Perché le cartucce di gonfiaggio di emergenza sono piene di CO2?

Perché non vengono riempiti di aria ambiente usando i compressori d'aria? La compressione dell'aria ambiente non è più economica della generazione di CO2? In tal caso, tali cartucce avrebbero due vantaggi:

Più economico da produrre
Le gomme riempite di CO2 si sgonfiano da sole molto più velocemente dell'aria ambiente, quindi l'uso dell'aria significa che, una volta gonfiato il pneumatico con una cartuccia, non sarà necessario gonfiarlo di nuovo quando si torna a casa.

— Tooniis
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Far uscire l'acqua dall'aria normale è una cagna e ha bisogno di molte attrezzature. Controlla qualsiasi negozio di immersioni.

— Aganju,

È tecnicamente poco pratico (se non impossibile) comprimere una quantità sufficiente di aria normale in una cartuccia delle dimensioni / peso della cartuccia di CO2. La CO2 è molto più comprimibile dell'aria normale.

— Daniel R Hicks,

@Aganju - Ottenere l'acqua dall'aria non è poi un grosso problema. Il problema con l'acqua è che se le persone che fanno il riempimento del serbatoio non si prendono cura di loro, possono riempire un serbatoio di acqua anziché di aria.

— Daniel R Hicks,

@DanielRHicks "La CO2 è molto più comprimibile dell'aria normale" che spiega tutto. Il tuo commento avrebbe dovuto essere una risposta.

— Tooniis,

L'aria in pressione perderà. Il CO2 si trasforma in un liquido in questi contenitori in modo che non perda.

— SurpriseDog,

Risposte:

Le cartucce del caricatore di CO2 vengono utilizzate per l'inflazione dei pneumatici delle biciclette perché sono un prodotto comune ed economico in circolazione dagli anni '50. Gli altri loro usi includono il potenziamento di armi ad aria compressa e il gonfiaggio di giubbotti di salvataggio.

Sono stati originariamente sviluppati dalla Crosman Corporation e commercializzati con il nome di "Powerlet".

Le cartucce di alimentazione sono riempite con CO2 presumibilmente perché è il gas più adatto. I motivi che mi vengono in mente sono:

La CO2 si trasforma in un liquido a pressione relativamente bassa rispetto ad altri gas: i liquidi sono molto più densi dei gas, quindi una quantità utile di CO2 può essere contenuta in un piccolo contenitore.
I contenitori sono facili ed economici per resistere alla pressione richiesta
La CO2 è economica e facile da produrre (anche se probabilmente non molto rispettosa dell'ambiente).
La CO2 è inerte, non reagisce con il materiale del contenitore. Non è infiammabile, ma il riscaldamento di una cartuccia probabilmente non è una buona idea.

Aggiornamenti della mia risposta visto che è saltato indietro nella pagina principale per qualche motivo.

Le cartucce di CO2 non sono riempite con CO2 compressa, sono riempite con CO2 liquida . Questo deve essere fatto per avere abbastanza materiale nella cartuccia per essere utile. Tuttavia, la cartuccia non è completamente riempita e la pressione del gas nello spazio è essenzialmente costante (la pressione del vapore) fintanto che rimane della CO2 liquida.

Non è possibile inserire aria liquida in una cartuccia perché contiene azoto, ossigeno, vapore acqueo e CO2, che hanno tutti punti di ebollizione diversi. In effetti, C02 si trasforma in un solido prima che l'azoto si trasformi in un liquido.

— Argenti Apparatus
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1,2 e 4 sono buoni motivi, ma sta rendendo la CO2 più economica rispetto all'alimentazione dei compressori d'aria per comprimere l'aria nelle cartucce?

— Tooniis,

Ovviamente l'uso dell'aria atmosferica non è adatto, poiché non vediamo alcun prodotto ad aria pressurizzata "in scatola" (pensiamo alle bombole di gas compresso per rimuovere la polvere dalle tastiere, che sono effettivamente riempite di refrigerante) forse dovresti porre questa domanda nello scambio di stack di fisica posto.

— Argenti Apparatus

C'è anche il problema del vapore acqueo nel congelamento dell'aria compressa quando il contenitore è depressurizzato.

— mikes

FWIW questo dice In quasi tutti i casi, il biossido di carbonio che viene catturato e purificato per applicazioni commerciali sarebbe evacuato nell'ambiente nel punto di produzione se non è stato recuperato per il trasporto e l'uso vantaggioso in altri luoghi. (Riguardo al punto 3 tra parentesi.)

