विभिन्न दबाव तालिका में वायु घनत्व। दबाव पर तरल, गैस और झरझरा माध्यम मापदंडों की निर्भरता
व्युत्पन्न अंतर समीकरण (1.2, 1.4) में ऐसे पैरामीटर होते हैं जो तरल या गैस की विशेषता रखते हैं: घनत्व आर , श्यानता एम , साथ ही साथ पैरामीटर झरझरा माध्यम- सरंध्रता गुणांक एम और पारगम्यता क . आगे की गणना के लिए, इन गुणांकों की दबाव पर निर्भरता को जानना आवश्यक है।
तरल घनत्व गिराना. एक गिरते तरल के स्थिर निस्पंदन के साथ, इसके घनत्व को दबाव से स्वतंत्र माना जा सकता है, अर्थात, तरल को असंपीड्य माना जा सकता है: आर = कॉन्स्ट .
क्षणिक प्रक्रियाओं में, तरल की संपीड़ितता को ध्यान में रखना आवश्यक है, जिसकी विशेषता है तरल बड़ा संपीड़न अनुपात बी . यह गुणांक आमतौर पर स्थिर माना जाता है:
प्रारंभिक दबाव मूल्यों से अंतिम समानता को एकीकृत करना पी 0 और घनत्व r0 वर्तमान मूल्यों के लिए, हम प्राप्त करते हैं:
इस मामले में, हम दबाव पर घनत्व की रैखिक निर्भरता प्राप्त करते हैं।
गैसों का घनत्व. दबाव और तापमान में छोटे परिवर्तन के साथ संपीड़ित तरल पदार्थ (गैसों) को भी वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न और थर्मल विस्तार गुणांक द्वारा विशेषता दी जा सकती है। लेकिन दबाव और तापमान में बड़े बदलाव के साथ, ये गुणांक विस्तृत सीमाओं के भीतर बदलते हैं, इसलिए दबाव और तापमान पर एक आदर्श गैस के घनत्व की निर्भरता पर आधारित है क्लेपेरॉन-मेंडेलीव राज्य के समीकरण:
कहाँ पे आर' = आर/एम एमगैस स्थिरांक है, जो गैस के संघटन पर निर्भर करता है।
हवा और मीथेन के लिए गैस स्थिरांक, क्रमशः बराबर हैं, हवा का R΄ = 287 J/kg K˚; R΄ मीथेन = 520 J/kg K˚।
अंतिम समीकरण को कभी-कभी इस प्रकार लिखा जाता है:
 | (1.50) |
अंतिम समीकरण से यह देखा जा सकता है कि गैस का घनत्व दबाव और तापमान पर निर्भर करता है, इसलिए यदि गैस का घनत्व ज्ञात है, तो गैस के दबाव, तापमान और संरचना को इंगित करना आवश्यक है, जो असुविधाजनक है। इसलिए, सामान्य और मानक भौतिक स्थितियों की अवधारणाएं पेश की जाती हैं।
सामान्य स्थितियांतापमान टी = 0 डिग्री सेल्सियस और दबाव पी = 0.1013 डिग्री एमपीए के अनुरूप है। सामान्य परिस्थितियों में वायु का घनत्व v.n.us = 1.29 kg/m 3 के बराबर होता है।
मानक शर्तेंतापमान टी = 20 डिग्री सेल्सियस और दबाव पी = 0.1013 डिग्री एमपीए के अनुरूप है। मानक परिस्थितियों में हवा का घनत्व ρ w.st.us = 1.22 किग्रा / मी 3 है।
इसलिए, दी गई शर्तों के तहत ज्ञात घनत्व से, दबाव और तापमान के अन्य मूल्यों पर गैस घनत्व की गणना करना संभव है:
जलाशय के तापमान को छोड़कर, हम राज्य का आदर्श गैस समीकरण प्राप्त करते हैं, जिसका उपयोग हम भविष्य में करेंगे:
कहाँ पे जेड - आदर्श गैसों (सुपरकंप्रेसिबिलिटी गुणांक) के कानून से वास्तविक गैस की स्थिति के विचलन की डिग्री को दर्शाने वाला गुणांक और दबाव और तापमान पर किसी गैस के लिए निर्भर करता है जेड = जेड (पी, टी) . सुपरकंप्रेसिबिलिटी के गुणांक के मान जेड डी. ब्राउन के रेखांकन द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।
तेल चिपचिपापन. प्रयोगों से पता चलता है कि तेल की चिपचिपाहट गुणांक (संतृप्ति दबाव से ऊपर के दबाव पर) और गैस बढ़ते दबाव के साथ बढ़ जाती है। महत्वपूर्ण दबाव परिवर्तन (100 एमपीए तक) के साथ, दबाव पर जलाशय के तेल और प्राकृतिक गैसों की चिपचिपाहट की निर्भरता को घातीय लिया जा सकता है:
