Плътност на азота

Азотът е химически елемент на периодичната система, означен с буквата N и имащ сериен номер 7. Той съществува под формата на N2 молекула, състояща се от два атома. Този химикал е безцветен, без мирис и без вкус газ, той е инертен при стандартни условия. Плътността на азота при нормални условия (при 0 ° С и налягане 101,3 kPa) е 1,251 g / dm3. Елементът е част от земната атмосфера в количество от 78,09% от обема си. За първи път е открит като компонент на въздуха от шотландския лекар Даниел Ръдърфорд през 1772 г.

Течният азот е криогенна течност. При атмосферно налягане, кипи при температура -195,8 ° С Следователно, той може да се съхранява само в изолирани съдове, които са стоманени цилиндри за втечнени газове или кораби Dewar. Само в този случай може да се съхранява или транспортира без специални загуби поради изпаряване. Подобно на сухия лед (втечнен въглероден диоксид, наречен по друг начин въглероден диоксид), се използва течен азот като охладител. В допълнение, тя се използва за криоконсервиране на кръв, секс клетки (сперматозоиди и яйца), както и други биологични проби и материали. Тя е в търсенето в клиничната практика, например при криотерапия при отстраняване на кисти и брадавици по кожата. Плътността на течния азот е 0.808 g / cm3.

Много промишлено важни съединения, като азотна киселина, амоняк, органични нитрати (експлозиви, гориво) и цианиди, съдържат N2. Изключително силните връзки на елементарен азот в молекулата причиняват затруднения за участието си в химическите реакции, което обяснява неговата инертност при стандартни условия (температура и налягане). Включително поради тези причини N2 е от голямо значение в много научни и промишлени области. Например, при извличането на нефт или газ е необходимо да се поддържа под налягане. Всяко от неговите практически или научни приложения изисква да знаете каква ще бъде плътността на азота при определен натиск и температура. От законите на физиката и термодинамиката е известно, че при постоянен обем, при повишаване на температурата, налягането и плътността на газа ще се увеличат и обратно.

Кога и защо трябва да познавате плътността на азота? Изчисляването на този показател се използва при проектирането на технологични процеси, които се осъществяват чрез N2, в лабораторната практика и в производството. Използвайки известна стойност на плътността на газа, е възможно да се изчисли неговата маса в определен обем. Например, е известно, че газът заема обем от 20 dm3 при нормални условия. В този случай неговата маса може да бъде изчислена: m = 20 • 1,251 = 25,02 g Ако условията са различни от стандартните и обемът на N2 е известен при тези условия, първо трябва да се намери (според директорите) плътността на азота при определено налягане и температура и След това умножете това с обема, заеман от газа.

Подобни изчисления се извършват при производството по време на съставянето на материалните баланси на технологичните инсталации. Те са необходими за провеждане на технологични процеси, избор на инструментариум, изчисляване на технически и икономически показатели и т.н. Например, след спиране на химическото производство, всички апарати и тръбопроводи трябва да бъдат продухани с инертен газ, азот, преди да се отворят и да се поставят за ремонт (това е най-евтиният и най-достъпен в сравнение например с хелий или аргон). По правило те се издухат с такова количество N2, което е няколко пъти по-голямо от обема на апарата или тръбопровода, само по този начин е възможно да се отстранят запалими газове и пари от системата и да се изключи експлозия или пожар. При планиране на операциите преди спиране на ремонта, технологът, знаейки обема на системата за изпразване и плътността на азота, изчислява масата на N2, която ще бъде необходима за прочистване.

За опростени изчисления, които не изискват точност, реалните газове се приравняват към идеалните газове и се прилага законът на Avogadro. Тъй като масата от 1 мол от N2 е цифрово равна на 28 грама, а 1 мол от всеки идеален газ заема обем от 22,4 литра, азотната плътност ще бъде равна на: 28 / 22,4 = 1,25 г / л = 1,25 г / dm3. Този метод за бързо определяне на плътността е приложим за всеки газ, а не само за N2. Често се използва в аналитични лаборатории.