Шчыльнасць азоту

Азот - хімічны элемент перыядычнай сістэмы, пазначаецца літарай N і які мае парадкавы нумар 7. Існуе ў выглядзе малекулы N2, якая складаецца з двух атамаў. Гэта хімічнае рэчыва ўяўляе сабой бескаляровы, без паху і без густу газ, ён з'яўляецца інэртным пры стандартных умовах. Шчыльнасць азоту пры нармальных умовах (пры 0 ° C і ціску 101,3 кпа) роўная 1,251 г / дм3. Элемент ўваходзіць у склад атмасферы Зямлі ў колькасці 78,09% ад яе аб'ёму. Упершыню быў выяўлены як кампанент паветра шатландскім лекарам Даніэлем Резерфордом ў 1772 годзе.

Вадкі азот з'яўляецца крыягеннай вадкасцю. Пры атмасферным ціску ён кіпіць пры тэмпературы - 195,8 ° C. Таму яго можна захоўваць толькі ў ізаляваных сасудах, якімі з'яўляюцца сталёвыя балоны для звадкаваных газаў або посуд Дюара. Толькі ў гэтым выпадку яго можна захоўваць або транспартаваць без асаблівых страт з-за выпарэння. Як і сухі лёд (звадкаваны вуглякіслы газ, інакш званы вуглекіслата), вадкі азот выкарыстоўваецца ў якасці холадагенту. Акрамя таго, яго ўжываюць для криоконсервации крыві, палавых клетак (народкаў і яйкаклетак), а таксама іншых біялагічных узораў і матэрыялаў. Ён запатрабаваны і ў клінічнай практыцы, напрыклад, у крыятэрапіі ў выдаленні кісты і бародавак на скуры. Шчыльнасць вадкага азоту складае 0,808 г / см3.

Многія прамыслова важныя злучэння, такія, як азотная кіслата, аміяк, арганічныя нітраты (выбуховыя рэчывы, паліва) і цыяніды, ўтрымліваюць N2. Надзвычай моцныя сувязі элементарнага азоту ў малекуле выклікаюць цяжкасці для ўдзелу яго ў хімічных рэакцыях, гэтым тлумачыцца яго інэртнасць пры стандартных умовах (тэмпературы і ціску). У тым ліку і па гэтых прычынах N2 мае вялікае значэнне ў многіх навуковых і вытворчых сферах. Напрыклад, ён неабходны для падтрымання внутрипластового ціску пры здабычы нафты ці газу. Любое яго практычнае або навуковае ужыванняў патрабуе ведаць, якая будзе шчыльнасць азоту пры канкрэтным ціску і тэмпературы. З законаў фізікі і тэрмадынамікі вядома, што пры пастаянным аб'ёме з ростам тэмпературы будзе расці ціск і шчыльнасць газу, і наадварот.

Калі і навошта трэба ведаць шчыльнасць азоту? Разлік гэтага паказчыка ўжываецца пры праектаванні тэхналагічных працэсаў, якія праходзяць з ужываннем N2, у лабараторнай практыцы і на вытворчасці. Выкарыстоўваючы вядомае значэнне шчыльнасці газу, можна разлічыць яго масу ў пэўным аб'ёме. Напрыклад, вядома, што газ займае пры нармальных умовах аб'ём 20 дм3. У гэтым выпадку можна разлічыць яго масу: m = 20 • 1,251 = 25,02 г. Калі ўмовы адрозныя ад стандартных, і вядомы аб'ём N2 пры гэтых умовах, то спатрэбіцца спачатку знайсці (па даведніках) шчыльнасць азоту пры пэўным ціску і тэмпературы, а затым гэтую велічыню памножыць на аб'ём, займаны газам.

Падобныя разлікі праводзяць на вытворчасці пры складанні матэрыяльных балансаў тэхналагічных установак. Яны неабходныя для вядзення тэхналагічных працэсаў, выбару кантрольна-вымяральных прыбораў, разліку тэхніка-эканамічных паказчыкаў і іншае. Напрыклад, пасля прыпынку хімічнай вытворчасці ўсе апараты і трубаправоды павінны перад іх выкрыццём і высновай у рамонт прадзьмухвацца інэртным газам - азотам (ён самы танны і найбольш даступны ў параўнанні, напрыклад, з геліем ці аргонам). Як правіла, яны прадзьмухваюцца такой колькасцю N2, які ў некалькі разоў перавышае аб'ём апаратаў або трубаправодаў, толькі так можна выдаліць з сістэмы гаручыя газы і пары і выключыць выбух ці пажар. Плануючы аперацыі перад прыпыначным рамонтам, тэхнолаг, ведаючы аб'ём апаражняюцца сістэмы і шчыльнасць азоту, разлічвае масу N2, якая спатрэбіцца для прадзьмуху.

Для спрошчаных разлікаў, якія не патрабуюць дакладнасці, рэальныя газы прыраўноўваюць да ідэальным газам і ўжываюць закон Авагадра. Так як маса 1 моль N2 лікава роўная 28 грамам, а 1 моль любога ідэальнага газу займае аб'ём 22,4 літра, то шчыльнасць азоту будзе раўняцца: 28 / 22,4 = 1,25 г / л = 1,25 г / дм3. Гэты спосаб хуткага знаходжання шчыльнасці і ў дачыненні для любога газу, а не толькі N2. Яго часта выкарыстоўваюць у аналітычных лабараторыях.