Por que os cartuchos de inflação de emergência são preenchidos com CO2?

Por que eles não são preenchidos com ar ambiente usando compressores de ar? Comprimir o ar ambiente não é mais barato do que gerar CO2? Se for, esses cartuchos terão dois benefícios:

Mais barato para fabricar
Os pneus cheios de CO2 esvaziam por conta própria muito mais rápido que o ar ambiente, portanto, usar ar significa que, depois que você encher o pneu com um cartucho, não será necessário encher novamente quando voltar para casa.

— Tooniis
fonte

Tirar a água do ar normal é uma droga e precisa de muitos equipamentos. Verifique qualquer loja de mergulho.

— Aganju

É tecnicamente impraticável (se não impossível) comprimir uma quantidade suficiente de ar regular em um cartucho do tamanho / peso do cartucho de CO2. O CO2 é muito mais compressível que o ar comum.

— Daniel R Hicks

@Aganju - Tirar água do ar não é realmente tão grande assim. O problema da água é que, se as pessoas que estão enchendo o tanque não tomarem os devidos cuidados, elas podem encher um tanque com água e não com ar.

— Daniel R Hicks

@DanielRHicks "O CO2 é muito mais compressível que o ar comum", o que explica tudo. Seu comentário deveria ter sido uma resposta.

— Tooniis 17/09/17

O ar pressurizado vazará. O CO2 se transforma em líquido nesses recipientes para que não vaze.

— SurpriseDog

Respostas:

Os cartuchos de CO2 são usados para inflar pneus de bicicleta porque são um produto barato e comum que existe desde a década de 1950. Seus outros usos incluem acionar pistolas de ar e inflar coletes salva-vidas.

Eles foram originalmente desenvolvidos pela Crosman Corporation e comercializados sob o nome "Powerlet".

Presumivelmente, os cartuchos de energia são preenchidos com CO2 porque é o gás mais adequado. As razões pelas quais consigo pensar são:

O CO2 se transforma em líquido a uma pressão relativamente baixa em comparação com outros gases - os líquidos são muito mais densos que os gases, portanto uma quantidade útil de CO2 pode caber em um pequeno recipiente.
Os recipientes são fáceis e baratos de fazer para suportar a pressão necessária
O CO2 é barato e fácil de fabricar (embora provavelmente não seja muito ecológico).
O CO2 é inerte, não reagirá com o material do recipiente. Não é inflamável, mas aquecer um cartucho provavelmente não é uma boa ideia.

Atualizações para a minha resposta, visto que ela apareceu na página principal por algum motivo.

Os cartuchos de CO2 não são preenchidos com CO2 comprimido, eles são preenchidos com CO2 líquido . Isso precisa ser feito para obter o suficiente do material no cartucho para ser útil. O cartucho não está completamente cheio, no entanto, e a pressão do gás no espaço é essencialmente constante (a pressão do vapor) desde que haja algum CO2 líquido restante.

Você não pode colocar ar líquido em um cartucho, pois é composto de nitrogênio, oxigênio, vapor de água e CO2, todos com diferentes pontos de ebulição. De fato, o CO2 se transforma em sólido antes do nitrogênio se transformar em líquido.

— Aparelho Argenti
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1,2 e 4 são boas razões, mas está tornando o CO2 mais barato do que ligar compressores de ar para comprimir o ar nos cartuchos?

— Tooniis 14/09/17

Obviamente, o uso de ar atmosférico é inadequado, pois não vemos nenhum produto de ar pressurizado "enlatado" (pense em latas de gás comprimido para remover poeira de teclados, que na verdade são preenchidos com refrigerante), talvez você deva fazer esta pergunta no Physics Stack Exchange local.

— Argenti Apparatus

Há também a questão do vapor de água no congelamento do ar comprimido quando o recipiente é despressurizado.

— microfones

FWIW diz isso Em quase todos os casos, o dióxido de carbono capturado e purificado para aplicações comerciais seria expelido para a atmosfera no ponto de produção se não fosse recuperado para transporte e uso benéfico em outros locais. (Em relação ao ponto # 3 parentética.)

