V. PLYNY

IDEÁLNÍ PLYN:   molekuly zanedbatelné velikosti   síla mezi molekulami zanedbatelná   molekuly se chovají jako dokonale pružné koule Pro ideální plyn platí stavová rovnice. Pozn.: V blízkosti zkapalnění (velké P, nízké T) plyn není ideální a používá se modifikovaná stavová rovnice.

STAVOVÁ ROVNICE p * V = n * R * T kde :p – tlak V – objem n – látkové množství T – teplota; je vždy v K; T [K] = t [ o C] + 273,15 pro 1 vzorek plynu za různých podmínek: R – molární plynová konstanta

SMĚS nereagujících PLYNŮ Všechny plyny se chovají při změně T, p, V stejně (je jedno, zda jsou molekuly plynu stejné). Tzn. směs plynů se chová jako samostatný plyn. a) parciální tlak Obr.1 dostaneme: 1dm 3 N 2 p N2 = 50kPa 1dm 3 O 2 p O2 = 30kPa 1dm 3 N 2 +O 2 p = p N2 + p O2 = 80 kPa parciální tlaky

Parciální tlak p N2 je tlak, který by dusík měl, kdyby byl v celém objemu V sám a platí (viz též Obr. 1 výše): p N2 * V = n N2 * R * T p N2 + p O2 = p analogicky: Parciální objem V N2 je objem, který by dusík zaujímal, kdyby byl za tlaku p sám a platí: p * V N2 = n N2 * R * T V N2 + V O2 = V

Př.1/V: Použitá sprejová lahvička od laku na vlasy obsahuje jen zbytek hnacího plynu. Plyn má teplotu -10 o C. Lahvičku hodíme do ohně, jehož teplota je 490 o C. Kolikrát vzroste tlak plynu v lahvičce? T 1 = -10 o C + 273,15 = 263,15 K T 2 = 490 o C + 273,15 = 763,15 K V 1 = V 2 p 2 / p 1 = ? Tlak plynu vzrostl 2,9 krát (p 2 = 2,9 p 1 ).

Př.2/V: Kolik kg vodíku je v plynojemu o objemu 800m 3 při 20 o C a 0,1MPa? H2H2 V = 800 m 3 ; T = ,15 = 293,15 K; p = 0,1 MPa = 0,1 * 10 6 Pa M H2 = 2 * M(H) = 2 g.mol -1 V plynojemu je 65,7 kg vodíku. m H2 = ? ?

Př.3/V: Ze Spolany Neratovice unikl za bezvětří při 25 o C a 100kPa chlor. Bude stoupat či držet se při zemi ? (Jaká je hustota chloru při těchto podmínkách?) T = 25 o C + 273,15 = 298 K; p = 100 kPa; Cl 2 ;  = ?  vzduchu ~ 1,2 kg.m -3 Chlor je těžší než vzduch, bude se držet u země (jed !). ρ Cl2 > ρ vzduchu

Př.4/V: Za bezvětří unikl z továrny jedovatý plyn methylizokyanát CH 3 CNCO. Bude se držet při zemi či unikne nahoru? Pozn.: Pro jednoduchost plyn označne MIK. M MIK = 69 g.mol > 1 Hustota methylizokyanátu je větší než hustota vzduchu, proto se bude plyn držet u země ( jed ! ). z př.3/V: M vzduchu = 29 g.mol -1

Př.5/V: V nevětrané kuchyňce o podlahové ploše 5,6 m 2 a výšce 2,5 m unikl při 30 o C a 95kPa zemní plyn (metan CH 4 ). Ten je ve směsi se vzduchem explozivní při koncentraci větší než 4,9 objemových %. Jaká nejmenší hmotnost uniklého plynu může způsobit explozi? Nejmenší objem, který způsobí explozi, je 4,9 obj. % (ze zadání) směs plynů (methan + vzduch) Výpočet objemu kuchyňky: 14 m 3 ……………100 % x m 3 ………………4,9 % Nejmenší objem, který způsobí explozi, je 0,69 m 3. (otázka ale nebyla na objem, nýbrž na hmotnost – nutno přepočíst přes stav. rci)

Nejmenší hmotnost uniklého metanu, která může způsobit explozi, je 416,3 g. Přepočet objemu metanu CH 4 na jeho hmotnost: m CH4 = ?; V CH4 = 0,69 m 3 ; p = 95 kPa = Pa; T = 30 o C + 273,15 = 303,15K; M CH4 = 16 g.mol -1 ?

Př.6/V: V nevětraném chatovém přístěnku o podlahové ploše 3,5m 2 a výšce 1,5 m uniklo v noci při 10 o C a 100kPa špatně uzavřeným ventilem bomby 300g propanu C 3 H 8. Propan je při vyšším obsahu než 1,9 objem. procent ve směsi se vzduchem výbušný. Co se stane, když ráno v přístěnku škrtneme sirkou? Jestliže bude φ C3H8 větší než φ expl (ze zadání 0,019) DOJDE K VÝBUCHU směs plynů (propan + vzduch) Výpočet objemu přístěnku:

0,030 > 0,019 → proto DOJDE K VÝBUCHU. Výpočet objemu propanu C 3 H 8 : m C3H8 = 300g; p = 100 kPa = Pa; T = 10 o C + 273,15 = 283,15K; M C3H8 = 44 g.mol -1 ?