Содержание газов в воздухе. Что такое воздух и из чего он состоит? Ноль по Цельсию в стратопаузе
Та часть атмосферы, которая прилегает к Земле и которой соответственно дышит человек, называется тропосферой. Тропосфера имеет высоту от девяти до одиннадцати километров и представляет собой механическую смесь разнообразных газов.
Состав воздуха не обладает постоянством. В зависимости от географического положения, местности, погодных условий, воздух может иметь различный состав и различные свойства. Воздух может быть загазованным или разряженным, свежим или тяжелым - все это означает, что в нем имеют определенные примеси.
При контакте с открытым огнем происходит так называемая реакция кислородного водорода. В воздухе при атмосферном давлении объемная доля водорода должна составлять от 4 до 77%. Если эти предельные значения превышены или превышены, их больше нет. Наибольшая реакция происходит при соотношении двух водорода и одного кислорода. Для обнаружения тест, который должен быть испытан, обычно удерживается в отверстии с отверстием, направленным вниз в источнике зажигания.
Интенсивность горения
Скорость зажигания - это скорость расширения горения, которая может достигать сжиженного газа при смешивании с воздухом или кислородом. Скорость вытекания сжиженного газа в воздухе больше, чем его скорость горения. Поэтому исключается вспышка обратно в бак или бутылку, независимо от ее содержимого.
Азот - 78,9 процента;
Кислород - 20,95 процента;
Двуокись углерода - 0,3 процента.
Кроме того, в атмосфере присутствуют другие газы (гелий, аргон, неон, ксенон, криптон, водород, радон, озон), а также и Сумма их составляет чуть меньше одного процента.
Также стоит указать на наличие в воздухе некоторых постоянных примесей природного происхождения, в частности, некоторых газообразных продуктов, которые образуются в результате как биологических, так и химических процессов. Специального упоминания среди них заслуживает аммиак (состав воздуха вдали от населенных мест включает в себя порядка трех-пяти тысячных миллиграмма на кубический метр), метан (его уровень равен в среднем двум десятитысячным миллиграмма на кубический метр), окислы азота (в атмосфере их концентрация достигает приблизительно пятнадцать десятитысячных миллиграмма на метр кубический), сероводорода и других газообразных продуктов.
Плотность жидкостей и газов зависит от давления и температуры. В случае сжиженного газа проводится различие между жидкой фазой и газовой фазой. Из-за более высокой плотности сжиженный сжиженный газ падает на землю и собирается в самой низкой точке. По соображениям безопасности, сжиженный газ в бутылках или сосудах под давлением не должен храниться в комнатах ниже уровня земли.
Объемное увеличение улетучивания сжиженного газа является значительным: например, литр жидкого пропана в газообразном состоянии занимает объем около 260 литров. Контейнеры и бутылки сжиженного газа никогда не заполняются полностью, поскольку они должны иметь предписанное пространство для газа. Это газовое пространство служит в качестве буфера, поскольку повышение давления в резервуаре, заполненном полностью сжиженным газом, будет увеличением давления на 7 бар при каждом повышении температуры по Цельсию.
Помимо парообразных и газообразных примесей, химический состав воздуха обычно включает в себя пыль космического происхождения, которая выпадает на поверхность Земли в количестве семи стотысячных тонны на квадратный километр в течение года, а также пылевые частицы, которые поступают при извержениях вулканов.
Однако в наибольшей степени изменяет (причем не в лучшую сторону) состав воздуха и загрязняет тропосферу так называемая наземная (растительная, почвенная) пыль и дым лесных пожаров. Особенно много такой пыли в континентальных воздушных массах, берущих свое начало в пустынях Центральной Азии и Африки. Именно поэтому с уверенностью можно заявить, что идеально чистой воздушной среды попросту не существует, и она является понятием, существующим только теоретически.
Сжиженный газ, смешанный с воздухом, воспламеняется или взрывоопасен только в определенных зонах концентрации. Верхним или нижним пределом воспламенения является концентрация сжиженного нефтяного газа в воздухе, в случае которого зажигание не приводит к дальнейшему сгоранию.
