В таблице приведены следующие теплофизические свойства этилового спирта на линии насыщения: плотность этанола, плотность пара этанола, коэффициент теплопроводности, вязкость (динамическая), коэффициент поверхностного натяжения, удельная теплоемкость спирта, теплота его парообразования.
Свойства даны в зависимости от температуры кипения этилового спирта, которая изменяется в пределах от 250 до 500 К (от -23 до 227°С).
Низкомолекулярные спирты образуют зигзагообразные цепи молекул, соединенные однодольными донорными и акцепторными водородными связями. Анализ кластеризации в этаноловых растворах немного зависит от определения используемой водородной связи, причем более слабые определения дают наименьшее количество свободных молекул. Эти растворы являются микронеоднородными с образованием спиртов, образующих линейную форму. но зигзагообразно. водородные цепи друг с другом. При содержании слабого спирта молекулы воды образуют тетраэдрические кластеры, в основном исключая молекулы спирта.
По мере роста температуры кипения спирта, его плотность, теплопроводность, коэффициент поверхностного натяжения и теплота парообразования уменьшаются. Увеличиваются значения вязкости спирта, удельной теплоемкости спирта и плотности насыщенного пара этилового спирта. Например динамическая вязкость этилового спирта изменяется от 34,5 до 41,8·10 -5 Па·с, удельная теплоемкость спирта принимает значение от 3290 до 6290 Дж/(кг·град).
Алифатические спирты создают одну сильную водородную связь с водой, около 75% прочности водоводной водородной связи, но дальнейшая водородная связь с двумя другими возможными участками значительно слабее. В водных растворах спиртов от метанола до третичного бутилового спирта, по-видимому, мало гидрофобных контактов, так как взаимодействия между их малыми гидрофобными группами слабее любых флуктуаций тепловой энергии. Эти небольшие гидрофобные группы окружены относительно сильными кластерами воды, поэтому устраняются движущая сила для гидрофобных взаимодействий.
Свойства пара этилового спирта: плотность, теплоемкость, теплопроводность, вязкость
В таблице даны теплофизические свойства пара этилового спирта C 2 H 5 OH при атмосферном давлении в зависимости от температуры в интервале от . Указаны следующие свойства: плотность пара этанола, удельная массовая теплоемкость, теплопроводность, динамическая и кинематическая вязкость, температуропроводность, число Прандтля.
Алкогольные растворы могут содержать несколько отдельных жидких фаз, зависящих от растворенных веществ, температуры и давления с большей сегрегацией при более высоких давлениях, а в случае глицерина - при более низких температурах. Напротив, моделирование показывает, что молекулы воды образуют длинные цепи в очень холодных растворах этанола с более низкой сегрегацией.
В соответствии с их гидрофобной природой спирты преимущественно занимают поверхности, вплоть до максимальных значений, эквивалентных примерно одному монослою, и уменьшают поверхностное натяжение. При более высоких концентрациях происходит чистая микроагрегация. Бинарные смеси спиртов с низкой молекулярной массой с водой показывают азеотропию, вызванную изменением свойств испарения раствора с составом.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000.
Теплопроводность 100% этилового спирта
В таблице представлены значения теплопроводности чистого этилового спирта в зависимости от температуры и давления. Теплопроводность спирта дана в интервале температуры от 290 до 570 К и давления от 1 до 400 атм. Размерность теплопроводности в таблице Вт/(м·град). Следует отметить, что при увеличении давления этанола, значение его теплопроводности увеличивается. Этиловый спирт имеет теплопроводность при нормальных условиях, равную 0,1705 Вт/(м·град).
Определение концентрации этанола по плотности
Было высказано предположение о том, что высокое содержание воды ослабляет среднюю прочность водородных связей в смеси, поскольку отдельные водно-водные взаимодействия тогда слабее, чем между спиртом и водой. Частичные молярные объемы воды и спиртов обычно представляют собой сложную картину, где общие объемы уменьшаются по сравнению с суммой отдельных объемов. Это связано с балансом взаимодействия вода-вода и растворенная вода с чистым потерей сильной водородной связи. Скорость звука изменяется с мольной долей аналогичным образом, что указывает на усиление структуры на низких мольных фракциях в соответствии с результатами комбинационного рассеяния.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 4 . Не забудьте разделить на 10000.
