Qual a diferença entre densidade absoluta e densidade relativa dos gases?

Quando trabalhamos com gases, inflamáveis e combustíveis, precisamos entender um pouco de físico-química, onde compreendemos o comportamento dessas substâncias.

Outra maneira de compreendermos o comportamento dessas substâncias é conhecermos a FISPQ, principalmente o item 9 - Propriedade Físico-Química.

A volatilidade está ligada à facilidade que a substância tem de passar do estado líquido para o gasoso, logo as substâncias que evaporam mais facilmente são substâncias mais voláteis e isso se deve a sua característica físico-química entre elas a densidade relativa e absoluta dos gases e vapores.

A densidade Relativa esta associada a relação da densidade entre dois gases.

Exemplo: Quando dois gases apresentam suas densidades a mesmas condição de pressão e temperatura.

Onde: d = densidade (g/L), P = pressão (atm ou mmHg), R = Constante 0,082 (se a pressão for em atm) ou 62,3 (se a pressão por em mmHg),T = Temperatura dada em Kelvin (k = 273 + ºC).

A Razão se encontra nas massas moleculares das duas substâncias, onde, quanto maior for a massa molecular da substância, mais pesado será a sua densidade em relação ao outro gás, estando os gases na CNTP - Condições Normais de Temperatura e Pressão. 

Exemplo: Densidade absoluta do Ar Atmosférico.

Dados: P = 1 atm, R = 0,082, Temperatura 20ºC

O Ar atmosférico ou ar respirável é uma mistura de gases, onde para este exemplo irei considerar o ar atmosférico em 80% de N2 e 20% de O2.

Massa Molar: N2 = 80% (N14 x 2 = 28) e O2 = 20% (O16 x 2 = 32), onde (28 x 80) + (32 x 20) / 100 = 29g/mol. A Massa Molar do ar a 20 ºC é 29 g/mol.

Quando temos uma mistura de gases denominamos como Massa Molar Aparente, no caso do Ar Atmosférico.

Temperatura em Kelvin = 273 +20 = 293

Aplicando a fórmula da densidade onde d = (P x MM) / (R x T), teremos (1 x 29) / (0,082 x 293) = 1,21g/L a 20ºC

A gasolina n-octano C8H18 é um inflamável com uma alto poder de volatilização devido as suas propriedades físico-química.

Para este artigo irei considerar os seguintes dados:

Pressão: 1atm, R: 0,082, MM: 114 g/mol (C12 x 8 = 96) e (H1 x 18 = 18) 114 g/mol. e as seguintes temperaturas: 20ºC, 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC, 120ºC, 140ºC, 160ºC, 180ºC, 200ºC, 220ºC, 240ºC, 260ºC, 280ºC, 300ºC.

O gráfico acima apresenta as condições do vapores (gases) inflamáveis nas suas diversas condições de temperatura.

Tendo como base a densidade absoluta do ar atmosférico em 1,21 g/L a 20ºC podemos afirmar que:

Quanto menor a temperatura (ºC), mais denso (pesado) são esses vapores (gases), consequentemente, mais próximo do líquido inflamável e portanto mais fácil de se controlar um possível evento (Incêndio no tanque). 

Quanto maior a temperatura (ºC), mais leve fica os gases/vapores e mais distante ele ficam do líquido, ou seja tendem a se espalharem mais rapidamente facilitando assim a mistura ideal de inflamabilidade e com isso a sua explosão.

Usando a mesma explicação, tendo como exemplo o inflamável dentro do tanque fechado, podemos afirmar que:

Quanto menor for a temperatura dentro do tanque fechado, mais denso (pesado) serão os vapores/gases, dificultando assim sua volatilização, facilitando o controle da pressão interna do tanque.

Quanto maior for a temperatura (ºC), mais leves estarão os vapores/gases do fase líquida e maior será a pressão interna dentro do tanque e seus dispositivos de segurança serão acionados.

O volume do gás se apresenta pela a quantidade de mols e a equação Clapeyron P.V=n.R.T

O vídeo publicado e que acompanha este artigo, mostra que devido a temperatura do inflamável a Mistura ideal de inflamabilidade se apresentou fora do Becker, na sua volta.

A temperatura atmosférica (ºC) é a grande vilã, pois ela tem o poder de mudar o comportamento do inflamável.

A melhor ação de segurança é trabalhar na prevenção, principalmente acompanhando a variação da temperatura atmosférica, pois ela tem a propriedade de alterar a temperatura do inflamável dentro do tanque, produzindo assim mais vapores inflamáveis e aumentando a pressão interna do tanque.

Um dos sistemas de segurança a ser usado é a nebulização em volta dos tanques com um tamanho de gota e pressão adequada, tendo assim uma melhor eficiência no uso do recurso.

A temperatura da água usado no sistema de nebulização, faz uma diferença muito importante, pois quanto menor a temperatura, melhor será o aproveitamento dessa gota em contato com o aço carbono do tanque na transferência de calor do tanque para a gota. Exemplo: 1 - Se a água (gota) estiver com uma temperatura de 26ºC e a temperatura dentro do tanque a 80ºC, teremos um uma transferência de calor de 54ºC do tanque para a gota, um aproveitamento de 68%.

Exemplo 2 - Se a água (gota) estiver com uma temperatura de 18ºC e a temperatura dentro do tanque a 80ºC, teremos um uma transferência de calor de 62ºC do tanque para a gota de 78%.

Fica muito claro que o melhor controle está no uso do sistemas de segurança, no tamanho da gota, temperatura da água usado no sistema de nebulização.

Todas as pessoas envolvidas em segurança do trabalho, emergências, Brigadistas precisam entender que densidade relativa e absoluta vão bem mais além de um simples maior que 1 e menor que 1.

Qual a diferença entre densidade absoluta de um gás é sua densidade relativa?

O que é densidade absoluta de um gás?

O que é a densidade relativa dos gases?

O que se entende por densidade relativa é densidade específica?