Регистрационный сбор. Экспонент оплачивает регистрационный сбор, который включает: организационные расходы, внесение информации в электронный каталог до 600 знаков (включая логотип), размещение информации об участнике на Web-сайте ОРГАНИЗАТОРА, «Путеводитель по выставке и программу форума», приглашение для двух персон на вечернее мероприятие по случаю открытия выставки и 4 постоянных пропуска.

Необорудованная выставочная площадь включает аренду площади под строительство стенда своими силами, без права использовать стены стендов соседних участников.
Минимальный размер заказываемой необорудованной выставочной площади – 6 кв.м.

Оборудованная выставочная площадь включает стоимость необорудованной выставочной площади и стоимость комплексного монтажа стенда из системного выставочного оборудования (стеновые панели, стойки, соединительные прогоны, аренда напольного покрытия, фризовая панель без надписи, стол, 2 стула, электророзетка, 1 светильник 75 Вт на шине на каждые полные 4 кв.

Строительство стендов из выставочного конструктора производит ОФИЦИАЛЬНЫЙ ПОДРЯДЧИК выставки ООО «ЭКСПОСЕРВИС».
При строительстве стенда из выставочного конструктора с привлечением третьих лиц стоимость 1 кв. м необорудованной выставочной площади увеличивается на 30%.

Открытая площадь перед павильоном предназначена для мобильных стендов, крупногабаритных экспонатов, торговых палаток или для организации мест питания.

В стоимость Заочного участия входит 1 кв. м выставочной площади на стенде заочного участия без права присутствия представителя компании на стенде, аренда односторонней проспектинцы для размещения рекламных материалов Экспонента.

Аккредитация промоутера. Услуга включает право распространения рекламной продукции представителем от компании, не участвующей в выставке со стендом в течение всего периода работы выставки, представителю предоставляется 1 постоянный пропуск на выставку (бейдж).

Участие в деловой программе: если вы хотите провести презентацию, семинар, тренинг, организовать «круглый стол», мы готовы предоставить в аренду наши конференц-залы, а также помочь с организацией вашего выступления. Предложения и заявки просьба направлять по адресу [email protected].

Пакеты партнеров. В рамках выставки мы предлагаем следующие пакеты партнеров:
Генеральный партнер; Официальный партнер; Партнер деловой программы; Информационный партнер.

Дешевый сланцевый газ породил ренессанс в химической промышленности США

Предприятия нефтехимической промышленности США вкладывают десятки миллиардов долларов в расширение производства. Главная причина ренессанса в этой отрасли — избыток дешевого газа, появившийся в результате сланцевой революции.

В последние годы развитие технологий, в том числе горизонтального бурения и гидроразрыва пласта, открыло доступ к новым запасам газа в США. Это способствовало резкому росту добычи газа, что снизило его цену. Такой тренд поставил под угрозу прибыль некоторых нефтегазовых компаний, однако у предприятий химической отрасли появился стимул для расширения производства в США. Это позволило создать новые рабочие места и возродить сектор экономики, который многие уже стали списывать со счетов.

По словам Дэйва Уитти, генерального менеджера IHS Chemical, еще на рубеже столетий казалось, что новые нефтехимические заводы будут строиться не в США, а в Азии и богатых природным газом странах, например в Иране. Но сланцевый бум и низкие цены на газ изменили ситуацию, и США стали привлекать иностранные инвестиции. Например, канадская корпорация Methanex потратила $550 млн на то, чтобы перевести завод по производству метанола из Чили в американский штат Луизиана.

На этой неделе в Хьюстоне состоится Всемирная нефтехимическая конференция, организованная IHS. По словам Уитти, на ней ожидается рекордное количество участников: «Происходящее очень интересно. И люди приезжают сюда, чтобы это понять».

По данным Американского химического совета (ACC), сейчас в США такие химические компании, как Dow Chemical или Sasol, осуществляют 48 проектов по строительству заводов или расширению мощностей. Совокупные расходы на строительство новых заводов превышают $100 млрд. По оценкам IHS Chemical, инвестиции в нефтехимическую отрасль в связи со сланцевым бумом могут составить $125 млрд.

Отчет IHS, подготовленный для конференции мэров США, свидетельствует, что возрождение химического сектора и увеличение добычи нефти и газа в США вдохнули новую жизнь в экономику городов. С 2010 г. по 2012 г. в энергоемких отраслях промышленности было создано более 196 000 рабочих мест, а объем реальных продаж в крупных городах вырос на $124 млрд.

У металлургических предприятий, в том числе расположенных в так называемом «ржавом поясе», растет объем заказов. Сектор машиностроения пережил взрывной рост в 2010-2012 гг.; лидером здесь является Хьюстон, активно развивается промышленность также в Чикаго, Детройте, Лос-Анджелесе, Милуоки, говорится в докладе. Создавать новые рабочие места на крупных производствах помогает подешевевшая благодаря сланцевому газу электроэнергия, которая делает американскую продукцию гораздо более конкурентоспособной на собственном и мировом рынках.

Перевел Алексей Невельский

Происхождение нефти, ее состав и основные свойства

Нефтяные месторождения — уникальное хранилище энергии, образованной и накопленной на протяжении миллионов лет в недрах нашей планеты. В этом материале — о том, какой путь проделала нефть, прежде чем там оказаться, из чего она состоит и какими свойствами обладает

Две гипотезы

У ученых до сих пор нет единого мнения о том, как образовалась нефть. Существуют две принципиально разные теории происхождения нефти. Согласно первой — органической, или биогенной, — из останков древних организмов и растений, которые на протяжении миллионов лет осаждались на дне морей или захоронялись в континентальных условиях.

Необходимые условия для превращения органики в нефть возникают на глубине 1,5–6 км в так называемом нефтяном окне — при температуре от 70 до 190°C. В верхней его части температура недостаточно высока — и нефть получается «тяжелой»: вязкой, густой, с высоким содержанием смол и асфальтенов. Внизу же температура пластов поднимается настолько, что молекулы органического вещества дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Затем под воздействием различных сил, в том числе градиента характеризует степень изменения давления в пространстве, в данном случае — в зависимости от глубины пласта давления, углеводороды мигрируют из нефтематеринского пласта в выше- или нижележащие породы.

60 млн лет может занимать природный процесс образования нефти из органических останков

Природный процесс образования нефти из органических останков занимает в среднем от 10 до 60 млн лет, но если для органического вещества искусственно создать соответствующий температурный режим, то на его переход в растворимое состояние с образованием всех основных классов углеводородов достаточно часа. Подобные опыты сторонники органической гипотезы толкуют в свою пользу: преобразование органики в нефть налицо. В пользу биогенного происхождения нефти есть и другие аргументы. Так, большинство промышленных скоплений нефти связано с осадочными породами. Мало того — живая материя и нефть сходны по элементному и изотопному составу. В частности, в большинстве нефтяных месторождений обнаруживаются биомаркеры, такие как порфирины — пигменты хлорофилла, широко распространенные в живой природе. Еще более убедительным можно считать совпадение изотопного состава углерода биомаркеров и других углеводородов нефти.

Состав и свойства нефти

ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕФТИ МОГУТ ЗНАЧИТЕЛЬНО РАЗЛИЧАТЬСЯ ДЛЯ РАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Основные химические элементы, из которых состоит нефть: углерод — 83–87%, водород — 12–14% и сера — до 7%. Последняя обычно присутствует в виде сероводорода или меркаптанов, которые могут вызывать коррозию оборудования. Также в нефтях присутствует до 1,7% азота и до 3,5% кислорода в виде разнообразных соединений. В очень небольших количествах в нефтях содержатся редкие металлы (например, V, Ni и др.).

От месторождения к месторождению характеристики и состав нефти могут различаться очень значительно. Ее плотность колеблется от 0,77 до 1,1 г/см³. Чаще всего встречаются нефти с плотностью 0,82–0,92 г/см³.Температура кипения варьирует от 30 до 600°C в зависимости от химического состава. На этом свойстве основана разгонка нефтей на фракции. Вязкость сильно меняется в зависимости от температуры. Поверхностное натяжение может быть различным, но всегда меньше, чем у воды: это свойство используется для вытеснения нефти водой из пор пород-коллекторов.

Большинство ученых сегодня объясняют происхождение нефти биогенной теорией. Однако и неорганики приводят ряд аргументов в пользу своей точки зрения. Есть различные версии возможного неорганического происхождения нефти в недрах земли и других космических тел, но все они опираются на одни и те же факты. Во-первых, многие, хотя и не все месторождения связаны с зонами разломов. Через эти разломы, по мнению сторонников неорганической концепции, нефть и поднимается с больших глубин ближе к поверхности Земли. Во-вторых, месторождения бывают не только в осадочных, но также в магматических и метаморфических горных породах (впрочем, они могли оказаться там и в результате миграции). Кроме того, углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов. Наконец, третий, наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории состоит в том, что углеводороды есть не только на Земле, но и в метеоритах, хвостах комет, в атмосфере других планет и в рассеянном космическом веществе. Так, присутствие метана отмечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, обнаружены реки и озера, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Если на других планетах Солнечной системы эти вещества могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?

С точки зрения современных сторонников неорганической, или минеральной, гипотезы, углеводороды образуются из содержащихся в мантии Земли воды и углекислого газа в присутствии закисных соединений металлов на глубинах 100–200 км. Высокое давление в недрах земли препятствует термической деструкции сложных молекул углеводородов. В свою очередь сторонники органики не отрицают, что простые углеводороды, например метан, могут иметь и неорганическое происхождение. Опыты, направленные на подтверждение абиогенной теории, показали, что получаемые углеводороды могут содержать не более пяти атомов углерода, а нефть представляет собой смесь более тяжелых соединений. Этому противоречию объяснений пока нет.

Этапы образования нефти

СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕФТИ

• осадконакопление (седиментогенез) — в процессе накопления осадка остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов или захороняются в континентальной обстановке;
• биохимическая (диагенез) — происходит уплотнение, обезвоживание осадка и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода;
• протокатагенез — опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5–2 км при медленном подъеме температуры и давления;
• мезокатагенез, или главная фаза нефтеобразования (ГФ Н), — опускание пласта органических остатков на глубину до 3–4 км при подъеме температуры до 150°C.  При этом органические вещества подвергаются термокаталитической деструкции, в результате чего образуются битуминозные вещества, составляющие основную массу микронефти. Далее происходит «отжим» нефти за счет перепада давления и эмиграционный вынос микронефти в пласты-коллекторы, а по ним — в ловушки;
• апокатагенез керогена, или главная фаза газообразования (ГФГ ), — опускание пласта органических остатков на глубину (как правило, более 4,5 км) при подъеме температуры до 180—250°C. При этом органическое вещество теряет нефтегенерирующий потенциал и генерирует газ.

В ловушке

Помимо чисто научного интереса гипотезы, объясняющие происхождение нефти и газа, имеют еще и политическое звучание. Действительно, раз уж нефть может получаться из неорганических веществ и темпы ее образования не десятки миллионов лет, как предполагает биогенная концепция, а во много тысяч раз выше, значит, проблема скорого исчерпания запасов становится как минимум не столь однозначной. Однако для нефтяников вопрос о том, откуда берется нефть, принципиален скорее с той точки зрения, может ли теория предсказать, где именно нужно искать месторождения. С этой задачей органики справляются лучше.

В сугубо прагматическом отношении для добычи важно знать даже не то, где нефть зародилась, а где она находится сейчас и откуда ее можно извлечь. Дело в том, что в земной коре большая часть нефти не остается в материнской породе, а перемещается и скапливается в особых геологических объектах, называемых ловушками. Даже если предположить, что нефть имеет неорганическое происхождение, ловушки для нее все равно за редким исключением находятся в осадочных бассейнах.

