Question

В балоне емкостю 150 литров, находится 13кг оксида углерода, при температуре 50гардусов цельсия. Определить начальное давление газа в балоне, и показание на подключеном манометре. Атмосферное давление 740 мм рт.ст.

Answer 1

Ответ:

Удельный объем (v) тела представляет собой объем единицы

его массы, м

3

/ кг.

,

m

V

v = (1)

где V - объем, занимаемый телом, м

3

;

m – масса тела, кг.

Плотность (ρ ) - величина, обратная удельному объему,

представляет собой массу единицы объема, кг /м

3

.

.

V

m

v

1

ρ = = (2)

Давление (Р) - сила, приходящаяся на единицу площади

поверхности, единицы измерения – ньютон на квадратный метр,

паскаль. Эта единица очень мала. Для практических целей удобнее

использовать более крупные величины:

1 кПа = 103 Па; 1 МПа = 106 Па; 1 ГПа = 109 Па; 1 бар = 105 Па.

На практике часто используют внесистемные единицы:

1 ат = 1 кгс/см2

= 735,6 мм pт. cт. = 10 000 мм вод. ст.= 98,0665 кПа;

1 атм = 760 мм рт. ст. = 10 332 мм вод. ст. = 101,325 кПа;

1 мм вод. ст. = 1 кгс/м

2

= 9,81 Па;

1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Термодинамическим параметром является абсолютное

давление Рабс, которое определяется из соотношений:

Рабс = Ратм + Ризб, (3)

Рабс = Ратм - Рвак, (4)  

4

где Ратм — атмосферное или барометрическое давление, измеряемое

барометром;

Ризб – избыточное давление, измеряемое манометром;

Рвак – вакуумметрическое давление (разряжение), измеряемое

вакуумметром.

При измерении давления высотой ртутного столба следует

иметь в виду, что показание прибора зависит от температуры. Это

учитывается приведением высоты столба ртути к 0° С по следующему

соотношению:

Р0 = Рt (1—0,000172 t), (5)

где Р0 - показание прибора, приведенное к 0°С, мм рт. ст.;

Рt - действительная высота ртутного столба при температуре

воздуха t°С, мм рт. ст.;

0,000172 - коэффициент объемного расширения ртути.

При удалении от поверхности земли атмосферное давление

понижается. В пределах тропосферы (до высоты 11000 м) закон

падения давления выражается формулой

,

44300

h

P P 1

,5 256

o 

 



= − (6)

где Р - барометрическое давление в верхних слоях атмосферы при

температуре ртути 0°С, мм рт. ст.;

Ро - барометрическое давление на уровне моря при температуре

ртути 0°С, мм рт. ст.;

h - высота над уровнем моря, м.

Температура характеризует степень нагретости тела и

является количественной мерой интенсивности теплового движения

молекул. Ее измеряют либо по термодинамической температурной

шкале, либо по международной практической температурной шкале. В

5

качестве точки отсчета взята тройная точка воды (температура, при

которой все три фазы воды - твердая, жидкая и газообразная -

находятся в равновесии), которой присвоены значения 273,16 К и

0,01°С. Нижним пределом шкалы является абсолютный нуль

(температура, при которой прекращается тепловое движение

молекул).

Температуру по международной практической температурной

шкале, отсчитываемую от 0°С, обозначают через t (единица

измерения – градус Цельсия), а температуру по абсолютной шкале,

отсчитываемую от температуры абсолютного нуля, обозначают через

Т и называют абсолютной температурой (единица измерения -

кельвин).

Зависимость между абсолютной температурой и температурой

по шкале Цельсия следующая:

Т = t + 273,15. (7)

Для измерения температуры применяют также шкалу

Фаренгейта (ºF), Реомюра (оR), Ренкина (оRа). Соотношения между

ними:

t о

F = 1,8 t оС +32; t оR = 0,8 t оС; t оRа = 1,8 t оС +273. (8)

Под нормальными физическими условиями понимается

состояние рабочего вещества при давлении Pабс = 760 мм рт. cт. и

температуре 0°С. Если объем газа приведен к нормальным условиям,

то его принято обозначать Vн.

Примеры решения задач

1 Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм при

0°С. Выразить это давление в барах и паскалях.  

6

Решение:

1мм рт. ст. = 133,3 Па; 770 мм рт. ст. =102700 Па = 1,027 бар.

2 Определить абсолютное давление пара в котле, если

манометр показывает Р=1,3 бар, а атмосферное давление по

ртутному барометру составляет 680 мм при t = 25°С.

Решение:

Показание барометра получено при температуре t = 25°С. Это

показание необходимо привести к 0 ºС по уравнению (5):

Ро = Рt (1 - 0,000172 t) = 680 · 0,9957 = 677,1 мм рт. ст.

Абсолютное давление пара в котле по формуле (3)

Рабс = 130000 + 677,1 · 133,3 = 0,22 МПа.

3 Давление в паровом котле Р = 0,4 бар при барометрическом

давлении 725 мм рт. ст. Чему будет равно избыточное давление в

котле, если показание барометра повысится до 785 мм рт. ст., а

состояние пара в котле останется прежним? Барометрическое

давление приведено к 0 °С.

Объяснение:

Answer 2

Поиск не дал результатов для данного вопроса. Однако, мы можем рассчитать начальное давление газа в баллоне, используя уравнение состояния идеального газа. Уравнение состояния идеального газа выглядит следующим образом:

PV = nRT

где P - давление газа, V - объем газа, n - количество вещества газа (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа в абсолютных единицах (Кельвина).

Для решения задачи, нам необходимо перевести температуру из градусов Цельсия в Кельвины. Формула для этого преобразования выглядит следующим образом:

T(K) = T(°C) + 273.15

Таким образом, начальное давление газа в баллоне можно рассчитать следующим образом:

1. Перевести температуру из градусов Цельсия в Кельвины: T(K) = 50 + 273.15 = 323.15 K

2. Рассчитать количество вещества газа (в молях) с использованием молярной массы оксида углерода: Молярная масса оксида углерода (CO) = 12.01 г/моль + 16.00 г/моль = 28.01 г/моль Количество вещества газа (в молях) = масса газа / молярная масса газа Количество вещества газа (в молях) = 13 кг / 28.01 г/моль = 464.12 моль

3. Рассчитать начальное давление газа в баллоне: P * 150 л = 464.12 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 323.15 К P = (464.12 моль * 8.314 Дж/(моль·К) * 323.15 К) / 150 л

После рассчетов, мы можем определить начальное давление газа в баллоне. Однако, для определения показания на подключенном манометре нам необходимо знать, каким образом манометр подключен к баллону. Если манометр подключен к баллону напрямую, то его показание будет равно начальному давлению газа в баллоне. Если манометр подключен к баллону через регулятор давления, то его показание будет зависеть от установленного на регуляторе давления значения.

Примечание: Данный ответ основан на расчетах и не содержит цитат из поисковых результатов.