Warum sind Notfüllpatronen mit CO2 gefüllt?

Warum werden sie mit Luftkompressoren nicht mit Umgebungsluft gefüllt? Ist die Komprimierung der Umgebungsluft nicht billiger als die Erzeugung von CO2? Wenn ja, dann hätten diese Patronen zwei Vorteile:

Billiger in der Herstellung
Mit CO2 gefüllte Reifen entleeren sich von selbst viel schneller als die Umgebungsluft. Wenn Sie also Luft verwenden, müssen Sie den Reifen nach dem Aufpumpen mit einer Patrone nicht erneut aufpumpen, wenn Sie zu Hause sind.

tire-pressure inflation physics co2 emergency Tooniis
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Das Wasser aus der normalen Luft zu holen, ist eine Hündin und braucht eine Menge Ausrüstung. Überprüfen Sie jeden Tauchshop.

Aganju

Es ist technisch unpraktisch (wenn nicht unmöglich), eine ausreichende Menge normaler Luft in eine Patrone mit der Größe / dem Gewicht der CO2-Patrone zu komprimieren. CO2 ist viel komprimierbarer als normale Luft.

Daniel R Hicks

@Aganju - Wasser aus der Luft zu holen ist nicht wirklich eine große Sache. Das Problem mit Wasser besteht darin, dass die Leute, die das Befüllen des Tanks nicht ordnungsgemäß durchführen, einen Tank eher mit Wasser als mit Luft füllen können.

Daniel R Hicks

@DanielRHicks "CO2 ist viel komprimierbarer als normale Luft", das erklärt alles. Ihr Kommentar hätte eine Antwort sein sollen.

Tooniis

Druckluft tritt aus. Co2 wird in diesen Kanistern zu einer Flüssigkeit, sodass es nicht ausläuft.

SurpriseDog

Antworten:

CO2-Ladekartuschen werden zum Aufpumpen von Fahrradreifen verwendet, da es sich um ein weit verbreitetes, kostengünstiges Produkt handelt, das es seit den 1950er Jahren gibt. Zu ihren anderen Einsatzgebieten gehören der Antrieb von Luftgewehren und das Aufblasen von Schwimmwesten.

Sie wurden ursprünglich von der Crosman Corporation entwickelt und unter dem Namen "Powerlet" vermarktet.

Powerlet-Patronen sind vermutlich mit CO2 gefüllt, weil es das am besten geeignete Gas ist. Gründe, die mir einfallen, sind:

CO2 wird im Vergleich zu anderen Gasen bei relativ niedrigem Druck zu einer Flüssigkeit - Flüssigkeiten sind viel dichter als Gase, sodass eine nützliche Menge CO2 in einen kleinen Behälter passen kann.
Behälter sind einfach und billig herzustellen, um dem erforderlichen Druck standzuhalten
CO2 ist billig und leicht herzustellen (obwohl wahrscheinlich nicht sehr umweltfreundlich).
CO2 ist inert, reagiert nicht mit dem Behältermaterial. Es ist nicht brennbar, aber das Erhitzen einer Patrone ist wahrscheinlich keine gute Idee.

Aktualisierungen meiner Antwort werden angezeigt, da sie aus irgendeinem Grund wieder auf der Hauptseite angezeigt wird.

CO2-Kartuschen sind nicht mit komprimiertem CO2 gefüllt, sondern mit flüssigem CO2. Das muss getan werden, um genug von dem Zeug in der Patrone zu bekommen, um nützlich zu sein. Die Kartusche ist jedoch nicht vollständig gefüllt, und der Gasdruck im Raum ist im Wesentlichen konstant (der Dampfdruck), solange noch etwas flüssiges CO2 vorhanden ist.

Sie können keine flüssige Luft in eine Patrone füllen, da sie aus Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf und CO2 besteht, die alle unterschiedliche Siedepunkte haben. Tatsächlich verwandelt sich CO 2 in einen Feststoff, bevor sich Stickstoff in eine Flüssigkeit verwandelt.

Argenti Apparatus
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1,2 und 4 sind gute Gründe, aber ist CO2 billiger als der Antrieb von Luftkompressoren, um Luft in die Patronen zu komprimieren?

Tooniis

Offensichtlich ist die Verwendung von atmosphärischer Luft ungeeignet, da wir keine Druckluftprodukte in Dosen sehen (denken Sie an Druckgasdosen zum Entfernen von Staub von Tastaturen, die tatsächlich mit Kältemittel gefüllt sind). Vielleicht sollten Sie diese Frage im Physics Stack Exchange stellen Seite? ˅.

Argenti Apparatus

Es gibt auch das Problem des Wasserdampfes beim Gefrieren der Druckluft, wenn der Behälter drucklos ist.