— Mr.Wizard

La trasformazione della CO2 in un liquido a una pressione relativamente bassa conferisce una sorta di effetto autoregolante. La pressione del gas sulla parte superiore del liquido rimane costante fino a quando il liquido non scompare. Questo non spiega direttamente perché sono usati per le gomme, ma spiega perché sono usati nelle pistole ad aria, che è ciò che li ha resi economici e abbondanti per altri usi.

— Kevin Krumwiede,

Credo che troverai questi articoli informativi:

A temperatura ambiente (inferiore alla temperatura critica di 31 ° C / 87,8 ° F) una bombola di CO ₂ è in pratica autoregolante. Ciò non è possibile con la semplice aria compressa. Avresti bisogno di una bombola "ad alta pressione" più grande, più forte, più pesante con un regolatore (e il costo e la complessità associati) per svolgere la stessa funzione.

Ciò rende la CO ₂ molto più adatta a un kit di riparazione per biciclette grazie a:

taglia piccola
basso peso
a basso costo
affidabilità (semplicità)

Questo video di anidride carbonica supercritica fornisce una finestra interessante (sia letterale che figurativa) sul comportamento di fase descritto negli articoli sopra:

— Mr.Wizard
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Questo significa che le cartucce di CO2 non funzionano correttamente al di sopra di 31 ° C? Non è una temperatura molto alta.

— David Richerby,

@David Significa che la pressione inizia ad aumentare sostanzialmente attorno a quel punto. Per l'inflazione dei pneumatici questo non dovrebbe essere un problema supponendo che il gonfiatore stesso sia ben progettato, tuttavia esiste un limite alla temperatura ambiente a cui una cartuccia può essere esposta in modo sicuro, che credo sia dato come 120 ° F (citato nel secondo articolo). Mostra anche una foto di una cartuccia scoppiata con la dicitura "Powerlet rotto dall'esposizione a una temperatura di 180 ° F nel test del produttore", quindi presumo che ci sia un margine di sicurezza salutare incluso in quella specifica a 120 ° F.

— Mr.Wizard,

@David In pratica le temperature fredde sono probabilmente più un problema in quanto la cartuccia sarà molto lenta quando fa freddo. Una soluzione semplice sarebbe quella di tenerne uno vicino al tuo corpo.

— Mr.Wizard,

Sì, praticamente parlando, sarò più gravemente danneggiato dall'esposizione a temperature superiori a 120 ° F rispetto alla cartuccia. :-D

— David Richerby

@Swifty Into Tri è un'organizzazione britannica e in una giornata nuvolosa del genere, la temperatura non sarà superiore ai 25 ° C / 75 ° F, e questi eventi sono di solito al mattino quando è almeno di qualche grado più freddo. Supponendo che il video sia recente, la temperatura ha raggiunto i 33 ° C / 91 ° F un paio di fine settimana fa, ma quella è stata una giornata di sole, quindi non quando è stato girato il video. Il Regno Unito non si è mai avvicinato alla 120F: il record è 101F (38C). Per farla breve, non ho idea del perché quella cartuccia si sia spenta ma non faceva caldo. (In realtà, il pennacchio di vapore suggerisce che è trapelato, piuttosto che esplodere.)

— David Richerby,

Questo spiega parte del motivo in quello che potrebbe essere troppo dettagliato: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/deviation5.html Se hai intenzione di leggere uno di questi, leggi il materiale che inizia dopo la tabella che elenca "Costanti di van der Waals per i vari gas". Calcola che comprimere la CO ₂ da 1 Litro a 0,2 Litri usando la Legge del gas ideale (che sarà quasi corretta per l'aria) "la pressione dovrebbe essere aumentata a 112 atm" ma quella per la CO ₂(a 0 ° C) "L'equazione di van der Waals, tuttavia, prevede che la pressione dovrà solo aumentare a 52,6 atm". Questa è una pressione molto inferiore per lo stesso volume di gas (alla normale pressione atmosferica). Pensa agli aspetti di sicurezza: il contenitore per questo non dovrà essere quasi forte (così costoso) come uno per lo stesso standard. volume d'aria. Economicamente e in termini di sicurezza, è un gioco da ragazzi.

— redrubberball
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