Теплопроводность 100% и 96% этилового спирта при низких температурах
В таблице указана теплопроводность 100%-ного и 96%-ного этилового спирта (по объему) при отрицательных (от -60 до 0°С) и положительных (от 0 до 60°С) температурах. Видно, что теплопроводность этанола при увеличении температуры, уменьшается.
Активность воды в водных растворах этанола, от. 
Активность воды этанольных растворов показана слева. Данные о процентном соотношении алкоголя и алкоголя позволяют сравнивать алкогольные напитки. Слезы можно рассматривать как кольцо прозрачной жидкости, расположенное вблизи верхней части стакана алкогольного напитка, из которого капли непрерывно формируются и опускаются обратно в напиток. Это наиболее очевидно в сильных винах и спиртах. Поскольку спирт имеет более низкое поверхностное натяжение, чем вода, раствор повышенного содержания алкоголя поднимается вверх по стеклу.
Определить концентрацию предложенного водно-спиртового раствора с помощью денсиметра
Металлический спиртомер типа А состоит из латунного позолоченного корпуса в виде шара с припаянным к нему сверху и снизу позолоченным стержнем. Внизу стержень утолщен и имеет груз, благодаря которому спиртомер плавает в растворе в вертикальном положении. На верхнем стержне (шкале) нанесено 10 крупных делений, между ними 10 малых, под нижней чертой означена цифра 100. Отсчет показаний производят снизу вверх. Металлический спиртомер снабжен комплектом из 10 гирек (от 0 до 90 условных единиц) в форме шарового сегмента с прорезью, которые навешивают на нижний стержень спиртомера. Самая тяжелая гирька - нулевая, самая лёгкая - девяносто. При погружении спиртомера без гири к показаниям шкалы прибавляют цифру 100, с гирькой - цифру, обозначенную на гирьке. Чем больше плотность раствора, тем тяжелее должна быть гирька и меньше ее цифра. Правила измерения: погружение и отсчёт по шкале производят снизу вверх. Металлическим спиртомером при 20 °С и при любой другой температуре снимают только условные показания. Концентрацию этанола по показаниям металлического спиртомера и термометра (от +40 до -25 °С) находят в четвертой таблице ГОСТа. Если температура раствора плюсовая, то концентрацию этанола считают до сотых долей процента, если температура раствора минусовая, то - до десятой доли процента.
Предпочтительное испарение спирта затем увеличивает содержание воды в этом тонком слое, что приводит к увеличению его поверхностного натяжения и к тому, чтобы оно снова упало в напиток. А Азеотропная смесь представляет собой азеотропную смесь, которая имеет тот же состав в паровой и жидкой фазах и поэтому не может быть отделена путем дистилляции.
Данные по плотности смесей этанол-вода очень широко используются в промышленности, и используются несколько методов хранения и представления этих данных, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Это позволяет рассчитывать плотность в зависимости от прочности и температуры смеси. Прочность или концентрация смеси этанол-вода может быть выражена несколькими различными способами. Наиболее обычными методами являются доля спирта в процентах по объему, процентное содержание спирта по массе, молярное процентное содержание и алкоголь.
Определение концентрации этанола по плотности
Плотность водно-спиртового раствора определяют с помощью ареометра (денсиметра) или пикнометра (ГФ-XI, Вып. 1. - С. 24-26). Чем больше содержание этанола в растворе и выше температура водно- спиртовой смеси, тем меньше его плотность. После определения плотности при 20 °С концентрацию этанола находят в алкоголиметрической табл. 1 ГФ-XL Слушатели ОПВП должны воспользоваться таблицей I (приложение к приказу № 73). В табл. 1 ГФ-XI указаны соотношения между плотностью (р) водно-спиртового раствора и содержанием б/в этанола в растворе.