Энергетический нижний и верхний предел воспламенения пропана 2. 1 и 9. 5 об.% Бутан 1, 5 и 8. 5 об.% Для сравнения: природный газ 4. 0 и 16. 0 об.%. Практически это означает высокую степень безопасности, поскольку только в этих узких пределах может происходить воспламенение или дефлаграция. Смеси ниже этого предела воспламенения слишком худые, смеси выше этих пределов слишком смелые, чтобы гореть. Природный газ, а также многие технические газы имеют гораздо больший диапазон сгорания, что требует дополнительных профилактических мер безопасности.
Состав воздуха имеет свойство постоянно изменяться, причем его естественные изменения обычно играют достаточно небольшую роль, особенно в сравнении с возможными последствиями его искусственных нарушений. Такие нарушения преимущественно связаны с производственной деятельностью человечества, использованием устройств для бытового обслуживания, а также транспортными средствами. Эти нарушения способны приводить в том числе и к денатурации воздуха, то есть к ярко выраженным отличиям ее состава и свойств от соответствующих показателей атмосферы.
Когда жидкость нагревается, при определенной температуре температура кипения имеет место переход от жидкого состояния к газообразному. Поэтому по сравнению с водой пропан и н-бутан являются газообразными при значительно более низких температурах. Давление насыщения - это давление, при котором происходит переход из газообразного состояния в жидкое состояние агрегата. Давление паров сжиженного газа в закрытом сосуде зависит только от состава газа и температуры, а не от степени наполнения. Если газ выводится из емкости для сжиженного газа, сжиженный газ пытается восстановить равновесие путем повторного испарения фазы сжиженного газа.
Эти и многие другие виды человеческой деятельности привели к тому, что основной состав воздуха начал подвергаться медленным и незначительным, но тем не менее абсолютно необратимым изменениям. Например, ученые подсчитали, что за последние пятьдесят лет человечеством было использовано примерно столько же кислорода, сколько за предшествующий миллион лет, а в процентном соотношении - две десятых процента от его общего запаса в атмосфере. При этом соответственно повышается выброс в воздушную Этот выброс по последним данным достиг почти четырех сотен миллиардов тонн за последние сто лет.
Только если больше сжиженного газа изымается, чем позволяет емкость испарения контейнера, происходит понижение давления. Воздух представляет собой смесь газов: азота, кислорода, благородных газов, двуокиси углерода. Основным компонентом воздуха является азот. Помимо кислорода, он также содержит углекислый газ парникового газа и пять благородных газов. Подробный анализ воздуха можно найти в таблице ниже.
Подключите поршневой пробоотборник ровно через 100 мл воздуха через трубу сгорания со вторым поршневым датчиком, который находится на нуле. В трубе сгорания имеется медная сетка между стеклянной ватой, которая теперь нагревается. Теперь несколько раз нажмите воздух с одного образца поршня на другой. Затем трубе сгорания дают остыть, а оставшийся объем удаляют. Обратите внимание также, как изменился цвет меди.
Таким образом, состав воздуха меняется в худшую сторону, и сложно предположить, каким он станет уже через несколько десятков лет.
Основными составными частями атмосферного воздуха являются кислород (около 21%), азот (78%), углекислый газ (0,03-0,04%), водяные пары, инертные газы, озон, перекись водорода (около 1%).
Физические свойства разных атмосферных слоев
Благородные газы уже давно используются в таких разнообразных областях, как технология освещения и дайвинг. Гелий, например, не горючий и служит в качестве газа-носителя для воздушных шаров и дирижаблей. Из-за его воспламеняемости гелий оказывается газом-носителем для дирижаблей и воздушных шаров; однако он доступен только в очень ограниченной степени. Янссен был обнаружен в спектре солнечных выступов. Аргон имеет большое значение в качестве защитного газа во время сварки.
Особое внимание будет уделено сокращению поставок энергоресурсов и повышению эффективности использования ресурсов при сохранении соответствующих производственных мощностей. Это делается, например, благодаря улучшенному управлению установкой, использованию энергосберегающих турбокомпрессоров или сокращению потребностей в энергии для охлаждающей воды и ее рециркуляции. Для того, чтобы мотивировать инженеров, награждаются самые энергоэффективные установки разделения воздуха.
Кислород - наиболее составная часть воздуха. При его непосредственном участии протекают все окислительные процессы в организме человека и животных. В покое человек потребляет в минуту примерно 350 мл кислорода, а при тяжелой физической работе количество потребляемого кислорода увеличивается в несколько раз.
