Физические свойства этана C2H6: плотность, вязкость, теплопроводность

Рассмотрены тепловые и физические свойства этана C₂H₆ в газообразном и сжиженном состояниях. Свойства этана представлены в виде таблиц при различных температурах.

Этан представляет собой органический газ, относящийся к газам метанового ряда, он входит в состав природного и нефтяного газов, содержится в нефти. В основном применяется в качестве сырья для синтеза этилена, каучука, бензина, а также спиртов и многих других органических веществ.

По своим физическим свойствам этан представляет собой газ с температурой кипения минус 88°С, без цвета и запаха, имеет молекулярную массу 30,07 и газовую постоянную 276,5 Дж/(кг·К).

Основные тепловые и некоторые физические свойства этана представлены в следующей таблице:

Тепловые и физические свойства этана

Свойство	Размерность	Значение
Молекулярная масса μ	—	30,0694
Плотность газа при с. у.	кг/м3	1,342
Плотность жидкости при -180°С	кг/м3	648,8
Газовая постоянная R	Дж/(кг·К)	276,507
Температура в тройной точке Tтр	°С	-182,802
Давление в тройной точке Ртр	МПа	1,13·10-6
Температура кипения при 101325 Па	°С	-88,58
Критическая температура Ткр	°С	32,18
Критическое давление, Ркр	МПа	4,8714
Критический объем vкр	м3/кг	4891·10-6
Теплота сублимации при 0°С	кДж/кг	968,43
Коэффициент теплопроводности при с. у.	Вт/(м·К)	0,018

Плотность этана

Плотность этана почти в два раза выше, чем плотность метана и при стандартных условиях (0°С и 10⁵ Па) составляет 1,342 кг/м³. Наибольшую плотность газообразный этан имеет вблизи температуры кипения — она может достигать более двух килограмм на кубометр. Этан немногим тяжелее воздуха: плотность воздуха при стандартных условиях имеет значение 1,293 кг/м³.

Плотность этана, как и других газов, становится меньше при нагревании. Например, при температуре 300°С и нормальном атмосферном давлении она составляет всего 0,63 кг/м³.

В таблице представлены значения плотности этана газообразного при различных температурах в интервале от -88 до 427°С и нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность этана газообразного при температурах -88…427°С

T, К	t, °С	ρ, кг/м3	T, К	t, °С	ρ, кг/м3
185	-88	2,03	440	167	0,82
190	-83	1,97	450	177	0,81
200	-73	1,86	460	187	0,79
210	-63	1,76	470	197	0,77
220	-53	1,68	480	207	0,75
230	-43	1,6	490	217	0,74
240	-33	1,53	500	227	0,72
250	-23	1,47	510	237	0,71
260	-13	1,41	520	247	0,7
270	-3	1,35	530	257	0,68
273	0	1,34	540	267	0,67
280	7	1,3	550	277	0,66
290	17	1,26	560	287	0,65
300	27	1,21	570	297	0,63
310	37	1,17	580	307	0,62
320	47	1,14	590	317	0,61
330	57	1,1	600	327	0,6
340	67	1,07	610	337	0,59
350	77	1,04	620	347	0,58
360	87	1,01	630	357	0,57
370	97	0,98	640	367	0,57
380	107	0,96	650	377	0,56
390	117	0,93	660	387	0,55
400	127	0,91	670	397	0,54
410	137	0,88	680	407	0,53
420	147	0,86	690	417	0,52
430	157	0,84	700	427	0,52

Плотность сжиженного этана в температурном диапазоне -182…-93°С составляет от 549,7 до 652,4 кг/м³. Этан может находиться в жидком состоянии при температурах ниже минус 88°С. В этих условиях плотность этана может иметь значение до 652 кг/м³ (при температуре до -182°С). При нагревании плотность сжиженного этана, так же как и газообразного, — снижается.

Плотность этана сжиженного при температурах -182…-93°С

T, К	t, °С	ρ, кг/м3	T, К	t, °С	ρ, кг/м3
91	-182	652,4	135	-138	602,8
92	-181	650,4	140	-133	597
95	-178	645,7	145	-128	591,4
100	-173	640	150	-123	585,6
105	-168	635	155	-118	579,8
110	-163	630	160	-113	573,9
115	-158	624,8	165	-108	568
120	-153	619,5	170	-103	562
125	-148	614	175	-98	555,9
130	-143	608,5	180	-93	549,7

Вязкость этана

В таблице приведены значения коэффициента динамической вязкости этана в газообразном и жидком состояниях в интервале температуры от -172 до 600 градусов Цельсия.

При стандартных условиях вязкость газа этана составляет 85,5·10^-7 Па·с и при нагревании увеличивается. Однако сжиженный этан, как и многие другие жидкости, при росте температуры становится менее вязким.

Этан в жидком виде намного более вязкий, чем в газообразном состоянии. При температуре, например -100°С коэффициент динамической вязкости сжиженного C₂H₆ почти в 30 раза больше, чем газообразного.

Динамическая вязкость этана газообразного и жидкого при различных температурах

t, °С	η·107, Па·с	t, °С	η·107, Па·с
Этан газообразный
-100	55,2	100	115
-75	62,3	150	128
-50	70,3	200	141
-25	78	250	152,5
0	85,5	300	164
25	92,9	400	190
50	102	500	214
75	107	600	238
Этан сжиженный
-172	8780	-101	1750
-169	7870	-87	1370
-167	7290	-72	1140
-165	6750	-58	970
-162	6240	-43	900
-123	2710	-30	820
-113	2360	-3	670
-106	2070	15	550

Теплопроводность этана

Значения коэффициентов теплопроводности газообразного этана представлены в таблице в диапазоне температуры от -40 до 300°С. Теплопроводность этана при стандартных условиях ниже значения коэффициента теплопроводности метана и составляет 0,018 Вт/(м·град).

При нагревании коэффициент теплопроводности этана увеличивается и при температуре 300°С становится равным 0,0659 Вт/(м·град). По сравнению с воздухом при низких температурах этан является менее теплопроводным, но при нагревании выше 120°С становится лучшим проводником тепла.

Теплопроводность этана газообразного при различных температурах

t, °С	λ, Вт/(м·град)	t, °С	λ, Вт/(м·град)
-40	0,0138	140	0,0378
-20	0,0157	160	0,041
0	0,018	180	0,0443
20	0,0206	200	0,0477
40	0,0232	220	0,0511
60	0,0259	240	0,0547
80	0,0288	260	0,0584
100	0,0317	280	0,0621
120	0,0347	300	0,0659

Источники:

1. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
2. Сычев В. В., Вассерман А. А. и др. Термодинамические свойства этана: ГСССД. М.: Издательство стандартов, 1982. — 304 с.