

411. Визначте кількість речовини водню, що заповнює посудину об’ємом 3 л, якщо концентрація молекул газу в посудині 2 • 10 18 м -3 .

412. Гранично допустима концентрація молекул пари ртуті в повітрі 3 • 10 16 м -3 . Визначте, при якій масі ртуті в одному кубічному метрі повітря виникає небезпека отруєння.

413. Визначте відношення середніх квадратичних швидкостей молекул кисню і азоту за однакової температури.

414. Середня квадратична швидкість молекули вуглекислого газу за температури 0 °С дорівнює 360 м/с. Яку швидкість матиме молекула за температури 127 °С?

415. За якої температури молекули Гелію мають таку середню квадратичну швидкість, як молекули Гідрогену за температури 15 °С?

416. Яка середня квадратична швидкість броунівських частинок діаметром 1 мкм за температури 0 °С? Густина речовини частинок 1 г/см.

417. Визначте середню кінетичну енергію поступального руху молекул гелію та аргону за температури 1200 К.

418. Визначте температуру газу, якщо середня кінетична енергія поступального руху його молекул дорівнює 1,6 • 10 -19 Дж.

419. Яка вага водню, що заповнює повітряну кулю, якщо її об’єм 1400 м 3 , тиск газу 9,6 • 10 4 Па і температура 7 °С?

420. Визначте густину водню і кисню за нормальних умов. Результати обчислень порівняйте з табличними даними.

421. Яку густину має гелій за температури 127 °С і тиску 8,3 • 10 5 Па?

422. За температури 10 °С і нормального атмосферного тиску густина деякої газоподібної речовини дорівнює 0,25 кг/м 3 . Яка молярна маса цієї речовини?

423. Який об’єм ідеального газу з кількістю речовини 1 моль за нормальних умов?

424. На малюнку 102 зображено замкнутий цикл. Ділянка CD відповідає ізотермі. Накресліть цю діаграму в координатах рТ і VT.

Мал. 102. До задачі 424

425. Газ повільно стиснули від початкового об’єму 6 л до об’єму 4 л. Тиск газу в результаті цього підвищився на 2 атм. Який початковий тиск газу?

426. Посередині циліндра, закритого з обох кінців, міститься поршень. Тиск газу в обох частинах циліндра 7,5 Па. Поршень повільно зсувають так, щоб об’єм газу у правій частині циліндра зменшився вдвічі. Визначте різницю тисків.

427. Повітря нагнітають у порожній балон місткістю 40 л. Протягом якого часу балон буде накачано до тиску 15 атм, якщо компресор всмоктує 5 м 3 повітря за хвилину?

428. Гази, що виходять з топки у трубу, охолоджуються від 1150 °С до 200 °С. У скільки разів зменшується їх об’єм?

429. У приміщенні об’ємом 20 м 3 температура повітря знизилася від 20 °С до 0 °С. Тиск дорівнює 1 атм. Чому і на скільки збільшилася маса повітря в приміщенні?

430. Є повітря за нормального атмосферного тиску і температур – 25, 50, 100, 200, 500 °С. Побудуйте графік залежності густини повітря від температури.

431. До якої температури треба ізохорно нагріти газ, що має температуру 0 °С, щоб його тиск збільшився в п разів?

432. Газ за нормальних умов займає об’єм 2 л. На скільки збільшиться тиск газу під час підвищення його температури до 77 °С, якщо об’єм газу незмінний?

433. Газ у посудині перебуває під тиском 2 • 10 5 Па і температурі 127 °С. Визначте тиск газу після того, як половину маси газу було випущено з посудини і температура знизилася на 50 °С.

Є над чим замислитися

434. У скільки разів середня квадратична швидкість молекул Оксигену більша за середню квадратичну швидкість порошинки масою 10 -8 г, яка міститься серед молекул Оксигену?

435. Визначте найбільш ймовірну швидкість молекул Гідрогену за температури 400 К.

436. Молярна енергія дисоціації (енергія, яка використовується на дисоціацію всіх молекул газу, який містить 1 моль речовини) водню дорівнює 419 кДж/моль. За якої температури газу середня кінетична енергія поступального руху його молекул достатня для їх розщеплення?

437. Компресор за кожне всмоктування захоплює 5 дм 3 повітря за нормального атмосферного тиску й температури 280 К і наповнює ним резервуар об’ємом 2 м 3 . Температура повітря в резервуарі 300 К. Скільки разів компресор має всмоктувати повітря, щоб тиск у резервуарі збільшився на 3 атм?