— Mr.Wizard

A transformação do CO2 em líquido a uma pressão relativamente baixa fornece uma espécie de efeito de autorregulação. A pressão do gás em cima do líquido permanece constante até o líquido desaparecer. Isso não explica diretamente por que eles são usados para pneus, mas explica por que são usados em armas de ar, o que os tornou baratos e abundantes para outros usos.

— Kevin Krumwiede 14/09

Acredito que você encontrará estes artigos informativos:

À temperatura ambiente (abaixo da temperatura crítica de 31 ° C / 87,8 ° F), uma garrafa de CO ₂ é, na prática, auto-regulável. Isso não é possível com ar comprimido simples. Você precisaria de uma garrafa de "ar de alta pressão" maior, mais forte e mais pesada, com um regulador (e seu custo e complexidade associados) para desempenhar a mesma função.

Isso torna o CO ₂ muito mais adequado a um kit de reparo de bicicletas devido a:

tamanho pequeno
baixo peso
baixo custo
confiabilidade (simplicidade)

Este vídeo de dióxido de carbono supercrítico fornece uma janela interessante (literal e figurativa) para o comportamento de fase descrito nos artigos acima:

— Mr.Wizard
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Isso significa que os cartuchos de CO2 não funcionam corretamente acima de 31 ° C? Essa não é uma temperatura muito alta.

— David Richerby

@ David Significa que a pressão começa a aumentar substancialmente em torno desse ponto. Para a inflação de pneus, isso não deve ser um problema, assumindo que o próprio inflador seja bem projetado; no entanto, há um limite para a temperatura ambiente à qual um cartucho pode ser exposto com segurança, o que acredito ser de 120 ° F (citado no segundo artigo). Ele também mostra uma foto de um cartucho burst com a legenda "Powerlet rompido por exposição a temperatura de 180 ° F no teste do fabricante", portanto presumo que haja uma margem de segurança saudável incluída nessa especificação de 120 ° F.

— Mr.Wizard

@ David Na prática, temperaturas frias são provavelmente mais um problema, pois o cartucho fica muito lento quando frio. Uma solução simples seria manter um próximo ao seu corpo.

— Mr.Wizard

Sim, na prática, ficarei mais danificado pela exposição a temperaturas superiores a 120 ° F do que o cartucho. :-D

— David Richerby

A @Swifty Into Tri é uma organização do Reino Unido e, em um dia nublado como esse, a temperatura não estará acima de 25C / 75F, e esses eventos geralmente acontecem pela manhã, quando está pelo menos alguns graus mais frio. Supondo que o vídeo seja recente, a temperatura atingiu 33C / 91F há alguns fins de semana atrás, mas esse foi um dia ensolarado, portanto não quando o vídeo foi gravado. O Reino Unido nunca chegou perto dos 120F: o recorde é 101F (38C). Para encurtar a história, não sei por que o cartucho disparou, mas não estava calor. (Na verdade, a nuvem de vapor sugere que vazou, em vez de explodir.)

— David Richerby

Isso explica parte do motivo, que pode ser muito detalhado: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/deviation5.html Se você estiver lendo um deles, leia o material a partir da tabela que lista "constantes de van der Waals para os vários gases". Ele calcula que a compressão de CO ₂ de 1 litro para 0,2 litros usando a Lei do Gás Ideal (que será quase correta para o ar) "a pressão teria que ser aumentada para 112 atm", mas para o CO ₂(a 0 ° C) "A equação de van der Waals, no entanto, prevê que a pressão só terá que aumentar para 52,6 atm". Isso é muito menos pressão para o mesmo volume de gás (à pressão atmosférica normal). Pense nos aspectos de segurança: o contêiner para isso não precisará ser tão forte (tão caro) quanto um para o mesmo padrão. volume de ar. Economicamente e em termos de segurança, é fácil.

— redrubberball
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