Он может рассчитать плотность для известной силы или определить прочность для известной плотности. Связь между плотностью этанола и прочностью также может быть показана на графике. Преимущество использования графического представления заключается в том, что поведение «большой картины» очень легко видно. Эта нелинейность вызвана усадкой, которая возникает при смешивании этанола и воды. Нелинейность не очевидна при использовании компьютерной программы или табличных данных для определения плотности этанола, даже если плотность и поведение композиции точно представлены.
В случае определения плотности водно-спиртового раствора при температуре выше или ниже 20 °С- в пределах от +40 до -25 °С, концентрацию этанола находят по таблице I ГОСТа (в процентах по массе) и таблице II ГОСТа (в процентах по объему).
Определение концентрации этанола по углу преломления луча света(рефрактометрически)
В водно-спиртовых растворах линейная зависимость показателя преломления и концентрации наблюдается в пределах 50 - 60%. При установлении крепости этанола в более концентрированных растворах их разбавляют водой (70% этанол 1: 2; 95% этанол 1: 3), при расчётах концентрации этанола необходимо учитывать разведение.
К сожалению, графический метод представления плотности этанола имеет несколько недостатков. Если граф очень большой, невозможно точно прочитать данные. Кроме того, каждый график может отображать только данные в одной единице измерения и для одного типа концентрации. Множество температур может быть выполнено путем наложения нескольких графиков на каждый график, но это приводит к тому, что интерполяция требуется для значений между отображаемыми температурами.
Построение графика делает нелинейную зависимость между плотностью этанола и прочностью очевидной. Эта нелинейность является причиной неточности простых пропорциональных методов для расчетов смешивания этанола. Другой альтернативой для представления данных о плотности этанола является использование таблицы. Ниже приводится небольшая выдержка из такой таблицы. Таблица позволяет получать данные о плотности этанола с гораздо большей точностью, чем показано на графике. Недостатком таблиц данных плотности является то, что огромные таблицы необходимы для обеспечения практического диапазона температур, концентраций и плотности этанола с достаточной точностью.
Показатель преломления водно-спиртовых растворов следует определять быстро при 20 °С во избежание ошибки, связанной с летучестью этанола. На призму рефрактометра наносят 5-7 капель исследуемого раствора.
Если исследования осуществляют не при 20 то вносят поправку на температуру. Величина поправок показателя преломления на 1 °С представлена в Приложении 1. Если определение проводят при температуре выше 20 °С, то поправку прибавляют к найденной величине показателя преломления. Если анализ проводят при температуре ниже 20 °С, поправку вычитают.
Таблицы плотности этанола имеют тот же недостаток, что и графики, поскольку они обычно включают только один набор единиц. Чтобы покрыть другие наборы единиц измерения для данных плотности и силы, необходимо воспроизвести всю таблицу. В те времена подробные таблицы плотности этанола были единственным способом достижения достаточной точности для удовлетворения торговых и налоговых правил.
Таблицы данных плотности этанола достигают высокой точности при опубликованных комбинациях прочности и температуры. Но для достижения аналогичной точности между опубликованными точками таблицы необходимо включать очень близко расположенные точки данных, чтобы простые методы интерполяции оставались точными. Это приводит к таблицам, которые с успехом используются очень большими.
3. Определить конц предложенного водно – спиртового раствора с пом стеклянного спиртометра:
А) для снятия остатков этанола на собственном складе (в аптеке)
Б) в спорной ситуации при приемке этанола от поставщика
Определение содержания спирта стеклянными спиртомерами
Стеклянный спиртомер показывает концентрацию этанола в объёмных процентах при температуре 20 °С; при другой температуре снимают показания спиртомера и термометра, концентрацию этанола находят с помощью таблицы III ГОСТа.
Для чего используются данные плотности этанола?
