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特种气体、工业气体基础知识

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-07-11 09:16:00【

  武汉纽瑞德特种气体有限公司小编笑笑今日就特种气体以及工业气体同时涉及的一些气体相关知识,详细总结如下。是气体行业及认识气体最基础的资料!解答您什么是气体产品、什么是特种气体的疑问?

   

什么是特种气体

   

工业及特种气体的基本概念 基本知识 什么是特种气体? 

   

  什么叫做工业及特种气体产品:

   

  工业上,把常温常压下(1atm 15℃),呈现出气态的物质称为气体产品。

   

  通常状况:

   

  1atm 25℃(在我所学的教材中是这样的)

   

  标准状况:

   

  1atm 0℃

   

   

  特种气体及工业气体压强:物体的单位面积上受到的压力的大小叫做压强

   

  气体压强:根据分子运动论的解释,气体分子在不停地作无规则的运动,在运动的过程中,分子与分子之间一方面相互碰撞,另一方面大量的分子又不停地和气瓶内壁碰撞,从而形成了气体作用于瓶壁的压强。由此可见气体的压强(压力)是气体的大量分子对瓶壁撞击的结果。

   

  液体压强:由于液体具有重力而产生的;为什么液体可以被包装,由于具有粘滞阻力。

   

  压强单位:

   

  1atm=101.325KPa=760mmHg=10mH2O

  MPa、bar、Kgf/cm2 (工程大气压)、 Psi等等

   

  思考题:上述单位的换算关系是怎样的?!

   

  温度:指物体的冷热程度,是客观存在的,是度量物质分子运动平均动能的物理量。

   

  摄氏温标:(瑞典天文学家摄尔维斯,Celsius,符号为℃ )摄氏温标的规定是:在标准大气压下,水(冰)的熔点为0度,水的沸点为100度,中间划分为100等份,每等份为1℃。1990国际温标(ITS-90)对摄氏温标和热力学温标进行统一,规定摄氏温标由热力学温标导出,0℃=273.15K,划分不变。因此冰点并不严格等于0℃(1/10000级才有区别),水的沸点不严格等于100℃(0.01级才有区别)

   

  华氏温标:(德国物理学家丹尼尔·家百列·华伦海特 Fahrenheit,符号为℉)规定:在标准大气压下,冰的熔点为32℉,水的沸点为212℉,中间有180等分,每等分为华氏1度。热力学温标:也称为开氏温标(Kelvin):以绝对零度为基点的温度标尺。绝对零度即460℉/-273.15℃,在此温度下分子处于停止运动状态(0℃=273.15K)。

   

  开氏温标,用符号K表示。是建立在卡诺循环基础上的热力学温标。规定摄氏零度以下273.15℃为零点,称为绝对零点。其分度法与摄氏温标相同(即绝对温标上相差1K时,摄氏温标上也相差1℃);所不同的只是绝对温标上水的冰点定为273.15K,沸点定为373.15K。目前中国已规定采用这种热力学温标。

   

  介绍一下:W.汤姆孙(William Thomson) 和JJ.汤姆孙(发现电子)**三种温度的换算关系:假设A为摄氏度,B为华氏度,T为开氏温标

   

   

  纯度:

   

  表示一种混合物质中含各组分的百分比例,有质量百分比也有体积百分比同时也有摩尔百分比,在气体行业中通常指体积百分比或者摩尔百分比。

   

  在气体行业内部有这样的简称:N来表示

  如:99%=2N;99.98%=3.8N等。

   

  纯度仅对纯物质而言。一般认为:在混合物中,主要成分为在98%以上就是纯物质,无论是质量比、体积比还是摩尔比等。气体纯度的计算方法:C=1-∑Ci1PPm=1×10*3PPb=1×10*6PPt(现场演示)

   

  质量:

   

  表示物质多少的一个物理量。单位名称千克,符号Kg。需要说明的是在中国重量是质量的同义词了。

   

  这是因为在生活语言及贸易部门的技术语言中,人们习惯把质量叫做重量。在气瓶标准和技术文件中,对于工业气体及特种气体有关重量的常用术语有:

  充装量——气瓶内充装的气体重量。

  气瓶净重——瓶体及其不可拆连接件的实际重量(不包括瓶阀、瓶帽、防震圈等可拆件)。

  空瓶重量——瓶体及其所有附件(填充物)的重量。只有乙炔气瓶的空瓶重量包含填充物。

  实瓶重量——气瓶充装气体后的总重量。

  在中国工业生产中质量和重量没有严格的区分的需要注意!!