438. Найвища у світі гора Джомолунгма, що в Гімалаях, має висоту 8848 м. Атмосферний тиск на цій висоті 232 мм рт. ст. Визначте густину повітря на вершині при -30 °С, якщо густина повітря за нормальних умов 1,29 кг/м 3 .

439. У вертикальному циліндрі, закритому зверху поршнем, міститься газ за температури 20 °С. Площа поршня 20 см 2 , маса його 2 кг. На поршень поклали вантаж масою 5 кг. До якої температури треба нагріти газ, щоб об’єм становив 0,9 від початкового значення? Тертям між стінками циліндра і поршнем знехтувати. Атмосферний тиск дорівнює 10 5 Па.

440. У сталевому резервуарі міститься стиснуте повітря за температури -23 °С. На резервуарі є запобіжний клапан. Він відкривається тоді, коли тиск у резервуарі збільшується на 2 • 10 5 Па. Під час нагрівання резервуара до 27 °С з нього вийшло 10 % маси газу. Яким був тиск у резервуарі спочатку? Тепловим розширенням резервуара знехтувати.

441. Пляшку наповнили газом і щільно закрили корком, площа перерізу якого становить 2,5 см 2 . До якої температури треба нагріти газ, щоб корок вилетів із пляшки, якщо сила тертя, яка утримує корок, дорівнює 12 Н? Початковий тиск повітря у пляшці дорівнює нормальному атмосферному тиску, а початкова температура дорівнює -3 °С.

442. Об’єм бульбашки повітря, яка піднімається з дна озера на поверхню, збільшується в 3 рази. Яка глибина озера, якщо густина води 1000 кг/м 3 , атмосферний тиск дорівнює 1,01 • 10 5 Па, g = 9,8 м/с 2 ?

443. У воді на глибині 1 м є бульбашка повітря. На якій висоті ця бульбашка повітря матиме втричі менший об’єм?

444. Бульбашка повітря піднімається з дна водойми глибиною Н. Покажіть залежність радіуса бульбашки r від глибини h її місця перебування в даний момент часу, якщо її об’єм на дні дорівнює V0. Сил поверхневого натягу не враховувати.

445. Відкрита з двох боків скляна трубка до половини занурюється у ртуть. Верхній отвір закривають пальцем, і трубку витягують із ртуті, при цьому в ній залишається стовпчик ртуті висотою 22 см. Визначте зовнішній атмосферний тиск, якщо довжина трубки 80 см.

446. Два однакових балони, що містять газ за температури 0 °С, з’єднано вузькою горизонтальною трубкою діаметром 5 мм, посередині якої є краплина ртуті. Краплина ділить усю посудину на два рівних об’єми по 200 см 2 . На яку відстань переміститься краплина, якщо один балон нагріти на 2 °С, а інший – на стільки ж охолодити?

447. Яку кількість кисню вдихає під час кожного вдиху людина, що перебуває на висоті, де тиск повітря становить 0,505 • 10 5 Па. Відомо, що людина на поверхні землі, де тиск становить 1,01 • 10 5 Па, вдихає за 1 раз 1 г кисню. Зміною температури повітря з висотою знехтувати.

Все про тиск у балоні з вуглекислотою

Двоокис вуглецю має багато корисних застосувань: при гасінні пожеж, у харчовій промисловості, для просушування ливарних форм та інших. Вуглекислотою заправляють багаторазові балони, які доставляють споживачам. Щоб їх використати, потрібно знати, яким вимогам вони мають відповідати, які правила використання такого обладнання є. Тиск у балоні з вуглекислотою має точно відповідати нормативам.

Використання редуктора для балона Джерело ballony.com.ua

  • Фізичні та хімічні характеристики
  • Види продукції
  • Як повинен чинити споживач
  • Ємності для газу
  • Процедура зарядки
  • Вага балона
  • Сфери використання
  • Самостійна робота
  • Заходи безпеки
  • Надходження газу з балона
  • Перевірка балона
  • Висновок

Фізичні та хімічні характеристики

При кімнатному тиску і температурі ця речовина є безбарвним газом. Воно має свій, трохи кислуватий, запах. Якщо в балоні вуглекислота знаходиться в рідкому стані, вона повинна перебувати під тиском, що не менше ніж 5850 КПа.

При охолодженні до температури -56 градусів та тиску 519 КПа вуглекислота перетворюється на твердий стан. Таку речовину називають «сухий лід». Тиск вуглекислоти в балоні потрібно знати для того, щоб бути впевненим у тому, що речовина знаходиться у потрібному стані.