Данные по плотности этанола часто используются в отраслях спиртового и промышленного химикатов. Наиболее частое использование этих данных заключается в определении прочности смесей этанол-вода. Измерение плотности образца этанола происходит намного быстрее и требует гораздо менее дорогостоящего оборудования, чем использование хроматографов или методов влажной химии, а измеренная плотность легко преобразуется в прочность.
Знание взаимосвязи между плотностью и прочностью этанола также позволяет конвертировать между различными способами экспрессии прочности смесей этанол-вода. Эти преобразования часто требуются, потому что расчеты по проектированию завода и процесса требуют, чтобы сильные стороны выражались в массовых или молярных выражениях, но по историческим причинам большая часть торговли осуществляется в условиях объемной прочности.
Для точных измерений, особенно для арбитража, используют спиртомеры типа А.Правила измерения концентрации этанола: стеклянный цилиндр для этанола и спиртомер должны быть чистыми и сухими. Перед погружением спиртомера водно-этанольный раствор тщательно перемешивают стеклянной мешалкой (палочкой). Спиртомер берут за верхний конец стержня, осторожно погружают в раствор, затем выпускают из рук так, чтобы он свободно погружался под действием собственной массы. Стержень не должен быть смоченным более чем на 3 мм над верхней частью мениска, а спиртомер - касаться стенок и дна цилиндра. Через 4-5 мин после того, как спиртомер принял температуру жидкости, по нижнему краю мениска снимают показание прибора.
Это позволяет эффективно удалять примеси, но продукт не может потребляться при этих высоких концентрациях, и необходимо разбавить этанол до безопасного уровня. В большинстве стран налог на питьевой этанол, по крайней мере, на порядок превышает себестоимость этанола, и это очень важно для того, чтобы очень хорошо сочетать высокопрочный спирт с водой - вы не хотите быть поймали обманывать налогового человека, но вы также не хотите платить ему больше, чем его доля.
Как было показано выше, где данные о плотности этанола были представлены в виде графика, соотношение между плотностью этанола и прочностью не является линейным. Это значительно усложняет расчеты смешивания, и их можно сделать только правильно, если имеются точные данные плотности этанола. Когда используются менее точные методы, это приводит к длительным методам проб и ошибок, которые используются для достижения правильной силы смешивания.
Одновременно определяют температуру водно-спиртовой смеси термометрами ртутными, стеклянными, лабораторными по ГОСТ 215- 73 (группа 4 тип А или тип В) с диапазоном измерений от минус 30 °С до плюс 20 °С и от 0 °С до плюс 55 °С.
Зная показание стеклянного спиртомера и температуру водно- спиртовой смеси, определяют содержание этанола при 20 °С в процентах по объёму.
Как измеряется плотность этанола?
Они относительно дешевы и могут быть сделаны очень точными, делая ствол узким и покрывая только небольшой диапазон плотности. Алюмиметр калиброван для определенной температуры, но если известно соотношение между плотностью этанола и температурой, можно исправить показания ареометра, когда оно используется при других температурах.
Установление справочных методов Сообщества для анализа спиртовых напитков. Принимая во внимание Договор об учреждении Европейского сообщества. Насколько это возможно, в качестве методов ссылки для анализа для Сообщества было бы желательно принять и определить методы, которые пользуются всеобщим признанием.
Учёт этанола
За единицу учёта этанола принят один литр безводного спирта (л б/в) при 20 °С (приказ МЗ СССР № 288 от 28.02.1986 г.).
На складах фармацевтических предприятий, (не имеющих металлических мерников 1 класса (ГОСТ 13844-68), а также на складах медицинской службы Вооружённых Сил РФ) учёт этанола ведут по массе водно-спиртового раствора при крепости, указанной на данную партию.
Когда это условие выполняется, можно разрешить применение других методов анализа. Однако необходимо указать, что в случае судебного разбирательства эти другие методы не могут заменить ссылки. Меры, предусмотренные в настоящих Правилах, соответствуют мнению Комитета по применению спиртных напитков.
