Номер 10, страница 41 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

10. В регионах с жарким климатом газовые баллоны преимущественно заправляют бутаном, а с холодным климатом — пропаном. С чем это связано?

Выбор между пропаном и бутаном для заправки газовых баллонов обусловлен их различными физическими свойствами, в первую очередь, температурами кипения и, как следствие, давлением их насыщенных паров при разных температурах окружающей среды.

Основной принцип работы газового баллона заключается в том, что сжиженный газ внутри него испаряется, создавая давление, под которым газообразное топливо поступает к прибору (плите, обогревателю и т.д.). Для нормальной работы давление в баллоне должно быть достаточным, но не чрезмерно высоким из соображений безопасности.

Использование пропана ($C_3H_8$) в холодном климате.
Температура кипения пропана при атмосферном давлении составляет примерно $-42.1^\circ\text{C}$. Это означает, что пропан активно испаряется и создает достаточное рабочее давление даже при сильных морозах. Если в таких условиях использовать бутан, температура кипения которого около $-0.5^\circ\text{C}$, то при падении температуры ниже этой отметки он перестанет испаряться, останется в жидком состоянии, и подача газа прекратится. Поэтому для надежной работы газового оборудования зимой в регионах с холодным климатом используют пропан или пропан-бутановые смеси с высоким содержанием пропана.

Использование бутана ($C_4H_{10}$) в жарком климате.
С ростом температуры давление насыщенных паров любого сжиженного газа значительно увеличивается. Давление паров пропана растет с температурой гораздо быстрее, чем у бутана. В жарком климате, когда баллон может нагреться на солнце до $40-50^\circ\text{C}$ и выше, давление внутри баллона с пропаном может достигнуть опасно высоких значений, превышающих предел прочности баллона или его арматуры. Например, при температуре $40^\circ\text{C}$ давление паров пропана составляет около $13.5$ атмосфер, в то время как у бутана — всего около $3.7$ атмосферы.

Бутан, имея более низкое давление паров, является более безопасным для использования в условиях высоких температур. Его температура кипения ($-0.5^\circ\text{C}$) в жарком климате легко достигается, что обеспечивает стабильное испарение и достаточное для работы приборов давление, но без риска создания избыточного, опасного давления.

Ответ: Это связано с различием в температурах кипения и давлениях паров пропана и бутана. Пропан имеет очень низкую температуру кипения ($-42.1^\circ\text{C}$) и эффективно испаряется даже в сильный мороз, что делает его пригодным для холодного климата. Бутан, с температурой кипения $-0.5^\circ\text{C}$, в мороз не испаряется, но создает значительно меньшее давление при нагреве, чем пропан, что делает его более безопасным для использования в жарком климате, где высокое давление пропана может быть опасным.