CO2 – przeliczanie kilogramów na litry: gaz, ciecz, suchy lód, wzory, przykłady

Pytanie

CO2 jak przeliczyć kg na litry

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Nie ma jednego stałego przelicznika „kg → litry” dla CO₂. Trzeba znać stan skupienia (gaz/ciecz/stały) i warunki (temperatura T, ciśnienie p).
• Szybkie przybliżenia:
  • Gaz przy 0°C i 1 atm (STP): 1 kg ≈ 509 l.
  • Gaz przy 20°C i 1 atm: 1 kg ≈ 547 l.
  • Ciecz (ok. 20°C, ciśnienie nasycenia ~57 bar): 1 kg ≈ 1,30 l (gęstość ≈ 0,77 kg/l).
  • Suchy lód (stały CO₂): 1 kg ≈ 0,64 l (gęstość ≈ 1,56 kg/l).

Szczegółowa analiza problemu

• Zależność masa–objętość opisuje: V = m / ρ. Dla gazu korzystnie liczyć z prawa gazu doskonałego: V = n·R·T / p, gdzie n = m / M (M = 44,01 g/mol).
• Dla 1 kg CO₂:
  • Liczba moli: n = 1000 g / 44,01 g/mol ≈ 22,73 mol.
  • Objętość molowa:
    • 0°C, 1 atm: Vm ≈ 22,414 l/mol ⇒ V ≈ 22,73 × 22,414 ≈ 509 l/kg.
    • 15°C, 1 atm: Vm ≈ 23,64 l/mol ⇒ V ≈ 538 l/kg.
    • 20°C, 1 atm: Vm ≈ 24,05 l/mol ⇒ V ≈ 547 l/kg.
• CO₂ ciekły (w butlach):
  • W temp. pokojowej CO₂ występuje w butli jako ciecz + para (ciśnienie nasycenia ~57 bar przy 20°C).
  • Typowe gęstości cieczy: ~0,93 kg/l (0°C), ~0,77 kg/l (20°C). Stąd 1 kg zajmuje odpowiednio ~1,08 l (0°C) i ~1,30 l (20°C).
• CO₂ superkrytyczny:
  • Powyżej 31,1°C i 73,8 bar. Gęstość w szerokim zakresie ~0,2–0,9 kg/l; bez podania T/p nie ma jednego przelicznika.
• CO₂ stały (suchy lód):
  • Gęstość ok. 1,56 kg/l ⇒ 1 kg ≈ 0,64 l. Po sublimacji 1 kg da (w 20°C, 1 atm) ~547 l gazu.

Aktualne informacje i trendy

• W inżynierii środowiskowej/bezpieczeństwa standardem jest podawanie „Nm³/kg” (normalnych m³/kg). Dla CO₂ przy STP: ≈0,509 Nm³/kg. Coraz częściej stosuje się też przeliczenia do „sm³” (np. 15°C, 1 atm) ≈0,538 sm³/kg.
• Do precyzyjnych obliczeń praktycznie stosuje się równanie stanu Span–Wagner (EOS) lub bazy własności (np. NIST/REFPROP) – uwzględniają nieidealność gazu.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Praktyczny wzór dla gazu (litry):
  • V[l] ≈ m[kg] × (1000/44,01) × (R·T/p), gdzie R = 0,082057 l·atm/(mol·K), T w K, p w atm.
  • Uproszczenie dla p ≈ 1 atm: V[l/kg] ≈ 509 × (T/273,15). Przykład: 293,15 K (20°C) ⇒ 509×(293,15/273,15) ≈ 546–547 l/kg.
• Dla cieczy licz wprost: V[l] = m[kg] / ρ[kg/l]. Przy 20°C przyjmij ρ ≈ 0,77 kg/l.

Aspekty etyczne i prawne

• Bezpieczeństwo: CO₂ jest duszący (asfiksant). Nawet niewielkie wycieki w małych pomieszczeniach szybko obniżają stężenie O₂. Zapewnij detekcję CO₂ i wentylację zgodnie z lokalnymi przepisami.
• Butle: Nie napełnia się „po korek”. Stosuje się ograniczenie gęstości napełnienia (typowo rzędu 0,67–0,75 kg CO₂ na 1 l pojemności wodnej butli – zależnie od norm/regulatora). Zawsze stosuj się do wymagań producenta i przepisów krajowych.

Praktyczne wskazówki

• Szybkie „reguły kciuka”:
  • Gaz: 1 kg ≈ 509 l (0°C), ≈ 538 l (15°C), ≈ 547 l (20°C) przy 1 atm.
  • Ciecz: 1 kg ≈ 1,1–1,3 l (0–20°C).
  • Suchy lód: 1 kg ≈ 0,64 l (ciało stałe) ⇒ po odgazowaniu ~0,51–0,55 m³ gazu (zależnie od T).
• Przykład: 5 kg CO₂
  • Gaz (20°C, 1 atm): ≈ 5 × 547 ≈ 2735 l.
  • Ciecz (20°C): ≈ 5 / 0,77 ≈ 6,5 l.
• Zawsze podawaj T i p oraz stan skupienia, aby uniknąć błędów rzędu kilkuset procent.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Rzeczywiste własności odbiegają od modelu gazu idealnego przy wysokich ciśnieniach/zbliżeniu do punktu krytycznego – stosuj EOS dla dokładności.
• Gęstość cieczy zależy wyraźnie od T/p; przy innych warunkach niż 0–20°C przyjęte wyżej wartości mogą być nieadekwatne.

Sugestie dalszych badań

• Do precyzyjnych przeliczeń użyj: REFPROP lub bibliotek opartych na równaniu Span–Wagner dla CO₂.
• Sprawdź karty charakterystyki dostawcy gazu (T/p–ρ) i tabele nasycenia (p–T–ρ) dla CO₂.
• W projektach bezpieczeństwa korzystaj z wytycznych branżowych (np. normy dot. magazynowania gazów sprężonych i systemów detekcji).

Krótkie podsumowanie

• Konwersja kg → l dla CO₂ wymaga określenia stanu i warunków. Dla gazu przy 20°C i 1 atm: 1 kg ≈ 547 l. Dla cieczy przy 20°C: 1 kg ≈ 1,30 l. Dla suchego lodu: 1 kg ≈ 0,64 l.
• Podaj temperaturę, ciśnienie i stan (gaz/ciecz/stały), a wykonam dokładne przeliczenie dla Twojego przypadku.