Под действием различных факторов углеводороды отжимаются из нефтематеринских пород в породы-коллекторы, способные вмещать флюиды (нефть, природный газ, воду). Таким образом, нефтяное месторождение — вовсе не подземное «озеро», заполненное жидкостью, а достаточно плотная структура. Коллекторы характеризуются пористостью (долей содержащихся в них пустот) и проницаемостью (способностью пропускать через себя флюид). Для эффективного извлечения нефти из коллектора важно благоприятное сочетание обоих этих параметров.

Типы коллекторов

БОЛЬШАЯ ЧАСТЬ ЗАПАСОВ НЕФТИ СОДЕРЖИТСЯ В ДВУХ ТИПАХ КОЛЛЕКТОРОВ

Терригенные (пески, песчаники, алевролиты, некоторые глинистые породы и др.) состоят из обломков горных пород и минералов. Этот тип коллекторов наиболее распространен: на них приходится 58% мировых запасов нефти и 77% газа. В качестве пустотного пространства, в котором накапливается нефть, в основном выступают поры — свободное пространство между зернами, из которых состоит коллектор.

Карбонатные (в основном известняки и доломиты) занимают второе место по распространенности (42% запасов нефти и 23% газа). Имеют сложную трещиноватую структуру. Нефть обычно содержится в кавернах, появившихся в результате выветривания и вымывания твердой породы, а также в трещинах. Наличие трещин влияет и на фильтрационные свойства коллектора, обеспечивая проводимость жидкости.

Вулканогенные и вулканогенно-осадочные (кислые эффузивы и интрузивы, пемзы, туфы, туфопесчаники и др. ) коллекторы отличаются характером пустотного пространства — в основном это трещины, — резкой изменчивостью свойств в пределах месторождений.

Глинисто-кремнисто-битуминозные отличаются значительной изменчивостью состава, неодинаковой обогащенностью органическим веществом. Промышленная нефтеносность глинисто-кремнисто-битуминозных пород установлена в баженовской (Западная Сибирь) и пиленгской (Сахалин) свитах.

Двигаясь по коллектору, флюид в какой-то момент может упереться в непроницаемый для него экран — флюидоупор. Слои такой породы называют покрышками, а вместе с коллектором они формируют ловушки, удерживающие нефть и газ в месторождении. В классическом варианте в верхней части ловушки может присутствовать газ (он легче). Снизу залежь подстилается более плотной, чем нефть, водой.

Классификации ловушек чрезвычайно разнообразны (часть из них см. на рис.). Наиболее простая и с точки зрения геологоразведки, и для дальнейшей добычи — антиклинальная ловушка (сводовое поднятие), перекрытая сверху пластом флюидоупора. Такие ловушки образуются в результате изгибов пластов осадочного чехла. Однако помимо изгибов внутренние пласты претерпевают и множество других деформаций. В результате тектонических движений, например, пластколлектор может деформироваться и потерять свою однородность. В этом случае процессы геологоразведки и добычи оказываются намного сложнее. Еще одна неприятность, которая поджидает нефтяников со стороны ловушек, — замещение проницаемых пород, обладающих хорошими коллекторскими свойствами, например песчаников, непроницаемыми. Такие ловушки называются литологическими.

Антиклиналь

Тектоническая экранированная ловушка

Соляной купол

Стратиграфическая ловушка

Ровесница динозавров

Когда же образовались те структуры, в которых сегодня находят нефть? Основные ее ресурсы сосредоточены в относительно молодых мезозойских и кайнозойских отложениях, сформировавшихся от нескольких десятков млн до 250 млн лет назад. Однако добыча нефти ведется и из палеозойских отложений (до 500 млн лет назад), а в Восточной Сибири — даже из отложений верхнего протерозоя, которым более полумиллиарда лет.

Многочисленные нефтяные месторождения встречаются в отложениях девона (420–360 млн лет назад). В этот период на Земле появились насекомые и земноводные, в морях большого разнообразия достигли рыбы и кораллы. Во время пермского периода (300–250 млн лет назад) климат стал более засушливым, в результате чего высыхали моря и образовывались мощные соляные толщи, ставшие впоследствии идеальными флюидоупорами.

Эпоха господства динозавров — юрский (200–145 млн лет назад) и меловой (145–66 млн лет назад) периоды мезозоя — характеризуется максимальным расцветом жизни и связана с высоким осадконакоплением. Некоторые гигантские и крупные месторождения (Иран, Ирак) нефти находят в отложениях палеогена(66—23 млн лет назад). Известны месторождения нефти в четвертичных породах возрастом менее 2 млн лет (Азербайджан).

Впрочем, связь между возрастом пород-коллекторов и временем образования нефти не прямолинейна. Этот процесс может быть последовательным: в юрском или меловом периоде органический осадок начал опускаться вниз и преобразовываться в нефть, которая по прошествии нескольких десятков миллионов лет мигрировала в коллекторы, принадлежащие к более молодым комплексам пород. С другой стороны, древние нефтематеринские породы, образованные в палеозое, могли опуститься на достаточную для созревания нефти глубину намного позднее. Таким образом, в одних и тех же коллекторах можно найти и более молодую, и древнюю нефть, значительно различающиеся по своим свойствам.

Смешанные свойства

Между тем моментом, когда на дно морского бассейна опускается отмерший планктон, и тем, когда накопившийся слой органики, погрузившись на несколько километров вниз, отдает нефть, миллионы лет и целый ряд химических и физических преобразований. Поэтому нет ничего удивительного в том, что состав нефти крайне разнообразен и неоднороден. Именно поэтому сами нефтяники привыкли употреблять это слово во множественном числе — говоря о разведке или добыче нефтей и подразумевая, что каждый раз извлекаемая жидкость будет уникальной, отличающейся от всего, что было добыто ранее.

В своей основе нефть — сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы. Преобладают в ней алканы, нафтены и арены. Наиболее простые из них — алканы (парафиновые углеводороды), у которых к атомам углерода присоединено максимальное количество атомов водорода. К алканам относятся метан, этан, пропан, бутан, пентан и т. д. Они могут быть представлены газами, жидкостями и твердыми кристаллическими веществами. Количество алканов в нефти колеблется от четверти до семидесяти процентов объема. При большом проценте алканов нефть считается парафинистой. С точки зрения добычи такое свойство считается проблемным — при подъеме нефти из скважины и соответственном уменьшении температуры парафины могут кристаллизоваться и выпадать на стенки скважин.

Нафтены — соединения, в которых атомы углерода соединяются в циклическое кольцо (циклопропан, циклобутан, циклопентан и др.). Все связи углерода и водорода здесь насыщены, поэтому нафтеновые нефти обладают устойчивыми свойствами. Нафтены могут иметь от 2 до 5 циклов в молекуле, по их составу химики пытаются определять зрелость и другие свойства нефти.

В составе аренов, или ароматических углеводородов, также есть циклические структуры — бензольные ядра. Для них характерны большая растворяемость, более высокая плотность и температура кипения. Обычно нефть содержит 10–20% аренов, а в ароматических нефтях их содержание доходит до 35%. Наиболее богаты аренами молодые нефти. Арены — ценное сырье при производстве синтетических каучуков, пластмасс, синтетических волокон, анилино-красочных и взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов.

Нефть любят называть черным золотом, однако чистые углеводороды бесцветны. Цвет нефтям придают разнообразные примеси, в основном смолы. Асфальтосмолистая часть нефтей — вещество темного цвета. Входящие в ее состав асфальтены растворяются в бензине.

Нефтяные смолы, напротив, не растворяются. Они представляют собой вязкую или твердую, но легкоплавкую массу. Наибольшее количество смол отмечается в тяжелых темных нефтях, богатых ароматическими углеводородами. Такие нефти обладают повышенной вязкостью, что затрудняет их извлечение из пласта.

XVI Всероссийская специализированная выставка «Нефть. Газ. Химия»

С 12 по 15 сентября Россия, г. Ижевск, Центральная площадь, мобильный павильон Выставки — работает XVI Всероссийская специализированная выставка «Нефть. Газ. Химия».
12 сентября состоялось открытие выставки.
Институт нефти и газа им. М.С. Гуцериева принял активное участие в выставке.

PLAN_NGKhMMM-2017 Spisok_uchastnikov_NGKhMMM-2017

Организаторы:
Правительство Удмуртской Республики, Администрация города Ижевска, Выставочный центр «УДМУРТИЯ»

Тематика выставки:

• Добыча, переработка и сбыт нефти и газа
• Техника и технологии для добычи нефти и газа, нефтепереработки и нефтехимии
• Технологии и оборудование для очистки производственных стоков и обработки отходов
• Транспортировка и хранение нефти, нефтепродуктов и газа
• Защита оборудования и трубопроводов от коррозии
• Нефтегазопромысловая геология и геофизика
• Энергетическое и электротехническое оборудование
• Оборудование для строительства и эксплуатации объектов нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности
• Охрана труда, безопасность на производстве. Средства индивидуальной защиты
• Ресурсосберегающие технологии
• Сырье, химические материалы, применяемые в нефтегазовой и нефтехимической промышленности
• Сервисные услуги.

В рамках деловой программы состоятся конференции и семинары на актуальные темы отрасли, проект «Время бизнес-встреч», который позволит участникам провести индивидуальные презентации продукции и услуг руководителям и специалистам промышленных предприятий Удмуртии.

Вашему вниманию предлагается фоторепортаж с выставки.

Специализированная выставка «Нефть. Газ. Химия», г. Красноярск

19/10 2018

С 21 по 23 ноября 2018 года в Красноярске пройдет VIII специализированная выставка «Нефть. Газ. Химия», посвященная добывающей промышленности. Выставка ежегодно собирает на своей площадке поставщиков и производителей оборудования для добычи и переработки сырья, технологий транспортировки нефти и газа. В 2017 году к участию приглашаются компании, занятые в данной сфере и готовые предложить отрасли эффективные технологии и свежие идеи, современное оборудование, услуги и готовые решения. Проведение подобной выставки в Красноярске имеет ряд важных преимуществ. В крае разведано 25 месторождений нефти и газа, причем эти природные ископаемые, как правило, залегают рядом и могут разрабатываться одновременно. Согласно прогнозам, добыча природного газа на нефтегазовых месторождениях Красноярского края к 2020 году вырастет почти в 10 раз – до 20 миллиардов кубометров в год. Резкий прирост добычи газа даст Красноярскому краю возможность для строительства сразу нескольких новых предприятий газоперерабатывающей и газохимической промышленности.

Важно отметить, что уже во второй раз выставка пройдет одновременно с выставкой «Электротехника. Энергетика. Автоматизация. Светотехника» и Сибирским энергетическим форумом. В рамках объединенного проекта состоится ряд круглых столов и конференций, посвященных вопросам развития и обеспечения безопасности объектов ТЭК. Участники встреч обсудят актуальные вопросы добывающей, нефтегазовой, энергетической отраслей.

«Выставка «Нефть. Газ. Химия» призвана способствовать развитию отрасли в регионе. Здесь можно не только увидеть технологические новинки, но и познакомиться с практическими решениями – для этого мы организуем серию специализированных семинаров в рамках выставки», отмечает директор мероприятия Елена Каширина.

В прошлом году на площади в 3240 кв. м свою продукцию, товары и услуги представили более 90 компаний из Санкт-Петербурга, Москвы, Челябинска, Тюмени, Ставрополя, Новосибирска, Красноярска и других городов. Посетить выставку пришло более 5100 человек.

