¿Por qué ' propano líquido t en una explosión de botella de Coca Cola cerrada?

Question

Estaba viendo este video de YouTube en el que el experimento original era hacer un pequeño cohete de propano líquido y Coca-cola. Cuando eso falló, la persona que realiza el experimento se decidió a intentar servirse de propano líquido en las botellas de Coca-cola y el cierre de la tapa sobre ella para ver lo que iba a suceder.

Yo habría esperado (y creo que él también) que la botella eventualmente podría generar suficiente presión a punto de estallar. Sin embargo, eso no sucedió y, junto con eso no sucede, el líquido que parecía caliente hasta aproximadamente la temperatura del aire y dejó de ebullición. Cuando abrió la tapa de la botella, rápidamente se despresuriza, el líquido comenzó a hervir y volvió a su estado normal, frío.

Mi conjetura es que una vez que los vapores de gas propano llenó la botella y crecido suficientemente, poner suficiente presión en el líquido para evitar que entre en ebullición. Así que mi pregunta aquí es, es mi suposición correcta y, a lo largo de esas líneas, si hubiera sido más cálido fuera, haría que la botella se han acumulado la suficiente presión a punto de explotar?

Nota: Incluso si mi suposición es correcta, quiero ver los cómos y los por qués de él en una respuesta.

Answer 1

Sí, basado en lo que podemos ver en el vídeo, su conjetura parece ser la correcta: como el propano botella llena de calentado, sólo lo suficiente propano evaporada para mantener la presión dentro de la botella igual a la presión de vapor en equilibrio de los líquidos de gas propano.

De acuerdo con el video, la temperatura ambiente exterior en el momento en que se grabó fue "alrededor de los 45 °F", o de los 7 °C. Utilizando la fórmula dada aquí, puedo calcular la presión de vapor del propano en el que la temperatura sea aproximadamente 4400 mm_Hg, o alrededor de 590 kPa o unos 5,9 bar.

Mientras tanto, según esta página, la presión en el interior de una cálida lata o botella de Coca cola puede llegar en menos de 380 kPa, o alrededor de dos tercios de la presión de vapor del propano en un día frío. Como las botellas son ciertamente diseñado con un considerable margen de seguridad, para asegurarse de que no van a reventar, incluso si se maneja sin cuidado o ligeramente dañado, no es de extrañar que fácilmente puede soportar la presión del gas propano en el video.

Por CIERTO, esta es exactamente la forma en tarros de aerosol de trabajo: contienen una mezcla de líquido se pulveriza y un propulsor de la sustancia (bastante a menudo propano) que tiene un punto de ebullición a 1 atm sólo ligeramente por debajo de la temperatura de la habitación (o, equivalentemente, que tiene una presión de vapor en equilibrio sólo ligeramente por encima de 1 atm a temperatura ambiente). Por lo tanto, como puede drenarse, el parcial de ebullición del propulsor mantiene la presión dentro de la lata en el propulsor de la presión de vapor, que es lo suficientemente alta como para impulsar a la pulverización de la boquilla, pero no tan alto que se requeriría de una excesivamente robusto y caro puede contener.

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En cuanto a lo que habría de suceder en temperaturas más altas, a temperatura ambiente (es decir, 25 °C), la presión de vapor del propano sería de unos 7100 mm_Hg o 950 kPa (de acuerdo a la fórmula, o alrededor de 7600 mm_Hg o 1000 kPa de acuerdo a la tabla, que parece ser tomada de una fuente diferente). De acuerdo a este azar post del foro, el pequeño ½ litro botellas de Coca-cola utiliza en el video al parecer, se puede soportar , al menos, 180 psi, o 1250 kPa, por lo que el propano botella llena probablemente no reventar incluso a temperatura ambiente (a menos que éste pasó a ser dañados o de otra manera particularmente débil). Si la temperatura se elevó a, digamos, 45 °C (113 °F), una muy caliente día), la presión de vapor del propano aumentaría aún más a cerca de 1500 kPa, lo cual sólo podría ser suficiente para hacer que la botella de fallar. También, elevadas temperaturas se suavizan y debilitar el plástico algo, haciendo que la falla más probable.

En cualquier caso, en mi experiencia personal, el punto más débil de tales botellas parece ser relativamente delgados y débiles de la pac, que es muy probable fallar en algún punto antes de que la botella se hizo. No me sorprendería si que fue por diseño, para hacer el típico modo de falla relativamente seguro y predecible.

Answer 2

La persona en el video dice $\pu{45^oF}$. A esta temperatura el propano tiene una presión de vapor de alrededor de 8 atm, por lo que es la presión que se construye en el interior de las botellas de Coca-cola. Una vez que esta presión se había construido, dejar hervir.

El hecho de que él podría todavía bastante fácil de apretar la botella sugiere que probablemente no era muy de cerca el estallido de la presión, y dudo mucho de que incluso en un día caluroso habría causado la presión suficiente como para que se rompa. Una vez vi a raíz de un experimento similar con una botella como la que en la que el afortunado-a-ser vivo-idiota tenía utiliza nitrógeno líquido para volar. La botella tenía muy deforme y estiradas antes de reventar.

Bono de Responder: ¿por Qué no funcionó
Desde el propano es menos denso, y no miscibles con el agua (o Coca-cola), simplemente flotando en la parte superior y fue la primera cosa a derramar cuando la botella estaba invertida. Si él había tenido su guante cubierto de la mano sobre la apertura de y invertida, de modo que el propano se encontraba en la cima dentro de la botella, expandiendo rápidamente en un espacio confinado, habría, al menos, tenía una oportunidad de trabajo.