Gasmenge berechnen?
Wie berechne ich die Notwendige Menge an Stickstoff, um einen 500L Behälter zu 100% mit Stickstoff zu füllen?
Spielt die O/N Konzentration der Luft da eine Rolle?
Der Versuch wird lediglich Theroretisch durchgeführt.
8 Antworten
In der Luft ist auch ca. 1 % Argon. Selbst wenn du allen Sauerstoff entfernst, hast du keinen reinen Stickstoff.
Einfacher ist es, du kaufst Stickstoff in der Flasche.
1 Mol Stickstoff nimmt bei Normbedingungen ein Volumen von 22,4 l ein und hat eine Masse von 28 g. Der Rest ist Dreisatz.
die O/N konzentration ändert sich doch beim transport in den (zwangsweise mit Luft gefüllten) behälter
> einen 500L Behälter zu 100% mit Stickstoff zu füllen?
Wenn Du es geschickt anstellst, brauchst Du genau 500 l. "Geschickt anstellen" heißt, irgendwie dafür zu sorgen, dass der einströmende Stickstoff die Luft verdrängt, ohne sich mit ihr zu vermischen.
Wenn Du dagegen ohne zusätzliche Vorkehrungen Stickstoff einfüllst, wirst Du nie die 100% erreichen. Du kannst dann höchstens fragen, wieviel Stickstoff Du brauchst, um z.B. 99,9 % Stickstoff zu erreichen.
Das wären dann 0,5% Restluft, und man könnte die Stickstoffmenge errechnen, die Du brauchst, unter der Annahme, dass sich der einströmende Stickstoff perfekt mit dem Gas im Ballon vermischt.
Soviel zur Theorie. In der Praxis wird man nicht rechnen - siehe die Antwort von cg1967.
Für einen Druck von 1 bar im Ballon und der Annahme eines idealen Gases (was für Luft bei niedrigen Drücken gängig ist) kannst du mittels idealer Gasgleichung rechnen. p V = n R T
Der Ballon ist also zum Anfang mit 500 L = 0,5 cubicmeter Luft gefüllt, entsprechend für die Annahme von Luft aus Stickst. Und Sauerst. Verhältnis von 79% Stickstoff und 21 % Sauerstoff. Für ideale Gase entspricht der Stoffmengenanteil dem Volumenanteil.
Am Anfang haben wir im Ballon also:
0,395 cubicmeter Stickstoff
0.105 cubicmeter Sauerstoff
Um vollständig den Ballon mit Stickstoff zu füllen sind also weitere 0.105 cm Stickstoff nötig.
p V / T R = n
100000 Pa * 0.105 cubicmeter / 298 K * 8.314 J / mol K = 4.238 mol Stickstoff
Bezogen auf Atmosphärendruck und Raumtemperatur.
Ich denke der Lehrer möchte nur eine Verständnisaufgabe zum idealen Gasgesetz. Reines Bilanzieren denke ich mal.
Man benötigt exakt 500 L Stickstoff. Das kann man nun nach Belieben umrechnen. Dabei benötigt man allerdings noch Angaben zu Druck und Temperatur und vor allen Dingen in welcher Einheit diese Menge angegeben werden soll. Das kann neben dem Volumen die Masse (m) sein oder die Stoffmenge (n).
In einem Ballon, der mit Luft gefüllt ist, kann man nicht einfach Sauerstoff oder die sonstigen Gase durch Stickstoff ersetzen. Man muss ihn vorher völlig entleeren und dann neu mit reinem N2 (100 %) befüllen. Anders geht das nicht.
siehe Physik-Formelbuch "Zustandsgleichung idealer Gase"
p*v=m*R*T
v=500l=0,5m^3
p ist der Druck (Absolutdruck) in Pa (Pascal) unter dem das Gas stehen soll
wenn kein Überdruck vorhanden ist,dann ist p=pL (Luftdruck)
also p=pL+Überdruck
T ist die Temperatur in Kelvin 0° Celsius=273,15° kelvin
R spezielle Gaskonstante für Stickstoff R=297 J/(kg*K)
m ist die Masse in kg
also m=p*v/(R*T)
könntest du das vorrechnen oder nimmt das zu viel zeit in anspruch? wenn ich mich da jetzt reinlese sitze ich bis morgen früh da :D
dann gehst du davon aus das der stickstoff den sauerstoff aus dem ballon verdrängt und das sich der ballon nicht weiter ausdehnt... oder sehe ich da etwas falsch?