Разделы выставки:

• Строительство нефтяных и газовых скважин. Бурение. Оборудование и технологии.
• Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. Сбор и подготовка нефти и газа.
• Транспорт и хранение нефти, газа и нефтепродуктов, техника и технология строительства и эксплуатации трубопроводов. Резервуары и резервуарные парки.
• Насосы, компрессорная техника, пневматика, приводы, двигатели, используемые в нефтегазовом комплексе.
• Запорно-регулирующая арматура. Трубная продукция.
• Энергетическое и электротехническое оборудование для нефтегазового комплекса. Кабельная продукция. Сварочное оборудование.
• Контрольно-измерительные приборы. Средства метрологического обеспечения, оборудование неразрушающего контроля.
• Защита оборудования и трубопроводов от коррозии. Ингибиторы коррозии. Установки и изоляционные материалы.
• Мобильные производственные и бытовые здания.
• Химические реагенты, добавки и материалы для нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и транспорта нефти и нефтепродуктов.
• Энерго- и ресурсосбережение;
• Светотехника.

В программе:

• Семинары и презентации от участников выставки

Одновременно проходят Сибирский энергетический форум и выставка «Электротехника. Энергетика. Автоматизация. Светотехника».

Подробная информация по выставке https://www.krasfair.ru/events/geo/

Пригласительный билет https://www.krasfair.ru/events/geo/free-invent/

Специализированная выставка «Нефть. Газ. Химия» – 2013

С 15 по 18 октября в выставочном центре «Пермская ярмарка» (г. Пермь, бульвар Гагарина, 65) пройдет XV международная специализированная выставка технологий и оборудования для нефтяной, газовой и химической промышленности «Нефть. Газ. Химия».

Сегодня это один из крупнейших специализированных проектов для профессионалов отрасли из регионов Приволжского и Уральского федеральных округов. В выставке «Нефть. Газ. Химия-2013» примут участие свыше 160 компании из 50 городов России и зарубежья. Из них около 70% иногородних и иностранных участников.

Высокая значимость проекта обусловлена гарантированным присутствием на площадке представителей органов власти Пермского края и ведущих компаний отрасли – постоянных партнeров и участников выставки «Нефть. Газ. Химия». Демонстрация оборудования и новых разработок в рамках проекта предоставляет широкий спектр возможностей для заключения выгоднях долгосрочных контрактов с ведущими предприятиями нефтегазохимической отрасли в России.

Ключевым событием деловой программы выставки станет конгресс «Нефть. Газ. Химия», который послужит дополнительным средством привлечения целевых посетителей. Конгресс проводится при поддержке Правительства Пермского края, Администрации города Перми, Российского союза химиков, Российского союза промышленников и предпринимателей и Пермской торгово-промышленной палаты. Программа включает в себя серию специализированных конференций, семинаров и презентаций.

Основной целевой аудиторией выставки являются все представители нефтегазохимической отрасли. В 2012 году за 4 дня работы на выставку «Нефть. Газ. Химия» пришло свыше 3 000 целевых посетителей.

Среди участников такие известные компании, как ООО «ПРИВОДЫ АУМА», ОАО «Уральский трубный завод», ООО «ТД «ВЭЛАН», Группа предприятий «Спутник», ЗАО «ИРЛЕН-ИНЖИНИРИНГ», ООО «Союзарматура», ООО «Компания Тапфло», ООО «ГЕА Машимпэкс», ООО «Камоцци Пневматика», ЗАО «Торговый дом УТЗПК», ООО «КСБ» и другие.

Официальная поддержка выставки: Правительство Пермского края, Администрация города Перми, Российский Союз химиков, Российский союз промышленников и предпринимателей, Региональное объединение работодателей ПК «Сотрудничество».

Официальный партнер выставки: Группа компаний ОАО «ЛУКОЙЛ» в Пермском крае.

Сайт выставки: www.oilperm.ru

Руководство по изучению химии газов

Газ — это состояние вещества без определенной формы или объема. Газы имеют свое уникальное поведение в зависимости от множества переменных, таких как температура, давление и объем. Хотя каждый газ отличается, все газы действуют одинаково. В этом учебном пособии освещаются концепции и законы, касающиеся химии газов.

Свойства газа

Газ — это состояние вещества.Частицы, составляющие газ, могут варьироваться от отдельных атомов до сложных молекул. Другая общая информация о газах:

• Газы принимают форму и объем своего контейнера.
• Газы имеют более низкую плотность, чем их твердая или жидкая фаза.
• Газы сжимаются легче, чем их твердая или жидкая фаза.
• Газы будут смешиваться полностью и равномерно при ограничении одного и того же объема.
• Все элементы VIII группы являются газами.Эти газы известны как благородные газы.
• Элементы, являющиеся газами при комнатной температуре и нормальном давлении, все неметаллы.

Давление

Давление — это мера силы на единицу площади. Давление газа — это сила, которую газ оказывает на поверхность в своем объеме. Газы с высоким давлением обладают большей силой, чем газ с низким давлением.
Единицей давления в системе СИ является паскаль (символ Па). Паскаль равен силе 1 ньютон на квадратный метр.Этот прибор не очень полезен при работе с газами в реальных условиях, но это стандарт, который можно измерить и воспроизвести. Многие другие единицы измерения давления были разработаны с течением времени, в основном они работают с наиболее знакомым нам газом: воздухом. Проблема с воздухом, давление непостоянно. Давление воздуха зависит от высоты над уровнем моря и многих других факторов. Многие единицы измерения давления изначально основывались на среднем давлении воздуха на уровне моря, но теперь стали стандартизированными.

Температура

Температура — это свойство вещества, связанное с количеством энергии составляющих его частиц.
Для измерения этого количества энергии было разработано несколько температурных шкал, но стандартная шкала СИ — это шкала температуры Кельвина. Две другие распространенные температурные шкалы — это шкала Фаренгейта (° F) и шкала Цельсия (° C).
Шкала Кельвина — это шкала абсолютных температур, которая используется почти во всех расчетах газов. При работе с газовыми проблемами важно переводить показания температуры в градусы Кельвина.
Формулы преобразования температурных шкал:
K = ° C + 273,15
° C = 5/9 (° F — 32)
° F = 9/5 ° C + 32

STP — стандартные температура и давление

STP означает стандартную температуру и давление. Это относится к условиям при давлении 1 атмосфера и температуре 273 К (0 ° C). STP обычно используется в расчетах, связанных с плотностью газов, или в других случаях, связанных с условиями стандартного состояния.
На STP моль идеального газа будет занимать объем 22,4 л.

Закон парциальных давлений Дальтона

Закон Дальтона гласит, что полное давление смеси газов равно сумме всех индивидуальных давлений только составляющих газов.
P _всего = P _{Газ 1} + P _{Газ 2} + P _{Газ 3} +…
Индивидуальное давление составляющего газа известно как парциальное давление газа. Парциальное давление рассчитывается по формуле
P _i = X _i P _всего
где
P _i = парциальное давление отдельного газа
P _всего = общее давление
X _i = моль доля отдельного газа
Мольная доля, X _i , рассчитывается путем деления количества молей отдельного газа на общее количество молей смешанного газа.

Закон Авогадро о газе

Закон Авогадро гласит, что объем газа прямо пропорционален количеству молей газа, когда давление и температура остаются постоянными. В основном: у газа есть объем. Добавьте еще газа, газ займет больше объема, если давление и температура не меняются.
V = kn
, где
V = объем k = постоянная n = количество молей
Закон Авогадро также может быть выражен как
V _i / n _i = V _f / n _f
где
V _i и V _f — начальный и конечный объемы
n _i и n _f — начальное и конечное количество молей

Закон Бойля о газах

Газовый закон Бойля гласит, что объем газа обратно пропорционален давлению, когда температура поддерживается постоянной.
P = k / V
, где
P = давление
k = постоянная
V = объем
Закон Бойля также может быть выражен как
P _i V _i = P _f V _f
где P _i и P _f — начальное и конечное давления. V _i и V _f — начальное и конечное давления.
При увеличении объема давление уменьшается или при уменьшении объема давление увеличивается.

Закон Чарльза о газе

Газовый закон Чарльза гласит, что объем газа пропорционален его абсолютной температуре, когда давление поддерживается постоянным.
V = kT
, где
V = объем
k = постоянная
T = абсолютная температура
Закон Чарльза также может быть выражен как
V _i / T _i = V _f / T _i
где V _i и V _f — начальный и конечный объемы
T _i и T _f — начальная и конечная абсолютные температуры
Если давление поддерживается постоянным и температура увеличивается, объем газа увеличивается . По мере охлаждения газа объем будет уменьшаться.

Газовый закон Ги-Люссака

Газовый закон Ги-Люссака гласит, что давление газа пропорционально его абсолютной температуре, когда объем поддерживается постоянным.
P = kT
, где
P = давление
k = постоянная
T = абсолютная температура
Закон Ги-Люссака также может быть выражен как
P _i / T _i = P _f / T _i
где P _i и P _f — начальное и конечное давления
T _i и T _f — начальная и конечная абсолютные температуры
Если температура увеличивается, давление газа увеличивается, если объем держится постоянной.По мере охлаждения газа давление будет снижаться.

Закон идеального газа, также известный как закон комбинированного газа, представляет собой комбинацию всех переменных из предыдущих законов газа. Закон идеального газа выражается формулой
PV = nRT
, где
P = давление
V = объем
n = количество молей газа
R = постоянная идеального газа
T = абсолютная температура
Значение R зависит от единицы давления, объема и температуры.
R = 0,0821 литр · атм / моль · K (P = атм, V = L и T = K)
R = 8. 3145 Дж / моль · K (Давление x Объем — энергия, T = K)
R = 8,2057 м ³ · атм / моль · K (P = атм, V = кубические метры и T = K)
R = 62,3637 л · Торр / моль · K или L · мм рт. Ст. / Моль · K (P = торр или мм рт. Ст., V = L и T = K)
Закон идеального газа хорошо работает для газов при нормальных условиях. К неблагоприятным условиям относятся высокое давление и очень низкие температуры.

Кинетическая теория газов

Кинетическая теория газов — это модель, объясняющая свойства идеального газа. Модель делает четыре основных предположения:

1. Предполагается, что объем отдельных частиц, составляющих газ, незначителен по сравнению с объемом газа.
2. Частицы постоянно находятся в движении. Столкновения между частицами и краями контейнера вызывают давление газа.
3. Отдельные частицы газа не действуют друг на друга.
4. Средняя кинетическая энергия газа прямо пропорциональна абсолютной температуре газа. Газы в смеси газов при определенной температуре будут иметь одинаковую среднюю кинетическую энергию.

Средняя кинетическая энергия газа выражается формулой:
KE _ave = 3RT / 2
, где
KE _ave = средняя кинетическая энергия R = идеальная газовая постоянная
T = абсолютная температура
Средняя скорость или среднеквадратическое значение квадратная скорость отдельных частиц газа может быть найдена по формуле
v _rms = [3RT / M] ^1/2
где
v _rms = средняя или среднеквадратичная скорость
R = идеальная газовая постоянная
T = абсолютная температура
M = молярная масса

Закон диффузии и вытекания Грэма

Закон Грэма гласит, что скорость диффузии или истечения газа обратно пропорциональна квадратному корню из молярной массы газа.
r (M) ^1/2 = константа
, где
r = скорость диффузии или истечения
M = молярная масса
Скорости двух газов можно сравнить друг с другом по формуле
r ₁ / r ₂ = (M ₂ ) ^1/2 / (M ₁ ) ^1/2

Реальные газы

Закон идеального газа является хорошим приближением к поведению реальных газов. Значения, предсказанные законом об идеальном газе, обычно находятся в пределах 5% от реальных измеренных значений.Закон идеального газа не выполняется, когда давление газа очень высокое или температура очень низкая. Уравнение Ван-дер-Ваальса содержит две модификации закона идеального газа и используется для более точного прогнозирования поведения реальных газов.
Уравнение Ван-дер-Ваальса:
(P + an ² / V ² ) (V — nb) = nRT
, где
P = давление
V = объем
a = постоянная поправки на давление, уникальная для газа
b = постоянная поправки на объем, уникальная для газа
n = количество молей газа
T = абсолютная температура
Уравнение Ван-дер-Ваальса включает поправку на давление и объем для учета взаимодействий между молекулами.В отличие от идеальных газов, отдельные частицы реального газа взаимодействуют друг с другом и имеют определенный объем. Поскольку каждый газ отличается, каждый газ имеет свои собственные поправки или значения для a и b в уравнении Ван-дер-Ваальса.

