Hustota dusíku

Dusík je chemický prvek periodického systému označený písmenem N a má sériové číslo 7. Existuje ve formě molekuly N2 sestávající z dvou atomů. Tato chemikálie je bezbarvý, bez zápachu a bez chuti, je inertní za standardních podmínek. Hustota dusíku za normálních podmínek (při 0 ° C a tlaku 101,3 kPa) je 1,251 g / dm3. Element je částí Zemská atmosféra ve výši 78,09% jeho objemu. To bylo poprvé objeven jako součást vzduchu skotský lékař Daniel Rutherford v 1772.

Kapalný dusík je kryogenní kapalina. Při atmosférickém tlaku dochází k varu při teplotě -195,8 ° C. Proto je možné jej skladovat pouze v izolovaných nádobách, které jsou ocelovými válci pro zkapalněné plyny nebo plavidla Dewar. Pouze v tomto případě může být skladován nebo přepravován bez zvláštních ztrát způsobených vypařováním. Jako suchý led (zkapalněný oxid uhličitý, jinak nazývaný oxid uhličitý) se jako chladivo používá kapalný dusík. Kromě toho, že se používá pro kryokonzervaci krve, reprodukční buňky (spermie a vajec), jakož i jiných biologických vzorků a materiálů. To je v poptávce v klinické praxi, například v kryoterapii při odstraňování cyst a bradavic na kůži. Hustota kapalného dusíku je 0,808 g / cm3.

Mnoho průmyslově důležitých sloučenin, jako je kyselina dusičná, amoniak, organické dusičnany (výbušniny, palivo) a kyanidy, obsahují N2. Extrémně silné vazby elementárního dusíku v molekule způsobují potíže s účastí na chemických reakcích, což vysvětluje její inertnost za standardních podmínek (teploty a tlaku). Z těchto důvodů má N2 velký význam v mnoha vědeckých a produkčních oblastech. Například při těžbě ropy nebo plynu je nutné udržovat tlak na místě. Každá ze svých praktických nebo vědeckých aplikací vyžaduje znalost hustoty dusíku při určitém tlaku a teplotě. Ze zákonů fyziky a termodynamiky je známo, že při konstantním objemu se stoupající teplotou se tlak zvýší a hustota plynu, a naopak.

Kdy a proč potřebujete znát hustotu dusíku? Výpočet tohoto ukazatele se používá při navrhování technologických procesů, které probíhají pomocí N2, v laboratorní praxi a ve výrobě. Pomocí známé hustoty plynu je možné vypočítat jeho hmotnost v určitém objemu. Například je známo, že plyn za normálních podmínek zaujímá objem 20 dm3. V tomto případě je možné vypočítat hmotnost: m = 20 • 1251 = 25,02 g pokud se liší od standardu, a známého objemu N2 za těchto podmínek podmínky, musí nejprve zjistit (pro adresáře), hustotu dusíku při definovaném tlaku a teplotě, a pak vynásobte tuto hodnotu objemem obsazeným plynem.

Podobné výpočty se provádějí při výrobě materiálových bilancí technologických zařízení. Jsou nezbytné pro provádění technologických procesů, výběr instrumentace, výpočet technických a ekonomických parametrů a další. Například, po zastavení všechny chemické výrobní zařízení a potrubí musí před otevřením a terminálu k opravě propláchne inertním plynem - dusík (to je nejlevnější a nejdostupnější než, například, helium nebo argon). Obvykle jsou foukané v takovém množství, N2, což je několikrát objem vozidel nebo potrubí, jediný způsob, jak odstranit ze systému hořlavých plynů a par a eliminovat požár nebo výbuch. Plánování zastavení provozu před opravou, technik, věděl, objem a hustota systému vyprázdní dusík, N2 vypočítává hmoty, která je požadována pro vyfukování.

Pro zjednodušené výpočty, které nevyžadují přesnost, jsou skutečné plyny rovnocenné s ideálními plyny a je uplatňován zákon Avogadro. Vzhledem k tomu, hmotnosti 1 mol N2 numericky rovná 28 gramů, a 1 mol jakéhokoliv objemu ideálního plynu zabírá 22,4 litrů, hustota dusíku je roven 28 / 22,4 = 1,25 g / l 1,25 g / dm3. Tato metoda rychlého stanovení hustoty je použitelná pro jakýkoli plyn, a nikoli pouze N2. Často se používá v analytických laboratořích.