צפיפות חנקן

חנקן - יסוד כימי של המערכת המחזורית, שקבע אותיות N ויש להם מספר רצף 7. יש N2 מולקולה, המורכבת משני אטומים. כימי זהו גז חסר צבע, חסר ריח וחסר טעם כפי שהוא אינרטי בתנאים סטנדרטיים. הצפיפות של חנקן בתנאים נורמלים (ב 0 ° C בלחץ של 101.3 kPa) שווה 1251 g / dm3. האלמנט הוא חלק האטמוספרה של כדור הארץ בסכום של 78.09% נפחו. זה התגלה לראשונה כמרכיב של הרופא הסקוטי אוויר דניאל Rutherford ב 1772.

חנקן נוזלי הוא נוזל קירור. בלחץ אטמוספרי זה שחין - 195,8 ° C. לכן, זה יכול להיות מאוחסן רק כלי מבודד, אשר קיבולות עבור גזים liquified או צלוחיות דיואר. אלא שבמקרה זה, זה יכול להיות מאוחסן או מועבר ללא כל הפסד עקב אידוי. כמו קרח יבש (מעובה פחמן דו חמצני, הידוע גם בשם פחמן דו חמצני), חנקן נוזלי משמש הקירור. בנוסף, הוא משמש עבור cryopreservation של דם, תאי הרבייה (זרע וביציות) כמו גם דגימות וחומרים ביולוגיים אחרים. הוא דרש, וגם בפרקטיקה הקלינית, למשל קריותרפיה בהסרת ציסטות יבלות על העור. צפיפות חנקן נוזלי שווה 0.808 g / cm3.

תרכובות רבות תעשייתי חשובות כגון חומצה חנקתית, אמוניה, ניטרטים אורגניים (חומרי נפץ, דלקים) ציאנידים מהוות N2. קשרים חזקים ביותר חנקן יסודות במולקולה גורם לקשיים עבור השתתפותה תגובות כימיות, הוא בשל האינרציה שלה בתנאים סטנדרטיים (טמפרטורה ולחץ). כולל סיבות אלה N2 הוא בעל חשיבות גדולה בהרבה תחומים מדעיים ותעשייתיים. לדוגמה, יש צורך לשמור בלחץ באתרו בהפקת נפט או גז. כל היישומים המעשיים או מדעיים שלה דורשים לדעת מה היא הצפיפות של חנקן בלחץ ובטמפרטורה בפרט. מחוקי הפיזיקה התרמודינמיקה זה ידוע כי נפח קבוע עם עלייה בטמפרטורה יגביר את הלחץ ואת צפיפות של גז, ולהיפך.

מתי ולמה אנחנו צריכים לדעת את הצפיפות של חנקן? חישוב פרמטר זה משמש בעת תכנון תהליכים המתרחשים באמצעות N2, במעבדה ובתעשייה. על סמך הערך הידוע של הצפיפות של הגז, אפשר לחשב את המסה של נפח מסוים. לדוגמה, ידוע כי לוקח נפח הגז בתנאים נורמליים של 20 dm3. במקרה זה, ניתן לחשב את המשקל: מ '= 20 • 1251 = 25,02 g אם תנאים שונים מההתקן, ואת הנפח הידוע של N2 בתנאים אלה, הוא חייב למצוא הראשון (עבור ספריות), הצפיפות של חנקן בלחץ מוגדר טמפרטורה, ו ערך זה מוכפל נפח הכבושה על ידי גז.

חישובים כאלה מתבצעים על הייצור בהכנת יתרות חומר של יחידות תהליך. הם נחוצים לניהול תהליכים טכנולוגיים, בחירה של מכשור, חישוב פרמטרים טכניים וכלכליים, ועוד. לדוגמא, לאחר הפסקת כל מנגנון הייצור הכימי הצינורות חייבים לפני פתיחת הטרמינל כדי לתקן מטוהר עם גז אינרטי - חנקן (הוא זול וזמין ביותר מאשר, למשל, הליום או ארגון). בדרך כלל, הם פוצצו בכמות N2 כזה, שהוא מספר פעמים את הנפח של כלי רכב או צינורות, הדרך היחידה להסיר מהמערכת של גזי ואדים דליקים ולחסל לפיצוץ או לשריפה. תכנון ותפעול לעצור לפני תיקון, טכנאי, לדעת את נפח וצפיפות של המערכת מתרוקנת חנקן, N2 מחשבת המונית, אשר נדרש עבור נושבת.

כדי לפשט את החישובים, אשר אינם דורשים דיוק, גזים אמיתי שווה ל גז אידאלי ולהשתמש חוק אבוגדרו. מאז המשקל של 1 mol של N2 השווה מספרי ל 28 גרם, ו 1 חפרפרת של כל נפח של גז אידאלי תופס 22.4 ליטר, צפיפות החנקן שווה 28 / 22.4 = 1.25 גרם / ליטר = 1.25 g / dm3. שיטה זו ישימה כדי למצוא את הצפיפות במהירות לכל גז, לא רק N2. הוא משמש לעתים קרובות במעבדות אנליטיות.