Значення повітря при організації технологічних процесів

Повітря – природна суміш газів, з яких складається атмосфера, тобто повітряна оболонка планети. Первісно це слово виникло для опису повітря планети Земля, ще в ті часи, коли інші планети мало цікавили людство, тому нині воно все ще використовується саме в такому значенні.

Основними компонентами сухого повітря є азот (78,09 % за об’ємом) і кисень (20,95 %), а також невелика кількість вугле­кислого газу, водню та інших газів. Уміст водяної пари в повітрі постійно змінюється (від 0,2 до 3 %) залежно від її агрегатного стану. Повітря містить також тверді й рідкі домішки (аерозолі). Від їхньої кількості та різновиду залежать процеси поглинання і розсіювання радіації, виникнення окремих оптичних явищ в атмосфері тощо. Вуглекислий газ є фізіологічним регулятором дихального центру людини і тварин. Концентрація вуглекислого газу в повітрі закритих приміщень, яка зростає одночасно зі збільшенням вмісту пилу, мікроорганізмів тощо, є основним показником забруднення повітря.

Головними складовими частинами повітря (неподалік від земної поверхні) є азот – 78,08 % об’єму, кисень – 20,96 % об’єму й інертні гази – 0,94 % об’єму, у тому числі аргон – близько 0,9 % об’єму. Кількість цих газів у повітрі не змі­нюється, тому їх називають постійними складовими частинами повітря.

До складу повітря входять також: діоксид вуглецю CO₂ (вуглекислий газ) – близько 0,03 % об’єму й водяна пара 0,1–2,8 % об’єму. Однак їхня кількість залежно від умов може сильно змінюватись, тому їх називають змінними складовими частинами повітря.

Крім того, у повітрі можуть бути різні випадкові домішки, наприклад водень H₂, аміак NH₃, озон O₃, сірководень H₂S, метан CH₄, діоксид сірки SO₂ (сульфітний ангідрид) та інші гази, які потрапляють у повітря внаслідок гниття органічних залиш­ків, виверження вулканів, роботи хімічних заводів тощо. Серед випадкових домішок у повітрі також нерідко зустрічаються найдрібніші частинки сажі й мінеральних речовин, а також різні мікроорганізми.

Очищене від сторонніх домішок, водяної пари й вуглекислого газу повітря безбарвне й прозоре. Воно не має ні запаху, ні смаку. Маса 1 дм³ повітря за температури 0 °C та атмосферного тиску 760 мм рт. ст. дорівнює 1,293 г. Звідси виходить, що його середня молярна маса 22,4 дм³/моль ∙ 1,293 г/дм³ = 28,96 г/моль.

Повітря утворює газову оболонку навколо земної кулі товщиною понад 1000 км. Зі збільшенням висоти розрідженість повітря безперервно збільшується, а тиск весь час зменшується. Склад повітря на різних висотах теж змінюється. При темпе­ратурі –140,7 °С і тиску близько 40 атм повітря скраплюється в безбарвну легкорухливу рідину з густиною 0,9 г/см³. Незва­жаючи на дуже низьку температуру кипіння (близько –192 °С при звичайному тиску) рідке повітря можна тривалий час зберігати у відкритих спеціальних посудинах із подвійними стінками, між якими утворено вакуум (відкачане повітря). У таких посудинах рідке повітря випаровується дуже повільно.

При температурі зрідженого повітря різко змінюються властивості речовин. Так, спирт і ефір перетворюються на тверді речовини. Твердими речовинами стають також хлор, сірко ­ водень, вуглекислий газ і аміак. Ртуть перетворюється на ковкий метал, а гума стає такою крихкою, що при ударі розсипається на дрібненькі шматочки.

При обережному кип’ятінні зрідженого повітря його складові частини випаровуються нерівномірно. Спершу випаровується майже чистий азот (t_{кип .} – 196 °C), а потім аргон (t_кип. – 186 °C). У результаті залишається майже чистий кисень (t_кип. – 183 °C). На цьому ґрунтується застосування рідкого повітря в техніці для добування азоту, кисню і аргону.

Фізичні властивості повітря наведені в табл. 5.2.

Таблиця 5.2

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: