Pourquoi les cartouches de gonflage d'urgence sont-elles remplies de CO2?

Pourquoi ne sont-ils pas remplis d'air ambiant à l'aide de compresseurs d'air? La compression de l'air ambiant ne coûte-t-elle pas moins cher que la génération de CO2? Si tel est le cas, ces cartouches présenteraient deux avantages:

Moins cher à fabriquer
Les pneus remplis de CO2 se dégonflent beaucoup plus rapidement que l'air ambiant. Par conséquent, si vous gonflez votre pneu avec une cartouche, vous n'aurez plus à le gonfler à votre retour.

— Tooniis
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Sortir l'eau de l'air normal est une chienne qui a besoin de beaucoup de matériel. Vérifiez n'importe quel magasin de plongée.

— Aganju

Il est techniquement impossible (voire impossible) de compresser une quantité suffisante d’air ordinaire dans une cartouche de la taille / poids de la cartouche de CO2. Le CO2 est beaucoup plus compressible que l'air ordinaire.

— Daniel R Hicks

@Aganju - Extraire l'eau de l'air n'est pas vraiment un gros problème. Le problème avec l’eau, c’est que, si les personnes chargées du remplissage du réservoir ne prennent pas les précautions qui s’imposent, elles peuvent remplir un réservoir avec de l’eau plutôt que de l’air.

— Daniel R Hicks

@DanielRHicks "Le CO2 est beaucoup plus compressible que l'air ordinaire", ce qui explique tout. Votre commentaire aurait dû être une réponse.

— Tooniis

L'air sous pression va fuir. Le CO2 se transforme en un liquide dans ces cartouches afin d'éviter toute fuite.

— SurpriseDog

Réponses:

Les cartouches de chargeur de CO2 sont utilisées pour gonfler les pneus de vélo car elles constituent un produit courant et peu coûteux, utilisé depuis les années 50. Leurs autres utilisations incluent l’utilisation d’armes à air comprimé et le gonflement de gilets de sauvetage.

Ils ont été initialement développés par la société Crosman et commercialisés sous le nom de "Powerlet".

Les cartouches Powerlet sont remplies de CO2, probablement parce que c'est le gaz le plus approprié. Les raisons pour lesquelles je peux penser sont:

Le CO2 se transforme en un liquide à pression relativement basse comparé à d'autres gaz - les liquides sont beaucoup plus denses que les gaz, ce qui permet de contenir une quantité utile de CO2 dans un petit récipient.
Les conteneurs sont faciles et peu coûteux à fabriquer pour résister à la pression requise
Le CO2 est bon marché et facile à produire (bien que probablement pas très écologique).
Le CO2 est inerte, ne réagira pas avec le matériau du conteneur. Ce n'est pas inflammable mais chauffer une cartouche n'est probablement pas une bonne idée.

Mises à jour de ma réponse, vu qu’elle apparaissait à la page principale pour une raison quelconque.

Les cartouches de CO2 ne sont pas remplies de CO2 comprimé, elles sont remplies de CO2 liquide . Cela doit être fait pour avoir assez de substance dans la cartouche pour être utile. Cependant, la cartouche n'est pas complètement remplie et la pression du gaz dans l'espace est essentiellement constante (la pression de vapeur) tant qu'il reste du CO2 liquide.

Vous ne pouvez pas mettre de l'air liquide dans une cartouche car elle est composée d'azote, d'oxygène, de vapeur d'eau et de CO2, qui ont tous des points d'ébullition différents. En fait, le C02 devient un solide avant que l'azote ne devienne un liquide.

— Argenti Apparatus
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1, 2 et 4 sont de bonnes raisons, mais est-ce que rendre le CO2 moins cher que d’alimenter des compresseurs d’air pour comprimer l’air dans les cartouches?

— Tooniis

Évidemment, utiliser de l'air atmosphérique n'est pas approprié, car nous ne voyons aucun produit «en conserve» à air pressurisé (pensez à utiliser des pots de gaz comprimé pour éliminer la poussière des claviers, qui sont réellement remplis de réfrigérant). Peut-être devriez-vous poser cette question dans Physics Stack Exchange site.

— Argenti Apparatus

Il y a aussi le problème de la vapeur d'eau dans l'air comprimé qui gèle lorsque le conteneur est dépressurisé.