Mike

FWIW dies sagt In fast allen Fällen Kohlendioxid , das für kommerzielle Anwendungen erfasst und gereinigt würden bei der Herstellung Punkt in die Atmosphäre abgelassen werden , wenn es nicht für den Transport und nutzbringenden Einsatz an anderen Standorten gewonnen. (In Bezug auf Punkt 3 in Klammern.)

Mr.Wizard

CO2 wird bei relativ niedrigem Druck zu einer Flüssigkeit und wirkt sozusagen selbstregulierend. Der Druck des Gases auf der Flüssigkeit bleibt konstant, bis die Flüssigkeit verschwunden ist. Dies erklärt nicht direkt, warum sie für Reifen verwendet werden, aber es erklärt, warum sie in Luftgewehren verwendet werden, was sie für andere Zwecke billig und reichlich gemacht hat.

Kevin Krumwiede

Ich glaube, Sie finden diese Artikel informativ:

Bei Raumtemperatur (unter der kritischen Temperatur von 31 ° C) ist eine CO ₂ -Flasche praktisch selbstregulierend. Dies ist mit einfacher Druckluft nicht möglich. Sie benötigen eine größere, stärkere und schwerere "Hochdruckluft" -Flasche mit einem Regler (und den damit verbundenen Kosten und der Komplexität), um dieselbe Funktion zu erfüllen.

Dies macht CO₂ für ein Fahrradreparaturset weitaus geeigneter, weil:

kleine Größe
geringes Gewicht
kostengünstig
Zuverlässigkeit (Einfachheit)

Dieses Video von überkritischem Kohlendioxid bietet ein interessantes Fenster (sowohl wörtlich als auch bildlich) in das Phasenverhalten, das in den obigen Artikeln beschrieben wurde:

Mr.Wizard
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Bedeutet dies, dass CO2-Kartuschen über 31 ° C nicht richtig funktionieren? Das ist keine sehr hohe Temperatur.

David Richerby

@David Das bedeutet, dass der Druck ab diesem Punkt erheblich ansteigt. Für das Aufpumpen von Reifen sollte dies kein Problem sein, vorausgesetzt, der Inflator selbst ist gut konstruiert, es gibt jedoch eine Grenze für die Umgebungstemperatur, der eine Patrone sicher ausgesetzt sein kann. Ich glaube, diese wird mit 120 ° F angegeben (im zweiten Abschnitt angegeben) Artikel). Es zeigt auch ein Foto einer geplatzten Patrone mit der Aufschrift "Powerlet ist durch Aussetzen einer Temperatur von 180 ° F im Herstellertest gerissen", sodass ich davon ausgehe, dass in dieser Spezifikation von 120 ° F eine gesunde Sicherheitsmarge enthalten ist.

Mr.Wizard

@ David In der Praxis sind kalte Temperaturen eher ein Problem, da die Patrone im kalten Zustand sehr langsam ist. Eine einfache Lösung wäre, eine neben Ihrem Körper zu halten.

Mr.Wizard

Ja, praktisch gesehen, werde ich durch Temperaturen über 30 ° C stärker beschädigt als die Patrone. :-D

David Richerby

@Swifty Into Tri ist eine britische Organisation und an einem wolkigen Tag wie diesem wird die Temperatur nicht über 25 ° C liegen. Diese Veranstaltungen finden normalerweise morgens statt, wenn es mindestens ein paar Grad kühler ist. Vorausgesetzt, das Video ist aktuell, hat die Temperatur vor ein paar Wochenenden 33C / 91F erreicht, aber das war ein sonniger Tag, also nicht, als das Video aufgenommen wurde. Großbritannien hat nie annähernd 120 ° F erreicht: Der Rekord liegt bei 101 ° F (38 ° C). Lange Rede kurzer Sinn, keine Ahnung, warum diese Patrone abging, aber es war keine Hitze. (Tatsächlich deutet die Dampfwolke eher auf ein

Auslaufen

Dies erklärt einen Teil des Grundes in zu vielen Details: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/deviation5.html Wenn Sie etwas davon lesen möchten , lesen Sie die Material beginnend nach der Tabelle "van der Waals Konstanten für die verschiedenen Gase". Es wird berechnet, dass beim Komprimieren von CO ₂ von 1 Liter auf 0,2 Liter unter Verwendung des idealen Gasgesetzes (das für Luft nahezu korrekt ist) "der Druck auf 112 atm erhöht werden müsste", der für CO₂(bei 0 ° C) "Die Van-der-Waals-Gleichung sagt jedoch voraus, dass der Druck nur auf 52,6 atm steigen muss." Dies ist viel weniger Druck bei gleichem Gasvolumen (bei normalem Atmosphärendruck). Denken Sie über die Sicherheitsaspekte nach: Der Behälter dafür muss nicht annähernd so stark (so teuer) sein wie einer für den gleichen Standard. Luftvolumen. Wirtschaftlich und sicherheitstechnisch ein Kinderspiel.

Redrubberball
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