Давление в бутылке

[Ne_pridumal]

Предположим, есть бутылка 0,5 л. Закидываем в неё соду и уксусную кислоту. Вопрос: зная точное кол-во первого и второго, и зная какой объём CO₂ выделился, как узнать какое давление в данный момент в бутылке (по формуле или логике)?

Вопрос 2: Каково максимальное давление для ПЭТ бутылки объёмом 0,5 л?

[yatcheh]

14 минут назад, Ne_pridumal сказал:

Предположим, есть бутылка 0,5 л. Закидываем в неё соду и уксусную кислоту. Вопрос: зная точное кол-во первого и второго, и зная какой объём CO₂ выделился, как узнать какое давление в данный момент в бутылке (по формуле или логике)?

Вопрос 2: Каково максимальное давление для ПЭТ бутылки объёмом 0,5 л?

 

Рассчитать-то можно. Максимальное теоретическое давление. По уравнению Менделеева, нашего - Клапейрона. Но реакция уксусной кислоты с содой - равновесная, при повышении давления она просто остановится. А вот это равновесное давление просто так не посчитаешь.

Тоже вопрос с невнятным ответом. Если рассматривать теоретическую прочность, то 3-4 атмосферы выдержит. Но раньше начнёт травить через пробку, поскольку она - не автоклавная (сиречь - не самозапиральная), а пластиковая резьба поплывёт от давления.

 

Изменено 2 Января, 2020 в 19:16 пользователем yatcheh

[Вадим Вергун]

9 минут назад, Ne_pridumal сказал:

Предположим, есть бутылка 0,5 л. Закидываем в неё соду и уксусную кислоту. Вопрос: зная точное кол-во первого и второго, и зная какой объём CO₂ выделился, как узнать какое давление в данный момент в бутылке (по формуле или логике)?

Вопрос 2: Каково максимальное давление для ПЭТ бутылки объёмом 0,5 л?

Здесь нужно учитывать что имеет место быть система из нескольких равновесий. Есть содержащая углекислый газ фаза которая в равновесии с жидкой фазой содержащей растворенный углекислый газ, углекислый газ в свою очередь находится в равновесии с угольной кислотой которая диссоциирует и тем самым находится в равновесии с уксусной кислотой. Во всей этой системе возникает множество констант зависящих активностей (прежде всего от активности углекислого газа в жидкой фазе), которые сложным образом зависят от давления. Таким образом эта задача может быть решена только интерационно при знании все описанных зависимостей, не факт что они есть в литературе. Иными словами невозможно произвести даже приближенный расчет для более-менее концентрированных растворов. 

Ну а в случае если давление повышается на 1-2кПа тут изменением активностей можно пренебречь и вести прямой расчет. 

Если говорить про прочность бутылки на 0.5 то она на деле очень прочная. Взрывается при 15-20 атмосферах, естественно со специальной крышкой, при этом придел сильно зависит от качества изготовления, но атмосфер 10 спокойно можно закачивать, учитывайте что бутылка примет сферическую форму. 

[Ne_pridumal]

С этой реакцией я понял: много проблем. А если взять другую систему в замкнутом объеме (0,5 л),

в которой, в ходе реакции между компонентами, выделяется газ (пусть будет 100 л). Как тогда вычислить давление? Я просто не совсем понял формулу Менделеева-Клапейрона

[Вадим Вергун]

27 минут назад, Ne_pridumal сказал:

С этой реакцией я понял: много проблем. А если взять другую систему в замкнутом объеме (0,5 л),

в которой, в ходе реакции между компонентами, выделяется газ (пусть будет 100 л). Как тогда вычислить давление? Я просто не совсем понял формулу Менделеева-Клапейрона

А чего непонятного в формуле то? 

Если у вас есть необратимая реакция то всегда можно посчитать число моль образующегося газа. Температура вам известна. Объем тоже. Получается уравнение с одной неизвестной, решая его находите давление. 

[yatcheh]

32 минуты назад, Ne_pridumal сказал:

С этой реакцией я понял: много проблем. А если взять другую систему в замкнутом объеме (0,5 л),

в которой, в ходе реакции между компонентами, выделяется газ (пусть будет 100 л). Как тогда вычислить давление? Я просто не совсем понял формулу Менделеева-Клапейрона

 

Для чисто прикидочного расчёта давления газа в замкнутом объёме при неизменной температуре можно пользоваться следствием из закона Менделеева-Клапейрона. Если у вас газ при нормальном давлении (1 атм) имеет объём 100 литров, то в объёме 0.5 литра при той же температуре его давление будет 100/0.5 = 200 атм. Во сколько раз сожмётся - во столько раз и давление увеличится.

Изменено 2 Января, 2020 в 20:30 пользователем yatcheh