Вдыхаемый воздух содержит 20,7-20,9% кислорода, а выдыхаемый - около 15-16%. Таким образом, ткани организма поглощают около 1/4 кислорода, имеющегося в составе вдыхаемого воздуха.
Соответствующие данные по воздухоразделительным установкам, относящимся к окружающей среде и климату, постоянно измеряются и публикуются ежегодно. Это необходимо для всех аэробных существ на суше. Другим компонентом воздуха является водяной пар. Абсорбционная способность газов для водяного пара зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше водяного пара может поглощаться теоретически. Водяной пар легче воздуха. Это означает, что воздух, обогащенный водяным паром, поднимается вверх. Пары воды конденсируются путем охлаждения в более высоких слоях.
В атмосфере содержание кислорода существенно не изменяется. Растения поглощают углекислый газ и, расщепляя его, усваивают углерод, а освободившийся кислород выделяют в атмосферу. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. В обеспечении постоянного состава атмосферного воздуха имеет значение также перемешивание воздушных потоков в нижних слоях атмосферы. Исключение составляют герметически замкнутые помещения, где вследствие длительного пребывания людей содержание кислорода может значительно понижаться (подводные лодки, убежища, герметизированные кабины самолетов и др.).
Конденсат осаждается на примеси или частицы пыли, которые воспринимаются как облака. После разделения воздуха газы снова смешиваются в соответствии со спецификациями. Другие компоненты газа в основном отсутствуют в синтетическом воздухе. Обычно в синтетическом воздухе имеется только небольшое количество других газов. Синтетический воздух используется везде, где другие газы, содержащиеся в нормальном воздухе, могут мешать процессам, но инертный газ, например, Синтетический воздух используется, например, в аналитической или измерительной технике.
Для организма важное значение имеет парциальное давление * кислорода, а не его абсолютное содержание во вдыхаемом воздухе. Это обусловлено тем, что переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении. Парциальное давление кислорода уменьшается с увеличением высоты местности над уровнем моря, (табл. 1).
Естественный состав воздуха
Дальнейшие приложения можно найти в медицине. Состав воздуха может быть изменен. В частности, содержание диоксида углерода подвержено колебаниям. Воздух представляет собой смесь разных газов нашей атмосферы. В дополнение к физическому испарению и паров или выхлопных газов, каждый думает прежде всего о кислороде, который нам нужен для нашего дыхания.
Однако наибольшее количество воздуха между землей, тропосферой и экзосферой не является, как и ожидалось, кислородом. Если бы это было так, это было бы неплохо для нас, вероятно, мы бы даже не существовали. Но это все тезисы, которые должны были доказать другие эксперименты.
Большое значение имеет использование кислорода для лечения заболеваний, сопровождающихся кислородным голоданием (кислородные палатки, ингаляторы).
Углекислый газ. Содержание углекислого газа в атмосфере достаточно постоянно. Это постоянство объясняется круговоротом его в природе. Несмотря на то, что процессы гниения, жизнедеятельности организма сопровождаются выделением углекислого газа, значительного увеличения его содержания в атмосфере не происходит, так как углекислый газ усваивается растениями. При этом углерод идет на построение органических веществ, а кислород поступает в атмосферу. В выдыхаемом воздухе содержится до 4,4% углекислого газа.
Атмосфера защищает от солнечной радиации
Здесь мы имеем дело с точным обнаружением содержания кислорода в воздухе. Лексика дает следующие значения. Воздух состоит из 09 об.% Азота, 95 об.% Кислорода, 03 об.% Двуокиси углерода и 93 об.% Благородных газов. Чистый кислород быстро приведет к неконтролируемым реакциям горения. Высокое содержание азота делает кислородные реакции на земле приемлемыми. Азот также попадает в атмосферу посредством различных реакций в атмосфере и дождя и служит в качестве удобрения там в соединениях. Углекислый газ воздуха, даже если его часто ругают, несет ответственность за положительный вождение, без которого на земле было бы очень холодно.
Углекислый газ - физиологический возбудитель дыхательного центра, поэтому при искусственном дыхании его в незначительном количестве добавляют к воздуху. В больших количествах он может оказывать наркотическое действие и вызывать смерть.