Смотри: Физические и химические свойства вещества

10.S: Газы (Резюме) — Chemistry LibreTexts

Объемное вещество может существовать в трех состояниях: газе, жидкости и твердом теле. Газы имеют самую низкую плотность из трех, хорошо сжимаются и полностью заполняют свои контейнеры.Элементы, которые существуют в виде газов при комнатной температуре и давлении, сгруппированы в правой части периодической таблицы; они встречаются либо в виде одноатомных газов (благородные газы), либо в виде двухатомных молекул (некоторые галогены, N₂, O₂).

• Газы самопроизвольно расширяются, заполняя контейнеры, в которых они находятся, до их объема. Следовательно, они очень сжимаемы.
• Газы образуют однородные смеси друг с другом независимо от идентичности или относительных пропорций составляющих газов
• Характерные свойства газов возникают из-за того, что отдельные молекулы расположены относительно далеко друг от друга и, следовательно, действуют в основном так, как если бы они были одни.

Давление определяется как сила, действующая на единицу площади; его можно измерить с помощью барометра или манометра. Для полного физического описания пробы газа должны быть известны четыре величины: температура, объем, количество и давление. Давление — сила на единицу площади поверхности; единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (Па), определяемый как 1 ньютон на квадратный метр (Н / м²). Давление, оказываемое объектом, пропорционально силе, которую он оказывает, и обратно пропорционально площади.

• Давление, P , это сила, F , которая действует на заданную область, A :

\ [P = F / A \]

Атмосферное давление и барометр

• Сила, F , прилагаемая любым объектом, является произведением его массы, м , умноженной на его ускорение, a : F = ma
• Единица измерения силы в системе СИ — кг-м / с ² _{и называется Ньютон (Н)}
• Единица давления в системе СИ — Н / м ² , называемая Паскалем
• Стандартное атмосферное давление : определяется как 760 торр (760 мм рт. Ст.) Или, в единицах СИ, 101.325 кПа
• Атмосфера : единица давления, равная 760 торр; 1 атм = 101,325 кПа

Объем газа обратно пропорционален его давлению и прямо пропорционален его температуре и количеству газа. Бойль показал, что объем пробы газа обратно пропорционален давлению (закон Бойля), Шарль и Гей-Люссак показали, что объем газа прямо пропорционален его температуре при постоянном давлении (закон Чарльза), а Авогадро показал что объем газа прямо пропорционален количеству молей газа (закон Авогадро).

Зависимость давления от объема: закон Бойля

• Закон Бойля гласит, что объем фиксированного количества газа, поддерживаемого при постоянной температуре, обратно пропорционален давлению. Когда два измерения обратно пропорциональны, одно становится меньше, а другое — больше.

\ [PV = константа \ nonumber \]

, где \ (P \) = давление, \ (V \) = объем

Зависимость температуры от объема: закон Чарльза

• Закон Чарльза : гласит, что объем фиксированного количества газа, поддерживаемого при постоянном давлении, прямо пропорционален его абсолютной температуре. Таким образом, с повышением давления повышается и температура.

\ [\ dfrac {V} {T} = константа \ nonumber \]

, где \ (V \) = объем, \ (T \) = температура

Соотношение количества и объема: закон Авогадро

• Закон объединения объемов : при заданном давлении и температуре объемы газов, вступающих в реакцию друг с другом, выражаются в соотношении малых целых чисел. (например: 2H ₂ + O ₂ = 2H ₂ O)
• Гипотеза Авогадро : равные объемы газов при одинаковой температуре и давлении содержат равное количество молекул
• Закон Авогадро : Объем газа, поддерживаемый при постоянной температуре и давлении, прямо пропорционален количеству молей газа

\ [V = константа \ умножить на n \ nonumber \]

где V = объем, n = количество молей

Эмпирические зависимости между объемом, температурой, давлением и количеством газа можно объединить в закон идеального газа, PV = nRT. Константа пропорциональности R называется газовой постоянной. Закон идеального газа описывает поведение идеального газа, гипотетического вещества, поведение которого можно количественно объяснить с помощью закона идеального газа и кинетической молекулярной теории газов. Стандартные температура и давление (STP) 0 ° C и 1 атм.

Уравнение идеального газа

\ [PV = nRT \ nonumber \]

где P = давление, V = объем, n = количество молей, R = газовая постоянная, T = температура (всегда выражается по шкале абсолютных температур, обычно в градусах Кельвина)

Газовая постоянная (\ (R \)) — это постоянная пропорциональности в уравнении идеального газа.Некоторые значения R приведены ниже

Шт.	Числовое значение
Л-атм / моль-К	0,08206
Кал / моль-К	1,987
Дж / моль-К	8,314
M 3 -Па / моль-K	8,314
L-торр / моль-K	62. 36

Стандартные температура и давление (STP) : 0 ° C и 1 атм. 1 моль газа на СТП имеет объем 22,41 л ( молярный объем )

Взаимосвязь между количествами продуктов и реагентов в химической реакции может быть выражена в единицах молей или масс чистых веществ, объемов растворов или объемов газообразных веществ. Закон идеального газа можно использовать для расчета объема газообразных продуктов или реагентов по мере необходимости.В лаборатории газы, образующиеся в результате реакции, часто собираются путем вытеснения воды из заполненных сосудов; количество газа можно рассчитать по объему вытесненной воды.

Плотность газа (\ * \ rho \) = плотность, M = молярная масса):

\ [\ rho = \ dfrac {PM} {RT} \ nonumber \]

Молярная масса газа:

\ [M = \ dfrac {\ rho RT} {P} \ nonumber \]

Давление, оказываемое каждым газом в газовой смеси, не зависит от давления, оказываемого всеми другими присутствующими газами. Следовательно, полное давление, оказываемое смесью газов, является суммой парциальных давлений компонентов (закон парциальных давлений Дальтона). Количество газа в смеси может быть описано его парциальным давлением или его мольной долей. В смеси парциальное давление каждого газа является произведением общего давления на мольную долю.

• Парциальное давление : давление, оказываемое определенным газом в смеси
• Закон парциальных давлений Дальтона : закон, гласящий, что полное давление смеси газов равно сумме давлений, которые каждый из них оказал бы, если бы он присутствовал отдельно

Общее давление при постоянной температуре и объеме определяется общим количеством присутствующих молей газа, независимо от того, представляет ли это общее количество только одно вещество или смесь

Парциальные давления и мольные доли

• Молярная доля : отношение количества одного компонента смеси к общему количеству молей всех компонентов; сокращенно \ (\ chi \) с нижним индексом для обозначения компонентов.

Парциальное давление газа в смеси равно его мольной доле, умноженной на общее давление

Поведение идеальных газов объясняется кинетической молекулярной теорией газов. Молекулярное движение, которое приводит к столкновениям между молекулами и стенками контейнера, объясняет давление, а большие межмолекулярные расстояния в газах объясняют их высокую сжимаемость. Хотя все газы имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию при данной температуре, не все они обладают одинаковой среднеквадратичной скоростью.Фактические значения скорости и кинетической энергии не одинаковы для всех частиц газа.

Кинетико-молекулярная теория : совокупность предположений о природе газов. Эти предположения, переведенные в математическую форму, дают уравнение идеального газа

1. Газы состоят из большого количества молекул, находящихся в непрерывном случайном движении
2. Объем всех молекул газа незначителен по сравнению с общим объемом, в котором содержится газ
3. Силы притяжения и отталкивания между молекулами газа незначительны
4. Энергия может передаваться между молекулами во время столкновений, но средняя кинетическая энергия молекул не изменяется со временем, не , пока температура газа остается постоянной
5. Средняя кинетическая энергия молекул пропорциональна абсолютной температуре. При любой заданной температуре молекулы всех газов имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию

Давление газа вызывается столкновениями молекул со стенками емкости. Величина давления определяется тем, как часто и насколько «сильно» молекулы ударяются о стенки.

Если два разных газа имеют одинаковую температуру, они имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию. Если температура газа увеличивается вдвое, его кинетическая энергия также удваивается. Следовательно, движение молекул увеличивается с повышением температуры.2 \ nonumber \]

где \ (m \) — масса молекулы

Поскольку масса не изменяется с температурой, среднеквадратичная скорость (а также средняя скорость) молекул должна увеличиваться с увеличением температуры

Приложения к законам о газе

1. Эффект увеличения объема при постоянной температуре : Если объем увеличивается, молекулы должны перемещаться на большее расстояние между столкновениями. Следовательно, в единицу времени происходит меньше столкновений со стенками контейнера, и давление уменьшается.
2. Эффект повышения температуры при постоянном объеме : Повышение температуры означает увеличение средней кинетической энергии молекул. Если нет изменения объема, будет больше столкновений со стенами в единицу времени. Кроме того, молекулы ударяются сильнее, что объясняет увеличение наблюдаемого давления.

Диффузия — это постепенное перемешивание газов с образованием образца однородного состава даже при отсутствии механического перемешивания.Напротив, излияние — это выход газа из контейнера через крошечное отверстие в вакуумированное пространство. Скорость истечения газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молярной массы (закон Грэма), соотношение, которое близко соответствует скорости диффузии. В результате легкие газы имеют тенденцию диффундировать и истекать намного быстрее, чем более тяжелые газы.

Газ, состоящий из частиц легкого газа, будет иметь такую ​​же среднюю кинетическую энергию, что и газ, состоящий из гораздо более тяжелых частиц, при условии, что два газа имеют одинаковую температуру. Масса \ (m \) частиц в более легком газе меньше, чем в более тяжелом газе. Следовательно, частицы более легкого газа должны иметь более высокую среднеквадратичную скорость \ (u \), чем более тяжелый:

\ [u = \ sqrt {\ dfrac {3RT} {M}} \ nonumber \]

Так как M стоит в знаменателе, чем менее массивны молекулы газа, тем выше среднеквадратичная скорость.

• Вытекание : утечка газа через отверстие или отверстие. Скорость истечения зависит от молекулярной массы газа.
• Распространение : распространение одного вещества в пространстве или через другое вещество

Закон излияния Грэма

• Закон Грэма : закон, согласно которому скорость истечения газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы

\ [\ dfrac {r_1} {r_2} = \ sqrt {\ dfrac {M_2} {M_1}} \ nonumber \]

, где \ (r \) — скорость излияния

• Скорость излияния прямо пропорциональна среднеквадратичной скорости молекул. Это потому, что единственный способ убежать молекулы — это «столкнуться» с отверстием. Следовательно, чем быстрее движутся молекулы, тем больше вероятность того, что молекула ударится в отверстие и истечет.

Диффузия и длина свободного пробега

• Диффузия, как и излияние, у легких молекул происходит быстрее, чем у тяжелых. Диффузия газов происходит намного медленнее, чем скорости молекул, из-за столкновений молекул. Из-за этих столкновений направление движения молекулы газа постоянно меняется, что делает этот процесс медленным.
• Средняя длина свободного пробега : среднее расстояние, пройденное молекулой между столкновениями. Чем выше плотность газа, тем меньше длина свободного пробега

Ни один реальный газ не демонстрирует идеального поведения газа, хотя многие реальные газы приближаются к нему в ряде условий. Газы наиболее точно соответствуют поведению идеального газа при высоких температурах и низких давлениях. Отклонения от поведения закона идеального газа можно описать уравнением Ван-дер-Ваальса, которое включает эмпирические константы для корректировки фактического объема газовых молекул и количественной оценки снижения давления из-за сил межмолекулярного притяжения.