По случаю всех видов официального контроля или. Несмотря на положения первого абзаца статьи 1, применение других методов анализа допускается, под руководством директора лаборатории, при условии, что точность и точность этих методов по меньшей мере эквивалентны точности соответствующие методы эталонного анализа, которые фигурируют в приложении.
На каждую концентрацию этанола заводят отдельную карточку и присваивают номенклатурный номер.
Учёт этилового спирта на складах и в бухгалтерии ведётся в декалитрах (1 дал = 10 л) б/в этанола с десятыми и сотыми долями, причём тысячные доли декалитра менее 0,005 отбрасываются, а 0,005 и более принимаются за 0,01 декалитра.
Спиртобазы отпускают этанол по объёму с указанием температуры раствора в мернике, показания спиртомера, концентрации этанола (при 20 °"?), множителя объёмного содержания б/в этанола (находят по таблице V ГОСТа), объёма б/в этанола при 20 °С.
При отмерах спирта мерниками разной вместимости рассчитывают среднединамическую температуру.
Пример 1, 1-й отмер - 250 дал, при температуре +9,54 °С;
2-й отмер - 75 дал, при температуре +11,54 °С.
Т = (9,54 250) + (11,54 75) / 325= 10 °С.
При отмерах спирта мерниками одинаковой вместимости рассчитывают среднеарифметическую температуру.
Пример 2.1-й отмер - 75 дал, при температуре +9 °С;
2-й отмер- +10 °С;
3-й отмер – +11 °С.
Средняя температура в мерниках
Т = 9+10+11 / 3 = 10°С.
Если при измерении температура в мернике отличается от +20 °С, вводится поправка на объёмное расширение мерника независимо от размеров отклонения температуры от +20 °С по таблице поправок на объёмное расширение металлических мерников 1 класса при измерении объёмов спирта (табл. 2). Поправка вносится отдельной строкой во все документы о приёме - сдаче спирта.
Пример 3. Объём спирта по номинальной вместимости мерника определяется в 250 дал. При температуре спирта в мернике +13 °С и +25 °С действительный объём спирта составит соответственно 250 * 0,025 / 100 = 0,0625 дал; 250 - 0,0625 = 249,9375 дал;
250 0,018 / 100 = 0,045 дал; 250 + 0,045 « 250,045 дал
Примечание: При изменениях объёмов спирта пропуском через мерники, изготовленные из меди, размер поправок увеличивается в полтора раза. При отклонении температуры от целых долей градуса поправка на объёмное расширение мерников определяется интерполяцией.
Для учёта полученный этанол переводят в массу при расчёте через б/в или абсолютный этанол по таблице VI ГОСТа или по табл. 1 ГФ-XI, составленных с учётом взвешивания в воздухе. Расчётная масса подтверждается взвешиванием водно-спиртового раствора.
При возможности определения расчётной массы (или объёма) по таблице и формуле (m = V-p) необходимо пользоваться таблицами, что сокращает время расчёта и дает возможность получить более точные результаты, так как мы проводим все операции при определении массы ввоздухе, а значения плотностей (в таблицах ГФ-XI и ГОСТа) приведены в абсолютных величинах.
4. Определить остаток этанола на складе в пересчете на 95% и безводный спирт, если было принято 650 л 96,3% этанола при 2ºС и отпущено 800 л в виде 70% раствора при 12ºС.
Решение: 1) Получено этанола (табл.V ГОСТа)
97% - 0,9925 б/в 97% - 96.3%= 0.7
96% - 0,9822
0.7 – Х Х=0.00721
0.9925 – 0.00721 = 0.98529
б/в 0.98529л – 1л 96.3% при 2ºС
У – 650 л У = 640.4385л
2) Израсходовано этанола (табл.V ГОСТа)
б/в 0.7203л – 1л 70%
Z – 800л Z = 576.24л
1) Находят остаток этанола 640.4385 – 576.24 = 64.1985 л
2) Остаток этанола в пересчете на 95% и б/в
б/в 95л – 100л 95%