1 m³ doğal gaz

Katılar ve sıvılar sıkıştırılamaz ama gazlar sıkıştırılabilir, değil mi? Şu anda bu yazıyı orta büyüklükte bir odada okuyorsanız o odada yaklaşık 70 kg hava vardır -daha az mı bekliyordunuz- ama o odaya 700 kg hava da sığdırabilirsiniz.

Altın buharı diye bi şey olur mu? Olur, altını kaynatırsanız olur. Bir futbol topunu altın buharıyla doldurup size bedava verecek olsalardı topu taş gibi olana kadar şişirtirdiniz çünkü aynı hacimde daha çok altın almak isterdiniz.

1 metre küp gaz diye bi şey yoktur. Belirsizlik açısından şu ikisi birbirinin aynısı:

Bana 1 m³ doğal gaz ver = Bana bi 1000'lik borç ver.

Borç para için o paranın adı ve ait olduğu ülke gerekir: Bana 1000 Amerikan doları borç ver. Sadece dolar derseniz olmaz, adam getirir Kanadan doları verir. Bir gazın miktarının ne olduğunu bilebilmemiz için hacmine ek olarak basıncını ve sıcaklığını bilmemiz gerekir: Bana 1 atm basınçta ve 15 °C sıcaklıkta 1 m³ gaz ver.

Türkiye'nin 1 m³ doğal gaz tanımı: 1 atm basınçta ve 15 °C sıcaklıkta hacmi 1 m³ ve üst ısıl değeri 9155 kcal olan gaz miktarı. (Buna standart metre küp diyorlar ve bunu sm³ olarak kısaltıyorlar ama bu kısaltma Uluslar arası Birim Sistemi kurallarına uygun değil.) Demek ki Türkiye'de 1 m³ doğal gaz (9155 × 4.1868)/3600 = 10.647265 kWh enerji demek. (Altı çeşit kaloriden enerji sektöründe kullanılan Uluslar arası Buhar Tablosu kalorisi için 1 cal = 4.1868 J.)

İdeal gaz kanununu, pV = nRT formülünü, herkes bilir. Bir gazın basıncı ile hacminin çarpımı, mol sayısı ile sıcaklığının çarpımın R katına eşittir. R bir sabit, ideal gaz sabiti. Ne kadar gaz aldığımızı bilmek için basınç, hacim ve sıcaklık yetiyorsa üst ısıl değer de nereden çıktı? Doğal gaz sadece metan gazından oluşsaydı üst ısıl değere gerek kalmazdı. Doğal gazın içinde etan, propan, bütan, karbon dioksit, azot, hidrojen sülfit, helyum vb. gazlar da var. O yüzden basınç-hacim-sıcaklık üçlüsü bu gaz karışımının miktarını standardize etmeye yetmez. Doğal gaz denen bu gaz karışımından 1 mol metan çıkarıp yerine 1 mol propan koyarsanız karışımın enerji değeri yükselir, tersini yaparsanız düşer.

Demek ki gaz ticaretinde hacim diye bi şey yokmuş, enerji diye bi şey varmış. Zaten gazı m³ olarak ifade eden de sadece biziz; Avrupa Birliği Wh olarak Amerika Birleşik Devletleri MMBtu olarak ifade ediyor. Mesela biz, Yunanistan'a 1 milyon m³ gaz sattık diyoruz; onlar, Türkiye'den 10.647265 GWh gaz aldık diyor. Gördüğünüz gibi aslında herkes enerji alıp satıyor ama herkesin ifade ediş şekli farklı!

1 atm (101,325 Pa) basınç ve 15 °C (288.15 K) sıcaklıktaki 1 m³ metan kaç moldür? Metan, bu şartlarda ideal gaz gibi davranır.

pV = nRT ⇒ 101,325 × 1 = n × 8.31446261815324 × 288.15 ⇒ n ≈ 42.3.

Dolayısıyla, bu basınç ve sıcaklıktaki 1 m³ metan yaklaşık 42.3 moldür. 1 mol metan 212.8 kcal üst ısıl değere sahiptir. O halde, doğal gaz sırf metandan oluşsaydı bu şartlarda 1 m³ünün üst ısıl değeri 212.8 × 42.3 ≈ 9000 kcal olurdu.

1 mol metan 16.043 gramdır. 1 kg metan, 1000/16.043 ≈ 62.3 moldür. Demek ki metanın enerji değeri 62.3 × 891 ≈ 55.5 MJ/kg. IEA, OECD ve Eurostat'ın ortak yayımladıkları enerji istatistikleri manuelinde bu değer için 55.52 MJ/kg yazıyor.