Види продукції

Двоокис вуглецю виробляють у наступному вигляді:

  • Зріджений газ, що зберігається під тиском 50 кг/кв. Для цього потрібно забезпечити температуру повітря, що не перевищує 31 градус.
  • Рідкий вуглекислий газ для зберігання спеціальних термосах.
  • У вигляді сухого льоду.

Після цього продукт поміщають у чорні резервуари з жовтими запобіжними написами та доставляють споживачам для використання.

Редуктор витрати газу Джерело donmet.com.ua

Як повинен чинити споживач

Якщо фірма використовує вуглекислоту у своїй роботі, їй необхідно знайти тих, хто організує постачання. Процедура отримання має такий вигляд:

  • У компанії, яка займається постачанням, залишають заявку на одержання певної кількості продукту.
  • У призначений час одержати балони, заправлені газом.
  • Повернути резервуари, вуглекислота з яких вже була використана.

Для заправки використовуються різні типи балонів:

  • 40-літрова ємність вміщує 24 кілограми газу. Балон має діаметр 21,9 див, висоту 140 див.
  • У 20-літровому діаметрі 21,9 см — висота становить 85 см. Тут міститься вдвічі менше газу — 12 кілограмів.
  • 10-літрова ємність більш мініатюрна. Діаметр дорівнює 14 см, а висота – 86,5 см. Покупцеві надається 6 кг вуглекислого газу.

Існує ще кілька типів балонів, для яких може бути виконана заправка.

Зовнішній вигляд балонів із вуглекислотою Джерело nord-gaz.com

Ємності для газу

Вони можуть мати обсяг від 04 до 50 л. Такі балони можуть використовуватись протягом десятків років.

Ці ємності можуть застосовуватися як для видачі споживачам, але й зберігання чи проміжної транспортування. Ємності обов’язково повинні відповідати вимогам ГОСТу 949-73.

Для зазначеного використання застосовуються цільнолиті балони, що мають у своєму складі конструкційну сталь марки 45Д, а також леговану марки 40ХГСА. Кожна модель використовується за умови, що тиск газу не перевищить граничну величину. При ємності не вище 20 л вона становить 20 МПа, для великих може досягати 20 МПа.

Вуглекислотний вогнегасник Джерело tps72.com

Товщина стінок балона складає 7 мм. Резервуари роблять із трубчастих металевих заготовок, діаметр яких відповідає розміру балона. З одного боку, методом обтиску роблять сферичну поверхню, з іншого — створюють горловину, через яку надходитиме скраплений газ. На неї необхідно напресувати кільце, яке дозволить надійно прикріпити вентиль. Ковпак буде одягнений на нього для того, щоб захистити від механічних пошкоджень.

Для балонів передбачено спеціальне маркування. Загальний колір є чорним, для написів застосовується оранжевий колір. На ємностях повинні бути написи «Вуглекислота», «Двоокис вуглецю» або «CO2».

Влаштування балонів передбачає наявність таких елементів:

  • Для стійкості у балоні використовується спеціальний черевик прямокутної форми.
  • Резервуар, у який закачується скраплений газ.
  • Запірний латунний вентиль, що використовує праве різьблення.
  • Запобіжний сталевий ковпак.
  • Кільця з гуми, що розташовуються вздовж циліндричної частини резервуару.

Через кожні п’ять років експлуатації балони повинні проходити огляд та атестацію, що підтверджує справність та придатність для подальшого використання. Дата останнього огляду вказується на балоні. Напис поміщають на зачищену горловину і обводять кружальцем, намальованим жовтою фарбою.

Самостійне заправлення балона Джерело ballony.com.ua

Процедура зарядки

Перед тим, як виконувати заправку, потрібно уважно оглянути резервуар. Навіть незначні пошкодження можуть призвести до вибуху. Якщо балон справний, приступають до заправки вуглекислим газом.

У балон заливають скраплений газ. Для цього потрібно створити різницю тисків. Місткість потрібно заповнити лише на 80%. Частина, що залишилася, відводиться для газоподібної частини. Якщо цього не зробити, тиск у балоні може перевищити норму.

Технічний паспорт балона Джерело ballony.com.ua

Вага балона

При використанні, транспортуванні та зарядці необхідно контролювати наявність у балоні вуглекислого газу. З цією метою застосовується зважування. З повної ваги потрібно відняти масу таких деталей:

  • Посудина, де міститься скраплений газ.
  • Вентиль, через який виконується зарядка.
  • Захисний ковпак.
  • Запобіжні залізні кільця.
  • Якщо використовується, має бути враховано те, скільки важить черевик.

