Presión de sellado en nitrógeno líquido

Considere que el líquido estaba saturado, para una densidad de ~808 kg/m^3. La conservación de la masa requiere que la densidad del vapor sea la misma. Usando las tablas de propiedades de NIST, puede encontrar que la presión es de aproximadamente 43,000 psi o 2,900 atm . Nunca hagas esto...

Tanto 700 atm como 82 atm son muy bajos...

Tabla de datos NIST: http://1.usa.gov/12fCuhv

A partir de las densidades del nitrógeno líquido y el gas nitrógeno a presión estándar, la relación de volumen es de aproximadamente 1:700.

Para un gas ideal en un recipiente cerrado de 1 litro, esto daría como resultado una presión de 700 atm de acuerdo con

$$P V = n R T$$ Según el diagrama de fase, el nitrógeno es un gas a presión estándar y se vuelve supercrítico a aproximadamente 100 atm. Por lo tanto, la ley de los gases ideales solo puede ser una guía muy por debajo de esta presión. Para incorporar las fuerzas intramoleculares, la siguiente mejor opción es la ecuación de van der Waals : $$\left(p + \frac{n^2 a}{V^2}\right)\left(V-nb\right) = nRT$$ con el coeficiente $b$para nitrógeno ( $3.85 \cdot 10^{-5}$metro $^3$/mole de aquí ) el volumen mínimo para 1L de nitrógeno líquido (31 mol) es 1.2L. Entonces, incluso la corrección de la ley de los gases ideales no puede capturar el rango completo.

Solo el experimento podría decirnos cuál podría ser la presión real. Incluso alguien lo ha hecho sin darse cuenta ( informe de accidente ):

Este recipiente explotó a una presión de 1200 psi o 82 atm, por lo que la presión de 1 litro de nitrógeno líquido calentado a temperatura ambiente debería ser mucho mayor que 82 atm. Teniendo en cuenta que ni la ley de los gases ideales ni su extensión capturan el rango de presión requerido, es probable que esté por encima de las 700 atm.

Se dan más aproximaciones en las referencias de NIST en el enlace de ccook.

Como se mencionó anteriormente, la densidad del nitrógeno líquido a presión atmosférica es c. 0,8g/cm3 o 800Kg/M3.

Por lo tanto, 1 litro de N2 líquido equivale a unos 800 g.

Caliente a temperatura ambiente y sé que debo tener 22,4 litros de gas a STP (temperatura y presión estándar) por cada mol. Las moléculas de nitrógeno (N2) tienen una masa atómica de 28, por lo que tengo 28,6 moles de gas en STP.

28,6 moles de gas en STP querrían ocupar 28,6 x 22,4 litros = 640,6 litros.

Voy a aplastar eso en un recipiente de un litro, por lo que la presión proviene de PV/T = constante (siempre y cuando nos mantengamos muy por encima de Tc).

Ocurre lo mismo, por lo que P debe ser 640,6 bar-g. (alrededor de 9,300 psi)