Углекислый газ имеет и гигиеническое значение. По его содержанию судят о чистоте воздуха жилых и общественных помещений (т. е. помещений, где находятся люди). При скоплении людей в плохо вентилируемых помещениях параллельно накоплению углекислого газа в воздухе увеличивается содержание других продуктов жизнедеятельности человека, повышается температура воздуха и увеличивается его влажность.
Основные элементы атмосферы
Благодаря этим знаниям мы можем теперь сделать экспериментальное доказательство кислорода. В штатив помещена кварцевая трубка. На том же уровне вы помещаете дополнительный штатив слева и справа, в который впоследствии могут быть зажаты пробоотборники поршня.
Медная проволочная сетка помещается в кварцевую трубку и закрывается перфорированными заглушками. Поршневой пробоотборник натянут в устройство на ноль, другой поршневой пробоотборник заполнен воздухом 100 мл и зажат. Как только устройство настроено, он еще раз проверяет, что он закрыт настолько сильно, насколько это возможно. Медная проволочная сетка затем нагревается горелкой Бунзена, а поршни поршня выталкиваются назад и вперед, пока не будет обнаружено никакого изменения объема.
Установлено, что если содержание углекислого газа в воздухе помещений превышает 0,07-0,1%, то воздух приобретает неприятный запах и может нарушить функциональное состояние организма.
Параллельность изменения перечисленных свойств воздуха жилых помещений и возрастания концентрации углекислого газа, а также простота определения его содержания позволяют использовать этот показатель для гигиенической оценки качества воздуха и эффективности вентиляции общественных помещений.
Из каких газов состоит воздух?
Медная проволочная сетка становится черной при нагревании. Сначала объем воздуха в образцах поршня увеличивается, но к концу эксперимента после охлаждения наблюдается уменьшение объема до 80 мл. На медной проволочной сетке образовался черный оксид меди. Необходимый для этого кислород поступает из окружающей среды.
Поскольку застроенная система была закрыта воздухонепроницаемой в наиболее идеальном случае, уменьшение объема связано с этой реакцией. Можно предположить, что 20% кислорода присутствует в воздухе. Увеличение объема в начале было связано с нагревом воздуха с помощью горелки Бунзена.
Азот и другие газы. Азот является основной составной частью атмосферного воздуха. В организме он находится в растворенном состоянии в крови и тканевых жидкостях, но не принимает участия в химических реакциях.
В настоящее время экспериментально установлено, что в условиях повышенного давления азот воздуха вызывает у животных расстройство нервно-мышечной координации, последующее возбуждение и наркотическое состояние. Аналогичные явления исследователи наблюдали у водолазов. Применение для дыхания водолазов гелио-кислородной смеси позволяет увеличить глубину спуска до 200 м без выраженных симптомов интоксикации.
Честно говоря, мы должны указать на риски этого эксперимента. Если система не полностью закрыта или сеть медных проводов слишком мала, результаты несколько противоречивы, что не приводит к содержанию кислорода около 20 об.% В воздухе. Смесь различных газов, которые можно охарактеризовать как идеальную или настоящую газовую смесь в зависимости от их свойств.
Идеальная газовая смесь присутствует, когда при одном и том же давлении и температуре сумма парциальных объемов отдельных газов равна суммарному объему. Если общий объем не равен сумме частичных объемов из-за сильных взаимодействий разных частиц газа, это настоящая газовая смесь.
При электрических грозовых разрядах и под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца в воздухе образуется незначительное количество других газов. Гигиеническое значение их сравнительно невелико.
* Парциальным давлением газа в смеси газов называется то давление, которое производил бы данный газ, если бы он занимал весь объем смеси.
В идеальной смеси полное давление также соответствует сумме всех парциальных давлений. Примечание. Идеальная газовая смесь может также возникать при объединении реальных газов. Применяется: идеальная газовая смесь ≠ смесь идеальных газов! Однако смесь идеальных газов всегда является идеальной смесью!
Учебные единицы, в которых этот термин рассматривается
Газы встречаются во многих реакциях, поэтому важно учитывать поведение газов. Состояние молекул и атомов, находящихся в газовом состоянии, называется неподвижным движением. Бойл-Мариот и Гей-Люссак представили уравнения поведения газов. Для границы применяется закон идеального газа, который обсуждается далее в этом учебном блоке.
