про - дійсна густина газової суміші при н.у. (То=273 К; ро=101,325 кПа).
При визначенні відносної щільності газів і парів нафтопродуктів (D) в якості стандартного речовини береться повітря при нормальних умовах (Т=273 К, р=101,325 кПа). Відношення маси газу mгаз.см. до маси повітря mвозд., взятих в однакових обсягах і при тих же температурі і тиску, дає відносну щільність газу:.
Щільність будь-якого ідеального газу при нормальних умовах дорівнює його молярній масі, віднесеною до об'єму, що займаному 1 моль, тобто , Де? Газ.см.- Щільність газової суміші при н.у., 22,4 л - об'єм 1 моль газу (суміші газів) при н.у. (молярний об'єм). Тоді для відносної щільності газу (газової суміші) по повітрю (Dвозд (газ. См.)) Можна записати.
Визначимо абсолютну щільність суміші С2Н4 і С2Н2 зазначеного складу при умовах зберігання і відносну щільність газової суміші при н.у. по повітрю. Для розрахунків використовуємо висловлювання:
.
Для н.у.
.
з чого випливає, що розглянута газова суміш (С2Н4, С2Н2) при н.у. легший за повітря.
Відомо, що жоден термодинамічний параметр можна змінити, не торкнувшись один або два інших параметра, так як всі вони взаємопов'язані. Такий перехід називається ізопроцессамі. Принципи зміни всіх трьох термодинамічних параметрів задає рівняння стану.
Ізопроцесси підрозділяють на ізотермічні (Т=const), ізохорно (V=const), ізобарну (p=const).
При вивченні ізопроцессов отримують залежності (рис. 2), що відображають зміну термодинамічних параметрів.
Рис. 2. Залежність між обсягом V і тиском р в ізопроцессамі
Визначимо, який ізопроцессамі зображений на кожній ділянці графіка 1-4, а також зміна термодинамічних параметрів:
ділянка 1? 2: V=const, V не змінюється, р зростає, T зростає, що відповідає ізохорно нагріванню (, при V2=V1);
ділянка 2? 3: р=const, V зростає, Т зменшується, що відповідає Ізобаричний охолодженню (, при P2=P3);
ділянка 3? 4: V=const, p зменшується, Т зменшується, що відповідає ізохорно охолодженню (, V3=V4; виключаємо P3 з рівняння, отримуємо рівняння стану, що описує поведінку газу досліджуваної залежності або);
ділянка 4? 1: р=const, V зменшується, Т збільшується, що відповідає Ізобаричний нагріванню (, при P4=P1).
Для представлення циклу ізопроцессамі в координатах V=f (m) скористаємося рівнянням. Для ділянок:
1? 2: при V=const, m зростає, оскільки T зменшується, p зростає, Mср і R - постійні, отже, m пропорційна добутку р · V;
2? 3: при р=const, m зростає;
3? 4: при V=const, m не змінюється;
4? 1: при P=const, m зменшується;
Таким чином, залежність набуває вигляду:
Рис. 3. ізопроцессамі в координатах V=f (m)
Як відомо, при горінні протікають окислювально-відновні реакції. Для визначення окислювача і відновника в реакції повного згоряння етану С2Н4 запишемо рівняння процесу і визначимо ступеня окислення (С.О.) атомів в хімічних сполуках:
C2H4 + O2? CO2 + H2O
Для простих речовин ступінь окислення приймається рівною 0. Тому С.О. (О2)=0.
Для СО2 С.О. (С)=+4; С.О. (О)=- 2.
Для Н2О С.О. (Н)=+1; С.О. (О)=- 2.
етен
Таким чином, С.О. (С)=- 3 для всіх алканів.
У молекулі етена є два атома вуглецю зі С.О. (С)=- 3:
2С - 3 - 14? ? 2С + 4,
Дані процеси відносяться до процесів окислення, а вуглець є відновником в процесі горіння. Восстановитель завжди підвищує свій ступінь окислення.
О2 + 4? ? 2О - 2 - процес відновлення; кисень, що є складовою частиною повітря, є окислювачем. Окислювач завжди знижує свій ступінь окислення.
Визначимо стехіометричні коефіцієнти в рівнянні хімічної реакції з урахуванням однієї молекули вуглеводню, що бере участь в реакції і використовуючи зазначені процеси окислення і відновлення:
С - 3 + 7О2 - 28? + 28? ? 4С + 4 + 14о - 2, отримуємо C2H4 + 3O2? 2CO2 + 2H2O.
Як правило, окислювачем у процесах горіння на пожежі є кисень повітря. Тому для вирішення деяких практичних завдань протипожежного захисту необхідно знати кількість повітря, необхідний для повного згоряння одиниці кількості різних речовин і матеріалів (визначення кількості речовини, що може вигоріти до мимовільного потухання в замкнутому приміщенні, що містить заданий обсяг повітря).
Для алканів CnH2n + 2 стехіометричні коефіцієнти в реакції горіння в загальному вигляді, будуть наступними:
n + 2 + (1,5n + 0,5) O2? nCO2 + (n + H2O).
Для визначення об'єму повітря, необхідного для повного згоряння суміші газів при н.у., скористаємося наступними даними: C2H4 + 3O2? 2CO2 + 2H2O.
Реакція горіння етена: C2H4 + 3O2? 2CO2 + 2H2O.