Уравнение идеального газа можно переформулировать следующим образом, чтобы понять отклонения от поведения идеального газа:

\ [\ dfrac {PV} {RT} = n \ nonumber \]

• Для моля идеального газа ( n = 1) величина PV / RT = 1 при всех давлениях. Однако настоящие газы так себя не ведут. При высоких давлениях отклонение очень велико, однако при более низких давлениях оно меньше. В общем, отклонения от идеального поведения увеличиваются с понижением температуры, становясь значительными вблизи температуры, при которой газ превращается в жидкость.
• Основные положения кинетической молекулярной теории предполагают, что молекулы идеального газа не занимают места и не имеют притяжения друг к другу. Настоящие молекулы, однако, имеют конечный объем и притягиваются друг к другу .
• Кроме того, если объем контейнера, в котором содержится газ, велик, молекулы имеют много свободного пространства и не занимают большую часть объема самого контейнера. Однако по мере увеличения давления молекулы газа занимают гораздо большую часть объема контейнера.
• Кроме того, силы притяжения между молекулами вступают в игру на коротких расстояниях, например, когда молекулы сбиваются вместе при высоком давлении. Благодаря этим силам притяжения уменьшается влияние данной молекулы на стенку контейнера.
• Температура определяет, насколько эффективны силы притяжения между молекулами газа. По мере охлаждения газа средняя кинетическая энергия уменьшается, в то время как межмолекулярное притяжение остается постоянным.

Уравнение Ван дер Уоллса

Согласно уравнению идеального газа:

\ [\ underbrace {P = \ dfrac {nRT} {V}} _ {\ text {идеальный газ}} \ nonumber \]

По Ван дер Ваальсу:

\ [P = \ dfrac {nRT} {V — nb} — \ dfrac {n ^ 2a} {V ^ 2} \ nonumber \]

Поправка на объем молекул — Поправка на молекулярные притяжения

• Постоянная Ван-дер-Ваальса b — это мера фактического объема, занимаемого моль молекул газа; b имеет единицы л / моль. 2} \ right) \ right] (V — nb) = nRT \ nonumber \]

  Константы Ван-дер-Ваальса a и b различны для каждого газа. Значения этих констант обычно увеличиваются с увеличением массы молекулы и с увеличением сложности ее структур.

  Законы о газе: обзор — Chemistry LibreTexts

  Созданные в начале 17 века законы о газе помогают ученым определять объемы, количество, давление и температуру при рассмотрении вопросов, связанных с газом.Газовые законы состоят из трех основных законов: закона Чарльза, закона Бойля и закона Авогадро (все из которых позже объединятся в Общее уравнение газа и Закон идеального газа).

  Введение

  Три основных закона газа открывают взаимосвязь между давлением, температурой, объемом и количеством газа. Закон Бойля говорит нам, что объем газа увеличивается с уменьшением давления. Закон Чарльза гласит, что объем газа увеличивается с повышением температуры. А закон Авогадро говорит нам, что объем газа увеличивается с увеличением количества газа. Закон идеального газа — это комбинация трех простых законов газа.

  Идеальные газы

  Идеальный газ или совершенный газ — это теоретическая субстанция, которая помогает установить взаимосвязь четырех газовых переменных: давления (P), объема (V) , количества газа (n) и температура (Т) . Он имеет следующие символы:

  1. Частицы в газе чрезвычайно малы, поэтому газ не занимает никаких пространств.
  2. Идеальный газ имеет постоянное, случайное и прямолинейное движение.
  3. Нет сил между частицами газа. Частицы только упруго сталкиваются друг с другом и со стенками контейнера.

  Реальные газы

  Реальный газ, напротив, имеет реальный объем, и столкновение частиц не является упругим, поскольку между частицами существуют силы притяжения. В результате объем реального газа намного больше, чем у идеального газа, а давление реального газа ниже, чем у идеального газа. Все настоящие газы имеют тенденцию к идеальному поведению газа при низком давлении и относительно высокой температуре.

  Коэффициент сжимаемости (Z) показывает, насколько реальные газы отличаются от поведения идеального газа.

  \ [Z = \ dfrac {PV} {nRT} \]

  Для идеальных газов \ (Z = 1 \). Для реальных газов \ (Z \ neq 1 \).

  Закон Бойля

  В 1662 году Роберт Бойль обнаружил корреляцию между давлением (P) и объемом (V) (при условии, что Температура (T) и Количество газа (n) Осталось константа):

  \ [P \ propto \ dfrac {1} {V} \ rightarrow PV = x \]

  где x — константа, зависящая от количества газа при данной температуре.

  • Давление обратно пропорционально объему
    

  Другая форма уравнения (при условии, что есть 2 набора условий и установка обеих констант друг для друга), которая может помочь решить проблемы:

  \ [P_1V_1 = x = P_2V_2 \]

  Пример 1.1
  Проба газа объемом 17,50 мл находится при давлении 4,500 атм. Каким будет объем, если давление станет 1.500 атм при фиксированном количестве газа и температуре? Решение \ [V_2 = \ dfrac {P_1 \ centerdot V_1} {P_2} \] \ [= \ dfrac {4.500 атм \ centerdot 17,50 мл} {1,500 атм} \] \ [= 52,50 мл \]

  Закон Шарля

  В 1787 году французские физики Жак Шарль обнаружили корреляцию между температурой (Т) и Объем (В) (при условии Давление (P) и Количество газа (n) остаются постоянными):

  \ [V \ propto T \ rightarrow V = yT \]

  где y — постоянная, зависящая по количеству газа и давлению. Объем прямо пропорционален температуре

  Другая форма уравнения (при условии, что есть 2 набора условий и установка обеих констант на друг друга), которая может помочь в решении проблем:

  \ [\ dfrac {V_1} {T_1} = y = \ dfrac {V_2} {T_2} \]

  Пример 1.2
  Образец диоксида углерода в насосе имеет объем 20,5 мл и температуру 40,0 o ° C. Когда количество газа и давление остаются постоянными, найдите новый объем диоксида углерода в насосе, если температура повышается до 65,0 o C. SOUTION \ [V_2 = \ dfrac {V_1 \ centerdot T_2} {T_1} \] \ [= \ dfrac {20,5 мл \ centerdot (60 + 273,15K)} {40 + 273,15K} \] \ [= 22,1 мл \]

  Закон Авогадро

  В 1811 году Амедео Авогадро исправил проблему Гей-Люссака при нахождении корреляции между суммой газа (n) и Объем (В) (при условии, что Температура (T) и Давление (P) остаются постоянными):

  \ [V \ propto n \ rightarrow V = zn \]

  где z — постоянная величина, зависящая от давления и температуры.

  • Объем (V) прямо пропорционален количеству газа (n)

  Другая форма уравнения (при условии, что существует 2 набора условий и установка обеих констант друг на друга), которая может помочь в решении проблем, это :

  \ [\ dfrac {P_1} {n_1} = z = \ dfrac {P_2} {n_2} \]

  Пример 1. 3
  3,80 г газообразного кислорода в насосе имеет объем 150 мл. постоянная температура и давление. Если 1.-1} \] \ [= 197ml \]

  Закон идеального газа — это комбинация трех простых законов газа. Установив все три закона прямо или обратно пропорционально объему, вы получите:

  \ [V \ propto \ dfrac {nT} {P} \]

  Затем, заменив прямо пропорциональный знаку константе (R), вы получите:

  \ [V = \ dfrac {RnT} {P} \]

  И, наконец, получаем уравнение:

  \ [PV = nRT \]

  , где P = абсолютное давление идеального газа

  • V = объем идеального газа
  • n = количество газа
  • T = абсолютная температура
  • R = газовая постоянная

  Здесь R — так называемая газовая постоянная.Величина R определяется экспериментальными результатами. Его числовое значение меняется в зависимости от единиц.

  R = газовая постоянная = 8,3145 Дж · моль ^-1 · K ^-1 (единица СИ)
  = 0,082057 л · атм · K ^{— 1} · моль ^{— 1}

  Пример 1,4
  При 655 мм рт. Ст. И 25,0 o ° C объем образца газообразного хлора составляет 750 мл. Сколько молей газообразного хлора в этом состоянии? P = 655 мм рт. Ст. T = 25 + 273.-1 \ centerdot (25 + 273,15K)} \] \ [= 0,026 моль \]

  Оценка газовой постоянной, R

  Числовое значение газовой постоянной R можно получить из уравнение идеального газа PV = nRT. При стандартной температуре и давлении, где температура составляет 0 ^o C, или 273,15 K, давление составляет 1 атм, а при объеме 22,4140 л

  \ [R = \ frac {PV} {RT} \]

  \ [\ frac {1 атм \ centerdot 22.4140L} {1 моль \ centerdot 273.15K} \]

  \ [= 0.{-1} \]

  Общее уравнение газа

  В ситуации идеального газа \ (\ frac {PV} {nRT} = 1 \) (при условии, что все газы являются «идеальными» или идеальными). В случаях, когда \ (\ frac {PV} {nRT} \ neq 1 \) или при наличии нескольких наборов условий (давление (P), объем (V), количество газа (n) и температура (T)) используйте общее уравнение газа:

  Предполагая 2 набора условий:

  Начальный случай: Конечный случай:

  \ [P_iV_i = n_iRT_i \; \; \; \; \; \; P_fV_f = n_fRT_f \]

  Устанавливая обе стороны в R (который является константой с одинаковым значением в каждом случае), получаем:

  \ [R = \ dfrac {P_iV_i} {n_iT_i} \; \; \; \; \; \; R = \ dfrac {P_fV_f} {n_fT_f} \]

  Если заменить один R на другой, получится окончательное уравнение и общее уравнение для газа:

  \ [\ dfrac {P_iV_i} {n_iT_i} = \ dfrac {P_fV_f} {n_fT_f} \]

  Стандартные условия

  Если в каком-либо из законов переменная не указана, предположим, что она задана. Для постоянной температуры, давления и количества:

  1. Абсолютный ноль (Кельвин): 0 K = — 273,15 ^o C

  T (K) = T ( ^o C) + 273,15 ( единицей измерения температуры должен быть Кельвин)

  2. Давление: 1 атмосфера (760 мм рт. ст.)

  3. Количество: 1 моль = 22,4 литра газа

  4. Согласно закону идеального газа газовая постоянная R = 8,3145 Дж. · Моль ^-1 · K ^-1
  = 0.2} \) корректирует давление реального газа за эффект сил притяжения между молекулами газа.

  Точно так же, поскольку молекулы газа имеют объем, объем реального газа намного больше, чем объем идеального газа, поправочный член \ (1 -nb \) используется для корректировки объема, заполненного молекулами газа.

