Измерване на плътността и обема на газовете
Плътността на газ В (pw, g/l) се определя чрез претегляне (mw) на малка стъклена колба с известен обем с газ (фиг. 274, а) или газов пикнометър (виж фиг. 77), като се използва формулата
където V е обемът на конуса (5 - 20 ml) или пикнометъра.
Колбата се претегля два пъти: първо се вакуумира и след това се напълва с изпитвания газ. По разликата между стойностите на двете получени маси се разпознава масата на газа mw, g. Когато се пълни конусът с газ, се измерва неговото налягане, а по време на претеглянето - околната температура, която се приема за температура на газа в конуса. Намерените стойности на p и T на газа позволяват да се изчисли плътността на газа при нормални условия (0 ° C; около 0,1 MPa).
За да се намали корекцията за загубата на маса на конус с газ във въздуха, когато се претегля като контейнер, върху другото рамо на балансиращия лъч се поставя запечатан конус с точно същия обем.
Фигура: 274. Устройства за определяне на плътността на газа: конус (а) и течност (б) и живак (в) ефуометри
Повърхността на този конус се обработва (почиства) всеки път по същия начин, както се претегля с газ.
По време на процеса на евакуация колбата се нагрява леко, оставяйки я свързана с вакуумната система за няколко часа, тъй като останалият въздух и влага трудно се отстраняват. Евакуиран конус може да промени обема си поради компресията на стените от атмосферно налягане. Грешката при определяне на плътността на леките газове от такова компресиране може да достигне 1%. В някои случаи относителната плътност dw също се определя за газ, т.е. съотношението на плътността на даден газ pb към плътността на друг газ, избран като стандартен p0, взет при същата температура и налягане:
където Mw и Mo са моларните маси на изпитвания газ B и на стандартния газ, например въздух или водород, g/mol, съответно.
Следователно за водород M0 = 2,016 g/mol
От това съотношение можете да определите моларната маса на газа, ако го приемете като идеал.
Бързият метод за определяне на плътността на даден газ е метод за измерване на продължителността на изтичането му от малка дупка под налягане, която е пропорционална на скоростта на изтичане.
време на изтичане на газ В и въздух, съответно.
Измерването на плътността на газа по този метод се извършва с ефузиометричната лента (фиг. 274.6) - широк цилиндър b е висок около 400 mm, вътре в който има съд 5 с основа 7, снабден с отвори за входа и изход на течността. На съда 5 има две марки M1 и M2 за преброяване на обема на газа, чието време на потока се наблюдава. Клапан 3 служи за вход на газ, а клапан 2 - за изход през капиляр 1. Термометър 4 се използва за контрол на температурата на газа.
Определянето на плътността на газа по неговия дебит се извършва, както следва. Цилиндърът b се пълни с течност, в която газът е почти неразтворим, така че съдът 5 също се пълни над маркировката М2. След това през крана 3 течността се изстисква от съда 5 с изпитвания газ под маркировката М1 и цялата течност трябва да остане в цилиндъра. След това, след затваряне на клапана 3, отворете клапана 2 и оставете излишния газ да излезе през капиляра 1. Веднага след като течността достигне маркировката M1, включете хронометъра. Течността, измествайки газа, постепенно се повишава до маркировката М2. В момента, в който менискусът на течността докосне маркировката М2, хронометърът се изключва. Експериментът се повтаря 2-3 пъти. Подобни операции се извършват с въздух, като съдът 5 се изплаква старателно от остатъците от изпитвания газ. Различните наблюдения на продължителността на изтичането на газ не трябва да се различават с повече от 0,2 - 0,3 s.