Плотность газа

Плотность газа

Для определения плотности газа в лабораторных условиях наиболее удобны метод взвешивания в пикнометре и метод истечения.

Определение плотности пикнометром. Пикнометр представляет собой полый тонкостенный сосуд объемом 150-300 мл. Перед опытом точно устанавливают его объем (несколько меняющийся в зависимости от температуры) по массе воды, заполняющей сосуд. После просушки определяют массу пикнометра с воздухом, а затем с газом. По разности этих масс определяют массу газа в объеме пикнометра. Плотность газа в нормальных условиях

где а - масса газа в объеме пикнометра, г;

V - объем пикнометра, мл;

t - температура газа и воздуха во время опыта, °С;

В - барометрическое давление газа и воздуха во время опыта, мм рт. ст.

Для определения плотности газа этим методом помимо пикнометра, барометра и термометра необходимы аналитические весы с точностью до 2*10^-4г. Расход газа в связи с необходимостью продувки пикнометра в 10-20 раз больше его объема. Продувку пикнометра следует вести сверху вниз при плотности газа меньше плотности воздуха и снизу вверх при больших плотностях газа.

Определение плотности газа методом истечения. С точностью до 1-2% в течение нескольких минут плотность газа может быть определена при помощи эффузиометра. Известно, что при малых перепадах давлений (до 300-500 мм вод. ст.) скорости истечения различных газов обратно пропорциональны квадратным корням из их плотностей. Из этого следует, что время истечения одинаковых объемов различных газов из малых отверстий (при одних и тех же температурах и давлениях) пропорционально квадратным корням из их плотностей, т. е.

где Q_0г - искомая плотность исследуемого газа, кг/м³;

Q_0в - плотность известного газа, кг/м³;

τ_r - время истечения исследуемого газа, сек;

τ_в - время истечения известного газа, сек.

Время истечения исследуемого газа обычно сравнивают со временем истечения воздуха при тех же условиях, тогда

Схема эффузиометра приведена на рис. II-4. Прибор состоит из большого стеклянного сосуда диаметром 120-150 мм, высотой около 400 мм и помещенного в него сосуда диаметром 25-30 мм с двумя сужениями и метками вверху и внизу. Малый сосуд открыт снизу, верх его имеет крышку с двумя трубками, снабженными кранами; одна трубка для заполнения сосуда исследуемым газом, вторая - для выпуска газа. Эта трубка на конце имеет тонкую пластинку (диафрагму) из платины или нержавеющей стали с малым отверстием. Большой сосуд заполняется дистиллированной водой выше верхней отметки. Внутренний сосуд в это время заполнен воздухом, оба крана закрыты, уровень воды во внутреннем сосуде должен быть ниже нижней метки. Температура воды, замеряемая специальным термометром, в течение всего опыта должна быть постоянной. Открыв кран на трубке с малым отверстием, дают выход воздуху, вытекающему под давлением столба воды, и замеряют по секундомеру время прохождения воздуха от нижней до верхней меток. После получения надежных данных в аналогичных условиях замеряют плотность газа время истечения такого же объема исследуемого газа.