  Практические задачи

  1. Если 4 л газа H ₂ при 1,43 атм имеют стандартную температуру, а давление должно увеличиться в 2/3 раза, каков конечный объем газа H ₂ ? (Подсказка: закон Бойля)
  2. Если 1. 25 л газа существует при температуре 35 90 207 o 90 208 ° C с постоянным давлением 0,70 атм в цилиндрическом блоке и объемом, который нужно умножить на коэффициент 3/5, какова новая температура газа? (Подсказка: закон Чарльза)
  3. Баллон с 4,00 г гелия имеет объем 500 мл. Когда температура и давление остаются постоянными. Каким будет новый объем гелия в баллоне, если в баллон добавить еще 4,00 г гелия? (Подсказка: закон Авогадро)

  Решения

  1.2.40L

  Чтобы решить этот вопрос, вам нужно использовать закон Бойля:

  \ [P_1V_1 = P_2V_2 \]

  Помня о ключевых переменных, температура и количество газа постоянны, и поэтому их можно отложить в сторону. необходимы только следующие:

  1. Начальное давление: 1,43 атм
  2. Начальный объем: 4 л
  3. Конечное давление: 1,43×1,67 = 2,39
  4. Конечный объем (неизвестен): V ₂

  Вставка этих значений в получим уравнение:

  V ₂ = (1. 43 атм x 4 л) / (2,39 атм) = 2,38 л

  2. 184,89 K

  Чтобы решить этот вопрос, вам необходимо использовать закон Чарльза:

  Еще раз помните о ключевых переменных. Давление оставалось постоянным, и, поскольку количество газа не указано, мы предполагаем, что оно остается постоянным. В противном случае ключевые переменные:

  1. Начальный объем: 1,25 л
  2. Начальная температура: 35 ^o C + 273,15 = 308,15 K
  3. Конечный объем: 1,25 л * 3/5 =.75 л
  4. Конечная температура: T ₂

  Поскольку нам нужно вычислить конечную температуру, вы можете изменить порядок Чарльза:

  
  После ввода чисел вы получите: T ₂ = (308,15 K x 0,75 л) / (1,25 л) = 184,89 К

  3. 1000 мл или 1 л

  Используя закон Авогадро для решения этой проблемы, вы можете переключить уравнение на \ (V_2 = \ frac {n_1 \ centerdot V_2} {n_2} \). Однако вам нужно преобразовать граммы газообразного гелия в моль.

  \ [n_1 = \ frac {4,00 г} {4,00 г / моль} = \ text {1 моль} \]

  Аналогично, n ₂ = 2 моль

  \ [V_2 = \ frac {n_2 \ centerdot V_2} {n_1} \]

  \ [= \ frac {2 моль \ centerdot 500 мл} {1 моль} \]

  \ [= \ text {1000 мл или 1 л} \]

  Ссылки

  1. Петруччи, Ральф Х. Общая химия: принципы и современные приложения . 9-е изд. Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall, 2007.
  2. Staley, Dennis. Прентис Холл Химия .Бостон, Массачусетс: Пирсон Прентис Холл, 2007.

  3. Оландер, Дональд Р. «Глава 2 Уравнение состояния». Общая термодинамика . Бока-Ратон, Северо-Запад: CRC, 2008. Печать

  4. О’Коннелл, Джон П. и Дж. М. Хейл. «Свойства по отношению к идеальным газам». Термодинамика: основы приложений . Кембридж: Cambridge UP, 2005. Печать.

  5. Гхаре, Шакунтала. «Законы идеального газа для одного компонента». Закон идеального газа, энтальпия, теплоемкость, теплота раствора и перемешивание . Vol. 4. Нью-Йорк, Нью-Йорк, 1984. Печать. Ф.

  Химия: что такое газы?

  Что такое газы?

  Газы — это фаза вещества, в которой частицы обычно находятся очень далеко друг от друга, движутся очень быстро и не особенно притягиваются друг к другу. Поскольку молекулы в газе так далеко друг от друга, газы намного менее плотны, чем жидкости или твердые тела. Например, легче поднять огромный воздушный шар, наполненный воздухом, чем огромный воздушный шар с водой.

  Мы можем увидеть различия между структурами твердых тел, жидкостей и газов, посмотрев на следующий рисунок:

  Рисунок 15.1 (a) Твердые тела состоят из частиц, которые связаны на месте различными относительно сильными силами. (б) В жидкостях частицы могут свободно перемещаться друг мимо друга, потому что они удерживаются вместе только слабыми межмолекулярными силами. (c) Частицы в газе почти не имеют сил притяжения, что позволяет им разлетаться.

  Причина, по которой газы игнорируют любые межмолекулярные силы (твердые тела), которые обычно могут существовать между атомами или молекулами, заключается в том, что у них достаточно энергии, чтобы преодолеть силу этих сил.Например, элементы, которые испытывают слабые межмолекулярные силы, испаряются при чрезвычайно низких температурах (в случае гелия -269 ° C). С другой стороны, если химическое соединение удерживается вместе сильными межмолекулярными силами, такими как водородные связи в воде, для преодоления этих сил требуется гораздо большее количество энергии (H ₂ O кипит при 100 ° C).

  Ниже приведены общие свойства газов:

  • Газы не имеют фиксированной формы. Газы заполняют укромные уголки и щели любого контейнера, в который вы их помещаете.
  • У газов нет фиксированного объема. В отличие от жидкостей, газы расширяются по площади, пока что-то их не остановит. Этот феномен объясняет, почему маленьких старушек, которые используют слишком много духов, часто можно почувствовать запах задолго до того, как вы заметите их появление.
  • Газы легко смешиваются с другими газами. В отличие от жидкостей, которые иногда совсем не смешиваются (например, масло и вода), любая комбинация газов всегда будет смешиваться друг с другом.
  • Газы легко сжимаются. Поскольку в газе между молекулами много места, их можно легко сдавить.С другой стороны, твердые тела и жидкости гораздо менее сжимаемы.

  Выдержка из книги «Полное руководство для идиотов по химии» 2003 Яна Гуча. Все права защищены, включая право на полное или частичное воспроизведение в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

  Чтобы заказать эту книгу непосредственно у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете купить эту книгу на Amazon.com и Barnes & Noble.

  Определение газа — химический словарь

  Газы — одно из четырех общих состояний вещества, остальные — твердые тела, жидкости, газы и плазма. В общем, но не во всех конкретных случаях, при повышении температуры и понижении давления вещества проходят через четыре различных состояния.

  твердое тело → жидкость → газ → плазма

  Состояние газа

  Газообразное состояние вещества характеризуется следующими свойствами:

  • его объем не фиксирован; он расширяется, чтобы заполнить контейнер — в отличие от твердых тел и жидкостей
  • сжимаемый — его объем изменяется при изменении давления — в отличие от твердых тел и жидкостей
  • газов — это жидкости, поэтому они могут течь.Их формы адаптируются к форме их контейнеров
  • атомы или молекулы в газе распределены намного тоньше, чем частицы в твердых телах и жидкостях. Например, при температуре 0 ° C и давлении 1 атм 1 моль воды в жидком состоянии имеет объем 18 мл, а в парообразном — 22,4 литра. (При 0 ° C и 1 атм существует небольшое количество пара в равновесии с жидкой / твердой водой.)

  Газовые элементы

  При комнатной температуре и атмосферном давлении одиннадцать химических элементов существуют в виде газов.

  Благородные газы

  Шесть из них — благородные газы, существующие в виде отдельных атомов: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон.

  Двухатомные газы

  Пять существуют в виде двухатомных молекул: H ₂ , N ₂ , O ₂ , F ₂ и Cl ₂ .

  Воздух

  Воздух представляет собой смесь газов. В составе сухого воздуха более 99,9% составляют три элемента: N ₂ , O ₂ и Ar.

  Законы о газе

  Идеальные газы
  Отношение между количеством молей газа и его давлением, объемом и температурой можно рассчитать, используя закон идеального газа:

  PV = nRT

  P — давление в паскалях
  V — объем, м ³
  n — количество молей
  R — постоянная идеального газа = J K ^-1 моль ^-1
  T — температура в K

  Уравнение также можно использовать с другими единицами измерения.

  Реальные газы
  Закон идеального газа основан на предположении, что частицы газа не имеют объема и не притягиваются и не отталкиваются друг от друга.Он наиболее точен для газов при низком давлении. При более высоких давлениях можно использовать другие уравнения, например уравнение Ван-дер-Ваальса:

  (P + ан ² / V ² ) (V — nb) = nRT

  a и b — константы, которые меняются в зависимости от газа.

  
  

  Свойства газов | Химия

  С 1924 года парад в честь Дня благодарения Macy’s раз в год проходит через 2,5 мили Нью-Йорка. Более трех миллионов человек собираются, чтобы насладиться шумными марширующими оркестрами, посмеяться над сотнями клоунов и полюбоваться гигантскими воздушными шарами, парящими над парадом.Созданный так, чтобы выглядеть как герои мультфильмов, такие как Снупи (рис. 1), каждый массивный воздушный шар, наполненный гелием, нуждается в 90 операторах, чтобы безопасно буксировать его через парад.

  Рис. 1 : Воздушный шар Снупи на параде в честь Дня благодарения Macy’s 2008 года в Нью-Йорке. image © Бен В. (https://www.flickr.com/photos/wlscience/)

  На первый взгляд газообразный гелий внутри этих воздушных шаров кажется очень отличным от воздуха за их пределами.Во-первых, воздушные шары были бы намного менее впечатляющими, если бы они были наполнены воздухом — вместо того, чтобы парить над парадом, их бы тащили по земле. С другой стороны, в то время как каждый, кто наслаждается парадом, должен дышать воздухом, чтобы выжить, им следует дышать гелием, только если они хотят писклявого голоса. Даже на молекулярном уровне воздух и гелий различны: воздух — это смесь азота, кислорода и других газов, а гелий — это единый газ.

  Но гелий и воздух имеют много общего друг с другом, и даже с такими веществами, как смертоносный угарный газ и легковоспламеняющийся водород.При стандартной температуре и давлении все эти вещества являются газами, одним из обычных состояний материи (см. Наш модуль «Состояния материи» для получения дополнительной информации). Все газы обладают общими физическими свойствами. Как и жидкости, газы свободно текут, заполняя контейнер, в котором они находятся. Но в то время как жидкости имеют определенный объем, газы не имеют ни определенного объема, ни формы. В отличие от жидкостей и твердых тел, газы обладают высокой сжимаемостью.

  Эти общие свойства связаны с уникальной характеристикой газов: молекулы газа расположены невероятно далеко друг от друга и редко взаимодействуют друг с другом.В твердых телах силы притяжения и отталкивания между молекулами — межмолекулярные силы — настолько сильны, что удерживают твердое тело в фиксированной форме и размере, как это обсуждается в нашем модуле «Свойства твердых тел». В жидкостях межмолекулярные силы слабее, и молекулы жидкости могут перемещаться друг вокруг друга. Но молекулы жидкости все еще достаточно близки, чтобы межмолекулярные силы воздействовали на соседние молекулы (см. Наш модуль «Свойства жидкостей»). Молекулы газа так далеко друг от друга, что межмолекулярные силы незначительны.

  Поскольку молекулы газа не взаимодействуют друг с другом, газы не существуют в отличие от различных типов, таких как жидкости и твердые тела. Различные типы жидкостей и твердых тел (например, молекулярные и сетчатые твердые тела) обладают свойствами, отражающими уникальные способы взаимодействия их молекул. В результате у всех газов есть общие черты. Мы можем понять, как ведет себя любой газ — будь то гелий или окись углерода, — если понять законы, управляющие поведением газа.

  Газовые законы

  За последние четыре столетия ученые провели множество экспериментов, чтобы понять общее поведение газов. Они заметили, что физическое состояние газа — его состояние — зависит от четырех переменных: давления ( P ), объема ( V ), температуры ( T ) и количества ( n , в молях; см. модуль Крот: его история и использование для получения дополнительной информации).Отношения между этими переменными теперь известны как законы газа, которые описывают наши текущие знания о том, как газы ведут себя на макроскопическом уровне.

  Но взаимосвязь, лежащая в основе газовых законов, сначала не была очевидной — они были обнаружены многими учеными, которые исследовали и проверяли свои идеи о газах в течение многих лет.

  Давление газа

  Теперь мы понимаем, что воздух — это газ, состоящий из физических молекул (для получения дополнительной информации см. Наш модуль по теории атома).Когда эти молекулы перемещаются внутри контейнера, они оказывают на контейнер силу, известную как давление, когда они рикошетируют от его стенок. Благодаря такому поведению мы можем надувать автомобильные шины, резиновые плоты и воздушные шары Macy’s Day Parade газом. Однако идея о том, что воздух — это вещество, состоящее из молекул, оказывающих давление, была странной идеей для ученых до 17 века. Наряду с огнем, водой и землей основным веществом обычно считался воздух, а не вещество, состоящее из чего-то другого.(Дополнительную информацию об этой концепции см. В модуле «Ранние идеи о материи: от Демокрита до Дальтона».)

