Номер 49, страница 31 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.49. Почему количественный состав газовой смеси, используемой для заправки газовых баллонов, неодинаков в тёплое и холодное время года?

Решение

Количественный состав газовой смеси, используемой для заправки бытовых газовых баллонов (сжиженный углеводородный газ, СУГ), изменяется в зависимости от времени года для обеспечения безопасной и эффективной работы газового оборудования при различных температурах окружающей среды. Эта смесь в основном состоит из двух газов: пропана ($C_3H_8$) и бутана ($C_4H_{10}$), которые имеют разные физические свойства, в первую очередь, разные температуры кипения.

Температура кипения бутана составляет около $-0,5$ °C, а пропана — около $-42$ °C. Зимой, при отрицательных температурах, бутан плохо испаряется или не испаряется вовсе. Это приводит к падению давления внутри баллона, из-за чего газ перестает поступать к потребителю (плите, котлу). Пропан, напротив, эффективно испаряется даже в сильные морозы, поддерживая достаточное рабочее давление. Поэтому для зимнего использования готовят смесь с повышенным содержанием пропана (так называемая «зимняя» смесь).

Летом ситуация обратная. При высоких температурах давление насыщенных паров газов значительно увеличивается. Давление паров пропана становится особенно высоким, что создаёт риск превышения безопасного давления в баллоне. Использование «зимней» смеси летом может привести к аварийному сбросу газа через предохранительный клапан или даже к разрушению баллона. Бутан имеет более низкое давление паров, поэтому его использование в летний период безопаснее. Следовательно, в «летней» смеси увеличивают долю бутана, который к тому же дешевле и имеет большую теплотворную способность.

Таким образом, сезонная корректировка состава газовой смеси — это необходимая мера, позволяющая обеспечить стабильное давление в баллоне зимой и избежать опасного избыточного давления летом.

Количественный состав газовой смеси для заправки баллонов меняют из-за различий в физических свойствах её компонентов (пропана и бутана) и их поведения при разных температурах. Зимой в смеси должно быть больше пропана, так как он, в отличие от бутана, способен испаряться при низких температурах и создавать рабочее давление. Летом, наоборот, долю пропана уменьшают и увеличивают долю бутана, чтобы из-за высокой летучести пропана в баллоне не создавалось избыточное, опасное давление.