 | (1.56) |
दबाव में छोटे बदलावों के लिए, यह निर्भरता रैखिक होती है।
यहाँ एम 0 - निश्चित दबाव पर चिपचिपाहट पी0 ; β एम - गुणांक प्रयोगात्मक रूप से और तेल या गैस की संरचना के आधार पर निर्धारित किया जाता है।
गठन सरंध्रता. यह पता लगाने के लिए कि सरंध्रता गुणांक दबाव पर कैसे निर्भर करता है, तरल से भरे झरझरा माध्यम में अभिनय करने वाले तनावों के प्रश्न पर विचार करें। जब द्रव में दाब कम हो जाता है, तो झरझरा माध्यम के कंकाल पर बल बढ़ जाता है, इसलिए सरंध्रता कम हो जाती है।
ठोस चरण के छोटे विरूपण के कारण, आमतौर पर यह माना जाता है कि सरंध्रता में परिवर्तन दबाव में परिवर्तन पर रैखिक रूप से निर्भर करता है। रॉक कंप्रेसिबिलिटी लॉ को इस प्रकार लिखा गया है, परिचय गठन बड़ा लोच गुणांक बी सी:
कहाँ पे एम 0 - दबाव पर सरंध्रता का गुणांक पी0 .
विभिन्न दानेदार चट्टानों और क्षेत्र अध्ययनों के प्रयोगशाला प्रयोगों से पता चलता है कि जलाशय की आयतन लोच का गुणांक (0.3 - 2) 10 -10 पा -1 है।
दबाव में महत्वपूर्ण परिवर्तन के साथ, सरंध्रता में परिवर्तन को समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:
और बड़े के लिए - घातीय:
 | (1.61) |
खंडित जलाशयों में, झरझरा जलाशयों की तुलना में दबाव के आधार पर पारगम्यता अधिक तीव्रता से बदलती है, इसलिए, खंडित जलाशयों में, निर्भरता को ध्यान में रखते हुए के (पी) दानेदार की तुलना में अधिक आवश्यक।
गठन को संतृप्त करने वाले तरल या गैस की स्थिति के समीकरण और झरझरा माध्यम अंतर समीकरणों की प्रणाली को पूरा करते हैं।
विषय पर सार:
वायु घनत्व
योजना:
- परिचय
- 1
आदर्श गैस मॉडल के भीतर संबंध
- 1.1 तापमान, दबाव और घनत्व
- 1.2 हवा की नमी का प्रभाव
- 1.3 क्षोभमंडल में समुद्र तल से ऊँचाई का प्रभाव
टिप्पणियाँ
परिचय
वायु घनत्व- प्राकृतिक परिस्थितियों में पृथ्वी के वायुमंडल की गैस का द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन या वायु का विशिष्ट द्रव्यमान। मूल्य वायु घनत्वलिए गए माप की ऊंचाई, उसके तापमान और आर्द्रता का एक फलन है। आमतौर पर मानक मान 1.225 किग्रा मी . माना जाता है 3 , जो समुद्र तल पर 15°C पर शुष्क हवा के घनत्व से मेल खाती है।
1. आदर्श गैस मॉडल के भीतर संबंध
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1.1. तापमान, दबाव और घनत्व
किसी दिए गए तापमान पर एक आदर्श गैस के लिए क्लैपेरॉन समीकरण का उपयोग करके शुष्क हवा के घनत्व की गणना की जा सकती है (अंग्रेज़ी)रूसी और दबाव:
यहाँ ρ - वायु घनत्व, पी- काफी दबाव, आर- शुष्क हवा के लिए विशिष्ट गैस स्थिरांक (287.058 J (kg K)), टीकेल्विन में परम तापमान है। तो प्रतिस्थापन से हम प्राप्त करते हैं:
- इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री के मानक वातावरण के तहत (तापमान 0 ° C, दबाव 100 kPa, शून्य आर्द्रता), वायु घनत्व 1.2754 किग्रा m³ है;
- 20 डिग्री सेल्सियस, 101.325 केपीए और शुष्क हवा पर, वातावरण का घनत्व 1.2041 किलोग्राम वर्ग मीटर है।
नीचे दी गई तालिका तापमान के आधार पर प्रासंगिक प्राथमिक सूत्रों के आधार पर गणना की गई विभिन्न वायु मानकों को दिखाती है (दबाव 101.325 केपीए के रूप में लिया जाता है)
1.2. हवा की नमी का प्रभाव