  Однако в 1644 году итальянский математик и физик Евангелиста Торричелли выдвинул странную идею. В письме своему коллеге-математику Торричелли описал, как он наполнил длинную стеклянную трубку ртутью. Когда он запечатал один конец и перевернул трубку в таз, в таз попало только немного ртути. Остальная часть ртути осталась в трубке, заполнив ее до высоты примерно 29 дюймов или 73.6 сантиметров (рисунок 2). Торричелли предположил, что именно вес воздуха, который давил на ртуть в резервуаре, заставлял жидкость подниматься в трубку (это было одно из первых известных устройств, которые мы теперь называем барометрами).

  Рисунок 2 : Евангелиста Торричелли экспериментирует с ртутной трубкой и изобретает барометр. (Изображение из L’Atmosphere , опубликованного в 1873 году.)

  Ученый-иезуит Франциск Линус имел другое представление о том, что удерживает ртуть в трубке. Он предположил, что ртуть поднимается «канатиками» — невидимым веществом, которое материализуется, чтобы предотвратить образование вакуума между ртутью и запечатанной крышкой пробирки.

  Британский ученый Роберт Бойль с этим не согласился и провел эксперимент, чтобы опровергнуть идею Линуса о канатике. Работая с английским физиком Робертом Гуком, Бойль сделал длинную стеклянную трубку, изогнутую как трость, и запечатал короткую ножку трости.Положив изгиб на землю так, чтобы оба конца были направлены вверх, Бойль налил ровно столько ртути, чтобы серебряная жидкость заполнила изгиб и поднялась на одинаковую высоту в каждой ноге. Этот воздух застрял в герметичной короткой ножке.

  Затем Бойль налил еще ртути и с «восторгом и удовлетворением» заметил, что воздух, захваченный герметичным коротким концом, поддерживает столб ртути высотой 29 дюймов (73,6 см) в длинной ножке — такой же высоты, что и ртуть. достигнута в барометре Торричелли.Однако, поскольку на длинной ноге не было колпачка, не могло быть семенного канатика, вытягивающего лишнюю ртуть. Бойль предположил, что давление воздуха (которое он назвал «пружиной»), должно быть, подтолкнуло ртуть вверх на эти 29 дюймов.

  Чтобы лучше понять давление воздуха, Бойль налил больше ртути в изогнутую трубку. Он записал высоту столбика ртути в длинной ноге и высоту захваченного воздуха в короткой ноге.После многократного повторения этих шагов Бойль смог наблюдать взаимосвязь между высотой захваченного воздуха — его объемом — и высотой растущего столбика ртути — показателем давления в трубке. Хотя во времена Бойля ученые, как правило, не отображали данные в графиках, мы можем лучше всего увидеть эту взаимосвязь, построив график данных Бойля (рис. 3).

  Рис. 3 : График данных Роберта Дойла, записанный им во время эксперимента с ртутью и воздухом в стеклянных пробирках.image © Krishnavedala

  Закон Бойля

  Данные Бойля показали, что когда воздух сжимается до половины своего первоначального объема, его давление удваивается. В 1661 году Бойль опубликовал свой вывод о том, что объем воздуха обратно пропорционален его давлению. Это наблюдение о поведении воздуха — и, следовательно, о поведении газа — является важной частью того, что мы теперь называем законом Бойля.

  Закон Бойля гласит, что пока температура поддерживается постоянной, объем ( V ) фиксированного количества газа обратно пропорционален его давлению ( P ) (Рисунок 4):

  Уравнение 1a

  Рис. 4 : Закон Бойля гласит, что до тех пор, пока температура поддерживается постоянной, объем фиксированного количества газа обратно пропорционален давлению, оказываемому на газ.

  Закон Бойля можно также записать как:

  Уравнение 1b

  Для фиксированного количества газа при фиксированной температуре эта константа будет такой же, даже если давление и объем газа изменятся с ( P ₁ , V ₁ ) на ( P ₂ , V ₂ ), поскольку объем уменьшается с увеличением давления.Следовательно, P ₁ x V ₁ должно равняться константе, а P ₂ x V ₂ также должно быть равно константе. Поскольку оба они равны одной и той же константе, давление и объем газа в двух разных условиях связаны следующим образом:

  Уравнение 2

  Возвращаясь к гелиевому шару в форме Снупи, закон Бойля означает, что если вы погрузите шар глубоко под океан, бедный Снупи съежится из-за очень высокого давления и гелий значительно уменьшится в объеме.И если вы возьмете воздушный шар на вершину Эвереста, Снупи станет еще больше (и может даже лопнуть!), Потому что атмосферное давление низкое, а гелий увеличится в объеме.

  Контрольная точка понимания

  Какие две переменные, описывающие состояние газа, обратно связаны согласно закону Бойля?

  Закон Чарльза

  Спустя более века после работы Бойля ученые выяснили еще одно важное поведение воздуха: воздух расширяется при нагревании, а горячий воздух поднимается над более холодным воздухом.Воспользовавшись таким поведением воздуха, французские братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьен Монгольфье запустили первый успешный воздушный шар в Париже в 1783 году.

  Воздушный шар Монгольфье очаровал Жака-Александра-Сезара Шарля, француза-самоучки. ученый, интересующийся воздухоплаванием. У него была идея, как сделать воздушный шар еще лучше. Знакомясь с современными химическими исследованиями, Чарльз знал, что водород намного легче воздуха.В 1783 году Чарльз построил и запустил первый водородный шар (см. Рисунок 4, где показан пример запуска воздушного шара). Позже в том же году он стал первым человеком, который полетел на водородном воздушном шаре, который поднялся на высоту почти 10 000 футов над Землей.

  Рисунок 4 : Жак Шарль и Николя Мари-Ноэль Робер, стоящие на своих наполненных водородом воздушном шаре, размахивая флагами, начинают свое восхождение в Париже.Тысячи зрителей собрались на переднем плане, чтобы стать свидетелями первого полета пилотируемого газового шара.

  Чарльзу очень повезло, что он выжил, путешествуя на водородном воздушном шаре: 6 мая 1937 года 36 человек погибли, когда дирижабль «Гинденбург», наполненный легковоспламеняющимся водородом, загорелся и упал на землю. Воспламеняющийся газообразный водород дирижабля мог воспламениться от удара молнии или искры от статического электричества, и огонь со взрывом распространился по кораблю за считанные секунды.

  Хотя Чарльз больше никогда не летал на воздушном шаре, он оставался очарованным газами внутри воздушных шаров. В 1787 году Чарльз провел эксперименты, сравнивая поведение воздушных шаров, наполненных разными газами, при нагревании. Интересно то, что он обнаружил, что воздушные шары, наполненные такими разными газами, как кислород, водород и азот, расширяются на одинаковую величину при повышении их температуры от 0 до 80 ° C. Однако Чарльз не опубликовал свои выводы. Мы знаем о его экспериментах только потому, что они были упомянуты в работе другого французского химика и воздухоплавателя Жозефа-Луи Гей-Люссака.

  В 1802 году Гей-Люссак опубликовал свои результаты аналогичных экспериментов, сравнивающих девять различных газов. Как и Шарль, Гей-Люссак пришел к выводу, что общим свойством всех газов было увеличивать свой объем на одну и ту же величину, когда их температура повышалась на один и тот же градус. Гей-Люссак любезно дал Чарльзу кредит на то, что он первым наблюдал это обычное поведение газа.

  Эта взаимосвязь между объемом газа (V) и абсолютной температурой (T, в Кельвинах; чтобы узнать больше об абсолютной температуре, см. Наш модуль температуры) теперь известна как закон Чарльза.Закон Чарльза гласит, что когда давление поддерживается постоянным, фиксированное количество газа линейно увеличивает свой объем с увеличением его температуры (рис. 5):

  Уравнение 3a

  Рисунок 5 : Закон Чарльза гласит, что когда давление поддерживается постоянным, фиксированное количество газа линейно увеличивает свой объем по мере увеличения его температуры.

  Закон Чарльза также можно понять как:

  Уравнение 3b

  Для фиксированного количества газа при фиксированном давлении эта константа будет такой же, даже если объем и температура газа изменится с ( V ₁ , T ₁ ) на ( V ₂ , T ₂ ). Следовательно, V ₁ / T ₁ должно равняться константе, а V ₂ / T ₂ также должно равняться константе.В результате температура и объем газа в различных условиях связаны следующим образом:

  Уравнение 4

  Это означает, что если мы доставим воздушный шар Снупи к Северному полюсу, воздушный шар сожмется по мере охлаждения гелия и уменьшения его объема. Однако, если мы отправим воздушный шар на горячий тропический остров и температура гелия повысится, гелий увеличится в объеме, расширив воздушный шар.

  Контрольная точка понимания

  Когда разные газы нагреваются на одинаковое количество градусов, их объем будет

  .

  Закон Авогадро

  После работы над законом Шарля Гей-Люссак сосредоточился на выяснении того, как газы реагируют и объединяются. В 1808 году он заметил, что многие газы объединяют свои объемы в простых целочисленных отношениях.Хотя сейчас мы понимаем, что объемы газов объединяются в целочисленных отношениях, потому что именно так реагируют молекулы газа, Гей-Люссак не предложил этого объяснения. Вероятно, это произошло потому, что идея целочисленных молекулярных комбинаций только недавно была предложена Джоном Далтоном, который был научным соперником Гей-Люссака. (Для дальнейшего изучения того, как реагируют молекулы газа, см. Наш модуль «Химические уравнения»).

  Итальянский математик Амедео Авогадро понял, что идеи Далтона и Гей-Люссака дополняют друг друга.Заявление Гей-Люссака о том, что объемы газа, объединенные в целочисленных отношениях, напоминают утверждение Дальтона о том, что атомы объединяются в целочисленных отношениях с образованием молекул. Авогадро рассуждал, что объем газа должен зависеть от количества его молекул. В 1811 году Авогадро опубликовал свою гипотезу о том, что одинаковые объемы разных газов содержат одинаковое количество молекул.

  Гипотеза Авогадро была новаторской, хотя в значительной степени игнорировалась. Математик редко общался с другими учеными, и он опубликовал свою гипотезу с математическими выражениями, которые были незнакомы химикам.Он также не публиковал экспериментальных данных, подтверждающих свою гипотезу.

  Прошло 47 лет, прежде чем гипотеза Авогадро получила широкое признание. В 1858 году бывший ученик Авогадро, итальянский химик Станислао Канниццаро, опубликовал влиятельную работу по теории атома. Эта работа основывалась на гипотезе Авогадро и представляла экспериментальные данные, подтверждающие эту гипотезу.

  Закон Авогадро основан на гипотезе Авогадро.Закон Авогадро гласит, что при постоянном давлении и температуре объем газа ( V ) прямо пропорционален количеству молекул ( n , в молях) (Рисунок 6):

  Уравнение 5

  Рисунок 6 : Закон Авогадро гласит, что при постоянном давлении и температуре объем газа прямо пропорционален количеству молекул.

  Мы знаем, что воздушный шар Снупи, наполненный гелием, будет парить над парадом, в то время как такой же воздушный шар, наполненный воздухом, будет тянуться по земле. Хотя гелий и воздух во многом различаются, закон Авогадро означает, что если мы сопоставим количество молекул гелия и количество молекул воздуха, необходимых для надувания одного и того же воздушного шара Снупи, мы обнаружим, что числа совпадают.

  Контрольная точка понимания

  Согласно закону Авогадро, 1 литр токсичного газообразного оксида углерода и 1 литр легковоспламеняющегося газообразного водорода имеют одно и то же:

  Уравнение идеального газа

  Поскольку газы имеют общее поведение, описываемое газовыми законами, мы можем понять и предсказать поведение реальных газов с помощью концепции идеального газа — теоретического идеализированного газа, который всегда ведет себя в соответствии с уравнением идеального газа.