Здійснюється зважування всієї конструкції, потім віднімається маса перерахованих деталей. Частина, що залишилася, говорить про те, скільки залишилося всередині вуглекислого газу. Середня вага цих вузлів дорівнює:

  • Вага обручки становить 300 г.
  • Маса металевого ковпака сягає 1,8 кг.
  • Черевик зазвичай важить 5,2 кг.

Вага балона відрізняється залежно від його ємності та гранично допустимого тиску. Наприклад, при тиску до 150 атм він становитиме 73 кг, а при 200 – 88 кг.

Зберігання балонів із вуглекислотою Джерело budasistents.com

Сфери використання

Вуглекислий газ має багато різних способів застосування. Найбільш відомими є такі:

  • У медичних цілях для збереження тканин може знадобитися заморожування. Для цього можна використовувати зріджена вуглекислота. Якщо її випустити в умовах кімнатної температури та тиску, то вона набуває вигляду білих пластівців забираючи багато тепла.
  • У парфумерній промисловості зріджений вуглекислий газ допомагає одержувати парфуми з насиченим запахом. Така технологія дозволяє уникнути неприємного специфічного запаху, який може з’являтися у деяких випадках за таких процедур.
  • Вуглекислота дозволяє створювати освіжаючі газовані напої. Вона також використовується як важливий компонент при складанні деяких коктейлів.
  • Коли проводиться ремонт чи здійснюються будівельні роботи, часто потрібне виконання зварювальних робіт. Вуглекислота дозволяє виконувати їх без утворення додаткового нагару, що суттєво покращує результат роботи.
  • Вуглекислотні вогнегасники вирізняються високою ефективністю при гасінні пожежі. Їх важливою перевагою є можливість застосовувати при гасінні електрообладнання, тому що в цьому випадку виключено ризик виникнення короткого замикання. Якщо проводиться гасіння предметів, які при гасінні водою можуть зіпсуватися, то в цьому випадку вуглекислотні вогнегасники будуть добрим вибором.
  • Використання сухих вуглекислих ванн є ефективною медичною процедурою. Газ сприяє розширенню пір та регенерації клітин шкіри. Процедура практично немає протипоказань. Вона може застосовуватись навіть після інфаркту, оскільки не створює надмірного навантаження на організм.

Балони прийнято ділити на категорії відповідно до їх обсягу. Ті, що мають не більше 20 л, вважаються малими, від 20 до 40 — середніми, а 40 л, що перевищують, вважаються великими.

Виробництво вуглекислоти Джерело labirint-vrn.ru

Самостійна робота

Не завжди є можливість проводити промислове заправлення у виробників. У разі варто її робити самостійно. При цьому слід враховувати наступне:

  • Буває так, що споживачеві для роботи потрібні невеликі ємності, а заправник працює тільки з великими балонами. В цьому випадку роботу можна проводити у два етапи: отримати заправлені великі ємності, а потім за їх допомогою, знаючи, який тиск у балоні з вуглекислотою, заправити ті, які потрібно.
  • Для заправки малого балона за допомогою великого необхідно використати шланг високого тиску. При проведенні цієї процедури потрібно ретельно дотримуватись вимог техніки безпеки. В іншому випадку може виникнути аварійна ситуація.
  • Якщо ємності протягом більше 5 років не були атестовані, необхідно перед заправкою виконати цей недолік. Лише після атестації можна продовжити роботу з ними.

Придбати таке обладнання потрібно лише у надійних постачальників. В іншому випадку зростає ризик виникнення аварійних ситуацій. Такі постачальники містять у порядку необхідну документацію, зможуть надати необхідні сертифікати та акти проведення випробувань.

Визначення тиску на виході з вентиля Джерело remontostroitelstvo.ru

Якщо газобалонне обладнання несправне. Воно підлягає обов’язковому вибраковуванню. Для цього можуть мати місце такі причини:

  • Наявність тріщин у металі підвищує ризик вибуху ємності.
  • Різьблення горловини пошкоджене або зношене.
  • Запірний вентиль несправний і не може виконувати своїх функцій.
  • Черевик, що застосовується для стійкості, має суттєві пошкодження або встановлено косо.
  • На резервуарі видні вм’ятини або в деяких місцях випущений метал.
  • На балоні можна побачити вм’ятини, глибина яких перевищує десяту частину товщини оболонки.
  • Якщо напис, що свідчить про дату атестації обладнання, неправильно обвели.
  • Видно прояви корозії, що мають значну площу та глибину.
  • Не гаразд документи: відсутня частина даних у технічному паспорті, відсутній запис про огляд у визначені терміни.