   

  工业及特种气体体积:

   

  由于气体分子的热运动,气体总是充满整个气瓶空间。一般情况下,气体分子本身的体积可以忽略不计,所以说到气瓶的容积,通常就是指气瓶中气体所占的体积。在法定计量单位中,体积是用“立方米”来表示,单位符号m3。气瓶的容积单位名称常用“升”来表示,是我国的法定计量单位,单位符号为L。这里谈一个大家通常要用的名词“标方”(标准体积),符号是Nm3。关于“1标方”的定义:在0℃,1个大气压下气体所占据的体积。

   

  注意:有些贵重气体(如XE\KR等),为计算价格方便,我们常需计算其标准体积。因为充在钢瓶里的气体是压缩气体,这些气体在标准状态下的体积到底是多少呢 ,一般有这样的计算公式VB=10P×VP

   

  VB 为标准体积, P为钢瓶内实际压力(单位为MPA),VP为钢瓶实际容积,这样的计算很粗糙,没有考虑压缩因子。

   

  工业及特种气体摩尔质量 :

   

  单位物质的质量叫摩尔质量,也叫分子量。如氩的摩尔质量为40克/摩尔,氮气的摩尔质量(分子量)为28克/摩尔。

   

  由量纲知识有:某些混合气体的摩尔质量的计算方法为(平均分子量)

  A M= ∑ m/ ∑ n

  B M=∑Mi×Ci (Ci为摩尔百分比)

   

  工业及特种气体摩尔体积:

   

  单位物质的标准体积叫摩尔体积,大约为22.4升。室温状态下的摩尔体积大约为24升。

   

  提示:所谓的单位物质即是1摩尔的物质, 1 摩尔就是 6.023×10*23 个分子或原子的集体。在标准状态下物质的密度就可用摩尔质量/摩尔体积得出,在室温状态下的气体密度可用摩尔质量/24,得出的密度单位为克/升(20)。

   

   

  理想气体:

   

  理想气体的概念:凡在任何温度、压力下均服从理想气体状态方程的气体

   

  理想气体具有两个特征:

  A.分子本身必定不占有体积。

  B.分子间无相互作用力。

   

  从理想气体的定义可以看出来,人们认识气体也是站在实验的基础上而建立的。

   

   

  理想气体状态方程:

  玻-玛定律 PV=常数 (n,T恒定)**物化P34

  盖-吕萨克定律 V/T=常数 (n,P恒定)

  阿伏加德罗定律 V/n=常数 (P,T恒定)

  上述三定律的特点是:

  a.压力不太高

  b.温度不太低、也不太高

  c.他们研究气体时没有明确的理论指导

  d.技术条件的限制,实验测量的精度也不是很高的

  上述三定律客观的反映了低压气体在温度不是太低和太高的情况下服从PVT简单关系

  克拉佩龙方程:PV=nRT

  R气体常数

  **PV的物理量纲的单位是?

   

  临界温度:气体加压液化所允许的最高温度;气体在临界温度时发生液化所需要的最小压力,称为临界压力;物质在临界温度、临界压力下的摩尔体积,称为临界摩尔体积。

   

   

  工业及特种气体实际气体的PVT性质和分子间作用力

   

  压缩因子:Z=PV/(nRT)=PVm/(RT)

  当Z<1,表示实际气体的Vm小于同样条件下的理想值

  当Z>1,表示实际气体的Vm大于同样条件下的理想值

   

  压缩因子图:Z=f(Pr,Tr)P42

   

  分子间作用力(物理化学P26)

   

  混合气体遵循规律:

  道尔顿分压定律:P=∑Pi(低压)

  阿玛格定律:  V=∑Vi(低压)

   

   

  物质状态:

   

  一般情况下:物质分为气态、液态和固态。但是在实际的生产中有:固气膜、固液膜、气液膜存在。在表面化学的研究中也称呼它们为物质的状态。

   

  理解上述状态,气体的纯化研究很有帮助,根据气体的理化性质设计出膜分离的工艺。CO2的闪蒸等。

   

   

  气体的液化和汽化:

   

  气体液化:气体物质由气相转化为液相的过程,称为液化。

   

  饱和蒸气压:一定的T下,物质达到气液平衡时气相的绝对压力(也称为汽),从微观的角度来看气液平衡是一种宏观动态的平衡(蒸发速率和凝结速率相等)

   

  气体的汽化:液体物质由液相变为气相的过程。

   

  蒸发:发生在液相物质表面的汽化现象;在任何温度下都能发生

   

  沸腾:在液相表面和内部同时发生的汽化现象,是一种剧烈的汽化过程。