Salve, ho acquistato un furgoncino a metano da poco tempo. Quando faccio rifornimento alla pompa vengono quantificati i kg di metano mentre i consumi sono riportati in litri. Il serbatoio della macchina è di 80 litri. Mediamente si inseriscono circa 13 litri a serbatoio vuoto. La domanda è: quanto pesa un litro di metano? E a quanti mc corrisponde? Ci sono tabelle?

Ciao Pasquale,

innanzitutto facciamo chiarezza su due concetti distinti: massa e volume. La massa, che si misura in kg è legata alla “quantità di materia”; il volume, che si misura in metri cubi o in litri è legato invece allo “spazio occupato”. Detto ciò, esiste una grandezza che lega massa e volume, detta densità (o massa volumica) calcolabile come il rapporto tra una certa massa di una sostanza e il volume da questa occupato in determinate condizioni di pressione e temperatura:

densità = (massa) / (volume)

Ad esempio la densità dell’aria alla pressione di 1atm e alla temperatura di 0 °C è circa 1,3 kg/mc, che vuol dire che un metro cubo di aria, ad 1atm e a 0°C, ha una massa di circa 1,3 kg. Sottolineo che la densità dipende fortemente dalla temperatura e dalla pressione del gas.

Veniamo alla domanda: per sapere la massa di un litro di metano occorre quindi conoscerne la densità alla temperatura e pressione alle quali viene immesso nel serbatoio. Questa si può stimare dai dati riportati (immagino che tu abbia voluto dire che il pieno corrisponde a circa 13 kg e non 13 litri):

d = 13 kg / 80 litri = 0,16 kg / litri

Quindi si ha che un litro di metano, alle condizioni di temperatura e pressione alle quali viene immesso nel serbatoio, ha una massa di circa 0,16 kg.

A sottolineare l’importanza di temperatura e pressione per il calcolo della densità tieni presente che:

Considerando la temperatura fissa a 0°C, la densità del metano puro alla pressione di 1atm è circa 0,7 g / litro, mentre alla pressione di 217atm (che corrisponde a 220 bar, pressione standard degli erogatori di metano per le automobili) è circa 154 g / litro, ovvero 0,15 kg / litro (circa il valore ricavato dai tuoi dati), e quindi duecento volte più grande che ad 1atm.
Anche la temperatura influisce sulla densità, maggiore è la temperatura e minore è la densità, quindi d’estate occorrono meno kilogrammi per fare il pieno!

La seconda parte della tua domanda è una semplice conversione tra unità di misura della stessa grandezza, infatti come detto all’inizio metri cubi e litri misurano entrambi il volume. La conversione è 1 metro cubo = 1000 litri.

Infine per quanto riguarda le tabelle, esistono delle tabelle che riportano i valori di densità dei gas (che puoi trovare in un qualsiasi testo scolastico di fisica o chimica) ma devi tenere conto almeno di due cose:

Le densità sono riportate per valori standard di pressione e temperatura (tipicamente 1atm e 0°C), per ottenerle ad altre temperature e pressioni si deve usare una relazione che lega pressione, volume e temperatura di un gas (detta equazione di stato).
Le tabelle riportano generalmente le densità dei gas puri, mentre il gas naturale utilizzato per le automobili non è puro metano, ma una miscela che contiene in gran parte metano, ma anche propano, butano ed altri idrocarburi.

Per ulteriori chiarimenti non ti fare problemi a contattarmi.