— micros

FWIW ce dit Dans presque tous les cas, le dioxyde de carbone qui est capturé et purifié pour des applications commerciales serait rejeté dans l'atmosphère au moment de la production si elle n'a pas été récupérée pour le transport et l' utilisation bénéfique à d' autres endroits. (En ce qui concerne le point 3 entre parenthèses.)

— Mr.Wizard

Le CO2 se transformant en un liquide à une pression relativement basse lui confère une sorte d’autorégulation. La pression du gaz au-dessus du liquide reste constante jusqu'à ce que le liquide disparaisse. Cela n'explique pas directement pourquoi ils sont utilisés pour les pneus, mais cela explique pourquoi ils sont utilisés dans les pistolets à air comprimé, ce qui les a rendus économiques et abondants pour d'autres utilisations.

— Kevin Krumwiede

Je crois que vous trouverez ces articles informatifs:

À la température ambiante (inférieure à la température critique de 31 ° C / 87,8 ° F), une bouteille de CO ₂ s'autorégule dans la pratique. Ce n'est pas possible avec de l'air comprimé simple. Vous auriez besoin d’une bouteille "d’air à haute pression" plus grande, plus solide et plus lourde avec un régulateur (ainsi que le coût et la complexité associés) pour remplir la même fonction.

Cela rend le CO ₂ bien plus adapté à un kit de réparation de vélo en raison de:

petite taille
faible poids
à bas prix
fiabilité (simplicité)

Cette vidéo de dioxyde de carbone supercritique fournit une fenêtre intéressante (à la fois littérale et figurée) sur le comportement de phase décrit dans les articles ci-dessus:

— Mr.Wizard
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Cela signifie-t-il que les cartouches de CO2 ne fonctionnent pas correctement au-dessus de 31 ° C? Ce n'est pas une température très élevée.

— David Richerby

@David Cela signifie que la pression commence à augmenter sensiblement autour de ce point. Pour le gonflage des pneus, cela ne devrait pas poser de problème si l’inflateur est bien conçu, mais il existe une limite à la température ambiante à laquelle une cartouche peut être exposée en toute sécurité, valeur qui, je crois, est de 120 ° F (cité dans la deuxième article). Il montre également une photo d'une cartouche éclatée portant le libellé "Le test du fabricant a provoqué une rupture de la tension d'alimentation" à la température de 180 ° F " . Je suppose donc qu'une marge de sécurité suffisante est incluse dans cette spécification de 120 ° F.

— Mr.Wizard

@David En pratique, les températures froides sont probablement plus problématiques, car la cartouche sera très lente à froid. Une solution simple serait de garder un à côté de votre corps.

— Mr.Wizard

Ouais, pratiquement, je serai plus endommagé par une exposition à des températures supérieures à 120 ° F par rapport à la cartouche. :-D

— David Richerby, le

@Swifty Into Tri est une organisation britannique et par temps nuageux, la température ne sera pas supérieure à 25 ° C, et ces événements se produisent généralement le matin lorsqu'il fait au moins quelques degrés. En supposant que la vidéo soit récente, la température a atteint 33C / 91F il y a quelques week-ends, mais c'était une journée ensoleillée, donc pas quand la vidéo a été tournée. Le Royaume-Uni n'a jamais approché 120F: le record est de 101F (38C). Bref, je ne sais pas pourquoi cette cartouche s’est éteinte mais ce n’était pas de la chaleur. (En fait, le panache de vapeur suggère qu'il a coulé plutôt que d'exploser.)

— David Richerby Le

Ceci explique en partie ce qui est peut-être trop détaillé: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/deviation5.html Si vous voulez en lire un, lisez le matériel commençant après le tableau énumérant "Constantes de van der Waals pour les divers gaz". Il calcule que la compression du CO ₂ de 1 litre à 0,2 litre en utilisant la loi des gaz parfaits (qui sera presque correcte pour l'air) "la pression devrait être augmentée à 112 atm" mais celle pour le CO ₂(à 0 ° C) "L'équation de van der Waals prédit toutefois que la pression ne devra augmenter que jusqu'à 52,6 atm". C'est beaucoup moins de pression pour le même volume de gaz (à la pression atmosphérique normale). Pensez aux aspects de sécurité: le conteneur n’aura pas besoin d’être aussi fort (aussi coûteux) qu’un conteneur pour le même std. volume d'air. Du point de vue économique et de la sécurité, c'est une évidence.

— Redubberball
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