  Уравнение идеального газа выводится из законов газа. Это уравнение описывает отношения между всеми переменными, рассматриваемыми в газовых законах: давлением ( P ), объемом ( V ), количеством ( n , в молях) и абсолютной температурой ( T , в Кельвинах). ). Вместе с газовой постоянной R эти переменные объединяются в уравнение идеального газа:

  Уравнение 6

  Используя уравнение идеального газа, мы можем решить любую из неизвестных переменных, если мы знаем другие.Значение R зависит от единиц, используемых для других переменных (Таблица 2).

  Таблица 2: Значения газовой постоянной R для различных единиц измерения.

  Шт.	R Значение
  кал. K -1 моль -1	1.9872
  Дж К -1 моль -1	8,3145
  л атм K -1 моль -1	0,0821
  л Торр K -1 моль -1	62.364
  Па · м 3 K -1 моль -1	8,3145

  Закон идеального газа предполагает, что молекулы идеального газа не имеют объема и не испытывают межмолекулярного притяжения или отталкивания. Но молекулы реального газа действительно имеют конечный объем и часто (очень мало) взаимодействуют друг с другом.Тем не менее, поведение и состояние реального газа часто можно предсказать из уравнения идеального газа, особенно при стандартной температуре и давлении. В большинстве случаев разница между поведением реального и идеального газа настолько мала, что мы можем использовать уравнение идеального газа для реальных газов.

  В конце этого модуля мы рассмотрим несколько условий, при которых реальный газ ведет себя не так, как идеальный газ.

  Контрольная точка понимания

  Молекулы идеального газа имеют

  Закон комбинированного газа

  Закон идеального газа также полезен в ситуациях, когда количество, n , газа фиксировано, но его давление, объем и температура изменяются.Используя закон идеального газа, мы можем связать значения этих трех переменных в разных условиях. Для этого мы должны сначала изменить уравнение идеального газа так, чтобы три переменные равнялись nR :

  Уравнение 7a

  Уравнение 7b

  Это соотношение называется законом комбинированного газа.Поскольку nR является константой, мы можем связать начальные (P ₁ , V ₁ , T ₁ ) и конечные условия (P ₂ , V ₂ , T ₂ ) газ вроде этого:

  Уравнение 8

  Пример задачи с использованием уравнения идеального газа

  С 1987 по 2012 год подушки безопасности (рис. 6) спасли почти 37 000 жизней американцев в автокатастрофах.Подушки безопасности спасают жизни, потому что, когда автомобиль резко останавливается во время аварии, датчик запускает химическую реакцию с выделением газообразного азота. Газообразный азот надувает подушку безопасности, которая, по сути, образует большую подушку между водителем и рулевым колесом. Подушка распределяет силу удара, помогая снизить тяжесть травм водителя.

  Чтобы подушка безопасности работала, она должна наполняться азотом невероятно быстро — в течение 40 миллисекунд после столкновения.Чтобы 60-литровая цилиндрическая подушка безопасности работала должным образом, газообразный азот должен достигать давления 2,37 атм. Сколько молей азота необходимо при температуре 25 ° C для создания давления в воздушной подушке?

  Мы можем выяснить это, используя уравнение идеального газа. Сначала мы перечисляем известные нам значения и преобразуем их так, чтобы они имели те же единицы, что и газовая постоянная, R (0,0821 л-атм / моль-К).

  Т = 25∘С = (25 + 273) К = 298 К

  Затем мы изменим уравнение идеального газа, чтобы найти количество молей, n :

  Наконец, мы решаем количество молей азота для создания давления в воздушной подушке:

  п = (2.37 атм) × (60 л) (0,0821 л ⋅ атм моль ⋅ K) × (298 K)

  Отклонения от поведения идеального газа

  Низкая температура

  Реальные газы часто отклоняются от идеальных газов, когда их температура становится низкой, особенно когда она близка к тому месту, где газ может претерпеть фазовый переход в жидкую форму.Когда температура газа понижается, его молекулы движутся медленнее. Эти более медленные молекулы менее способны преодолевать даже слабые межмолекулярные силы в газе.

  Это означает, что когда молекула газа вот-вот ударится о стенку контейнера, очень маленькое притяжение, которое она испытывает к близлежащим молекулам газа, снижает ее воздействие и давление, которое она оказывает на контейнер. Следовательно, реальный газ при низкой температуре оказывает более низкое давление в контейнере (рис. 7) по сравнению с идеальным газом.

  Рис. 7 : Настоящий газ при низкой температуре оказывает более низкое давление, чем предполагалось, из-за притяжения между молекулами газа.

  Высокое давление

  Под высоким давлением реальный газ часто отклоняется от идеального, потому что молекулы реального газа действительно имеют объем и притягиваются друг к другу.

  Когда реальный газ находится под высоким давлением, его молекулы вытесняются в меньший объем. Этот меньший объем уменьшает количество свободного пространства, по которому молекулы должны перемещаться (рис. 8). Объем пространства, занимаемого молекулами газа по сравнению с общим пространством в контейнере, — относительный объем молекул — становится больше.

  Рис. 8 : Под высоким давлением реальный газ имеет больший объем, чем предполагалось, из-за объема содержащихся в нем молекул.

  Это означает, что при высоком давлении реальный газ имеет больший объем, чем идеальный газ, потому что молекулы идеального газа не имеют объема.

  Кроме того, когда молекулы реального газа теснятся друг к другу, межмолекулярные силы могут иметь большее влияние на поведение молекул. Межмолекулярные силы притяжения притягивают молекулы друг к другу, что замедляет молекулы и снижает их влияние на стенки контейнера.Следовательно, когда он находится под высоким давлением, реальный газ имеет немного более низкое давление, чем идеальный газ.

  Контрольная точка понимания

  При низких температурах идеальный газ в баллоне действует на _____ больше, чем настоящий газ.

  Заключение

  Характеристики газов влияют на многие важные вещи, от атмосферы Земли до подушек безопасности и того, как мы дышим.Между вдохами давление воздуха внутри наших легких такое же, как атмосферное давление вокруг нас. Когда мы вдыхаем и используем грудную клетку и диафрагму для расширения объема наших легких, давление воздуха уменьшается, и внешнее давление заставляет воздух внутри наших легких до тех пор, пока давление снова не станет прежним, тем самым наполняя легкие кислородом, необходимым для выживания.

  В этом модуле мы сосредоточились на общих свойствах газов и исследовали, как эти свойства соотносятся с общим набором поведения, называемым газовыми законами.Мы также получили представление об уравнении идеального газа и о том, когда это уравнение можно — и нельзя — использовать для предсказания поведения реальных газов. В других модулях мы исследуем свойства твердого и жидкого состояний вещества и дополнительно исследуем молекулярные объяснения поведения газа с помощью кинетической молекулярной теории.

  Сводка

  Этот модуль описывает свойства газов и исследует, как эти свойства соотносятся с общим набором поведения, называемым газовыми законами.Обзор 400-летних исследований с акцентом на закон Бойля, закон Чарльза и закон Авогадро показывает развитие нашего понимания поведения газа. Модуль представляет уравнение идеального газа и объясняет, когда это уравнение можно — а когда нельзя — использовать для прогнозирования поведения реальных газов.

  Ключевые понятия

  • В отличие от твердых тел или жидкостей, молекулы в газе очень далеко друг от друга и редко взаимодействуют друг с другом, поэтому газы, состоящие из разных молекул, имеют схожее поведение.

  • Газовые законы описывают отношения между температурой, давлением, объемом и количеством газа. Эти законы были выявлены в экспериментах, проведенных несколькими учеными на протяжении четырех столетий.

  • Поскольку газы имеют общее поведение, поведение реального газа при заданном давлении ( P ), абсолютной температуре ( T ), объеме ( V ) и количестве ( n , в молях) может часто предсказывается уравнением идеального газа, PV = nRT , которое идеально описывает поведение идеализированного газа.

  • Поведение реальных газов отличается от поведения идеальных газов при очень низких температурах и высоких давлениях.

  • Ссылки

  • Ашкенази Г., Джеймс С.Г. и Джейсон Д.Х. (2008). Сходство и различие в поведении газов: интерактивная демонстрация. Journal of Chemical Education, 85 (1): 72.

  • Белл, W.L. (1990). Химия подушек безопасности. Журнал химического образования, 67 (1): 61.
  • Кисть, С. (1999). Оводы и гении в истории теории газа. Synthese, 119 (1): 11-43.
  • Корнели-Мосс, К. (1995). Кинетическая теория газов. Журнал химического образования, 72 (8): 715.
  • Крейн, Х.Р. (1985). Подушка безопасности: упражнение по законам Ньютона. Учитель физики, 23 (9): 576-594.
  • Крисуэлл, Б. (2008). Преподавание гипотезы Авогадро и помощь студентам по-новому взглянуть на мир. Журнал химического образования, 85 (10): 1372.
  • Гей-Люссак, Ж. Л. (1802). Расширение газов под действием тепла. Annales de Chimie , 43.
  • Джунта, Си Джей (2001). Использование истории для обучения научному методу: роль ошибок. Журнал химического образования, 78 (5): 623.
  • Гоф, Дж. Б. (1979). Карл Неизвестный. Isis, 70 (4): 576-579.
  • Ховард, И. (2001). S означает энтропию. U — энергия. О чем думал Клаузиус? Журнал химического образования, 78 (4): 505.
  • Дженсен, В. (2003). Универсальная газовая постоянная R. Journal of Chemical Education, 80 (7): 731.
  • ——. (2007). Как и когда имя Авогадро стало ассоциироваться с Числом Авогадро? Журнал химического образования, 84 (2): 223.
  • Кауфман, Г. (1991). Sunto di un curso di filosofia chimica (Канниццаро, Станислао). Журнал химического образования, 68 (10): A266.
  • Ложье А. и Гараи Дж. (2007). Вывод закона идеального газа. Журнал химического образования, 84 (11): 1832.
  • Липелес, E.S. (1983). Химический вклад Амадео Авогадро. Журнал химического образования, 60 (2): 127.
  • Мадлунг, А. (1996). Химия, лежащая в основе подушки безопасности: высокие технологии в химии на первом курсе. Журнал химического образования, 73 (4): 347.
  • Невилл, Р.Г. (1962). Открытие закона Бойля, 1661-62. Журнал химического образования, 39 (7): 356.
  • Партингтон, Дж.Р. (1950). Дж. Л. Гей-Люссак (1778-1850). Природа 165 (4201): 708.
  • Szabadváry, F. (1978). Жозеф Луи Гей-Люссак (1778-1850) и аналитическая химия. Таланта, 25 (11-12): 611.
  • Вест, Дж. Б. (1999). Оригинальное представление закона Бойля. Журнал прикладной физиологии, 87 (4): 1543-1545.
  • ——. (2005). Знаменательная книга Роберта Бойля 1660 года с первыми экспериментами с разреженным воздухом. Журнал прикладной физиологии, 98 (1): 31-39.
  • ——. (2014). Роберт Гук: ранний респираторный физиолог, эрудит и гений механики. Physiology (Bethesda), 29 (4): 222-233.
  • Whitaker, R.D. (1979). Раннее развитие кинетической теории. Журнал химического образования, 56 (5): 315.

  Меган Картрайт, доктор философии, Энтони Карпи, доктор философии «Свойства газов» Visionlearning Vol. ЧЭ-3 (9), 2016.

  Законы о газе — Химический колледж

  Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

  Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

  Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

  Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

  Вы должны включить следующее:

  Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

  Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

  Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
  101 S. Hanley Rd, Suite 300
  St. Louis, MO 63105
  

  Или заполните форму ниже:

  .

  No related posts.