Якщо загальний термін експлуатації балона перевищує сорокарічний термін, він не може використовуватися далі. Огляд ємності або ремонт вентиля може проводити лише уповноважена організація.

Проведення огляду Джерело промтехгаз.рф

Повинні виконуватися вимоги до техніки безпеки, пов’язані з транспортуванням та складуванням ємностей, що розглядаються:

  • При перевезенні балони повинні знаходитись у горизонтальному положенні.
  • Не можна при зберіганні допускати потрапляння прямих сонячних променів.
  • Заборонено розміщувати ємності в безпосередній близькості до нагрівальних приладів.

Ретельне дотримання правил унеможливить виникнення аварійної ситуації.

Використання редуктора для балона Джерело ostwest.su

Заходи безпеки

Вуглекислота приносить велику користь, проте не варто забувати, що одночасно ця речовина є небезпечною і може завдати шкоди людині. Щоб уникнути цього, потрібно більше знати про його особливості та дотримуватись заходів безпеки при використанні.

Вуглекислота не є отруйною і не може вибухнути. Однак вона здатна непомітно накопичуватися та збільшувати свою концентрацію у певному місці. При перевищенні 5% вона вже становить серйозну небезпеку. У закритому приміщенні це може призвести до задухи.

Вентиль для газового балона Джерело sovet-ingenera.com

Небезпека може становити охолоджувальні властивості вуглекислоти. Якщо поводитися з нею неакуратно, це може призвести до утворення опіків від заморожування. Цей ефект особливо небезпечний при попаданні дуже охолодженого матеріалу на слизову оболонку ока. Щоб уникнути такого ризику, з вуглекислотою працюють у масці, окулярах та одягнувши рукавички.

Надходження газу з балона

При надходженні газу з балона необхідно враховувати наступне:

  • Після відкриття вентиля тиск вуглекислоти призводить до різкого розширення газу, що призводить до сильного охолодження. У газі присутня невелика кількість водяної пари, яка може перетворитися на кристали льоду і закупорити отвір.
  • Зазвичай, на виході з вентиля встановлюють редуктор, який знижує перепад тиску.
  • Щоб лід не закупорив редуктор, між ним та вентилі ставлять підігрівач газу, який зменшує зниження температури вуглекислоти.
  • Використовується осушувач газу, який є невеликою ємністю, заповненою адсорбуючим речовиною. Використовуються два типи осушувачів. Той, який призначений для роботи в умовах високого тиску, знаходиться між вентилем та редуктором. Осушувач низького тиску розташований після редуктора.

Застосування цих вузлів дозволяє зробити роботу з вуглекислотою більш безпечною та ефективною.

Цистерна для транспортування вуглекислоти Джерело ca-di.ru

Перевірка балона

Після закінчення п’ятирічного терміну балони для вуглекислого газу мають проходити перевірку. Без її проходження подальше використання ємності неможливе. Огляд може проводити лише уповноважена організація.

Процедура передбачає перевірку стану обладнання. При цьому звертають увагу на таке:

  • Виконується ретельний огляд зовнішнього вигляду. Не повинно бути пошкоджень або великих і глибоких слідів іржі.
  • Виконується повне видалення вуглекислого газу з ємності, що обстежується. Це роблять із використанням інертних газів.
  • Перевіряється справність роботи вентиля.
  • Виконується оцінка товщини стін балона. Для цього проводиться його зважування. Результат покаже, наскільки зменшилася його вага і, відповідно, витончилися стінки.
  • Гідравлічні випробування показують справність роботи устаткування.
  • Після перевірки виконується просушування. Це роблять за допомогою прогрітого повітря.
  • При необхідності може проводитися заміна вентиля або фарбування резервуара.

Після того, як перевірка закінчена, за допомогою спеціального тавра ставлять дату проведення та обводять овальною лінією. На балоні має бути присутнім його технічний паспорт. У ньому міститься така інформація: заводський номер, місткість у літрах води, маса при виготовленні, робочий та перевірочний тиск в атмосферах, тавро заводу, що проводив переатестацію.

Місткість у літрах води збільшилася, це говорить про можливість утворення внутрішніх тріщин або зміну геометрії ємності. Якщо зростання перевищило 1,5%, це вважається ознакою несправності устаткування.

Балон із вуглекислим газом Джерело chipmaker.ru

Висновок

Балони з вуглекислотою використовуються у багатьох сферах людської діяльності. Для того щоб їх використовувати, потрібно знати правила техніки безпеки, фізико-хімічні властивості речовини, особливості використання. Вуглекислий газ під час зберігання знаходиться під високим тиском, його застосування вимагає дотримання суворих вимог, про які необхідно знати.