आर्द्रता हवा में गैसीय जल वाष्प की उपस्थिति को संदर्भित करती है, जिसका आंशिक दबाव वायुमंडलीय स्थितियों के लिए संतृप्त वाष्प दबाव से अधिक नहीं होता है। हवा में जल वाष्प के जुड़ने से इसके घनत्व में कमी आती है, जिसे निम्न द्वारा समझाया गया है दाढ़ जनपानी (18 जीआर mol) शुष्क हवा के दाढ़ द्रव्यमान (29 ग्राम mol) की तुलना में। नम हवा को आदर्श गैसों का मिश्रण माना जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक के घनत्व का संयोजन उनके मिश्रण के लिए आवश्यक मूल्य प्राप्त करना संभव बनाता है। यह व्याख्या -10 डिग्री सेल्सियस से 50 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में 0.2% से कम के त्रुटि स्तर के साथ घनत्व मान के निर्धारण की अनुमति देती है और इसे निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है:
नम हवा का घनत्व कहाँ है (किलो ⁄ एम³); पी डी- शुष्क हवा का आंशिक दबाव (Pa); आर डी- शुष्क हवा के लिए सार्वभौमिक गैस स्थिरांक (287.058 J (किलो K)); टी- तापमान (के); पी वी- जल वाष्प दबाव (पीए) और आर वी- भाप के लिए सार्वभौमिक स्थिरांक (461.495 J (kg K))। जल वाष्प का दबाव सापेक्षिक आर्द्रता से निर्धारित किया जा सकता है:
कहाँ पे पी वी- जल वाष्प दबाव; - सापेक्षिक आर्द्रता और पीसैट संतृप्त वाष्प का आंशिक दबाव है, बाद वाले को निम्नलिखित सरलीकृत अभिव्यक्ति के रूप में दर्शाया जा सकता है:
जो मिलीबार में परिणाम देता है। शुष्क हवा का दबाव पी डीएक साधारण अंतर द्वारा निर्धारित:
कहाँ पे पीविचाराधीन प्रणाली के पूर्ण दबाव को दर्शाता है।
1.3. क्षोभमंडल में समुद्र तल से ऊँचाई का प्रभाव
मानक वातावरण की तुलना में ऊंचाई पर दबाव, तापमान और वायु घनत्व की निर्भरता ( पी 0 \u003d 101325 पा, टी0\u003d 288.15 के, 0 \u003d 1.225 किग्रा / मी³)।
क्षोभमंडल में एक निश्चित ऊंचाई पर वायु घनत्व की गणना के लिए निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग किया जा सकता है (मानक वातावरण के लिए मान वायुमंडलीय मापदंडों में इंगित किया गया है):
- समुद्र तल पर मानक वायुमंडलीय दबाव - पी 0 = 101325 पा;
- समुद्र तल पर मानक तापमान - टी0= 288.15के;
- पृथ्वी की सतह पर मुक्त रूप से गिरने का त्वरण - जी\u003d 9.80665 मीटर सेकंड 2 (इन गणनाओं के लिए इसे ऊंचाई से स्वतंत्र मान माना जाता है);
- तापमान में गिरावट की दर (अंग्रेज़ी)रूसी ऊंचाई के साथ, क्षोभमंडल के भीतर - ली= 0.0065 के एम;
- सार्वत्रिक गैस नियतांक - आर\u003d 8.31447 जे ⁄ (मोल के) ;
- शुष्क वायु का दाढ़ द्रव्यमान - एम= 0.0289644 किग्रा मोल।
क्षोभमंडल के लिए (अर्थात, रैखिक तापमान में कमी का क्षेत्र - यह यहाँ प्रयुक्त क्षोभमंडल का एकमात्र गुण है), ऊँचाई पर तापमान एचसमुद्र तल से ऊपर सूत्र द्वारा दिया जा सकता है:
ऊंचाई पर दबाव एच:
फिर घनत्व की गणना तापमान टी और दबाव पी को दी गई ऊंचाई एच के अनुरूप सूत्र में प्रतिस्थापित करके की जा सकती है:
इन तीन सूत्रों (तापमान, दबाव और ऊंचाई पर घनत्व की निर्भरता) का उपयोग दाईं ओर दिखाए गए रेखांकन के निर्माण के लिए किया जाता है। रेखांकन सामान्यीकृत होते हैं - वे मापदंडों के सामान्य व्यवहार को दिखाते हैं। सही गणना के लिए "शून्य" मान हर बार समुद्र के स्तर पर संबंधित उपकरणों (थर्मामीटर और बैरोमीटर) की रीडिंग के अनुसार प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।