Galvenie gāzu veidi

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 13:59

Daba zina trīs jebkuras vielas pamatstāvokļus: cietu, šķidru un gāzveida. Gandrīz jebkurš šķidrums var iegūt katru no atlikušajiem diviem. Daudzas cietās vielas, izkausējot, iztvaicējot vai sadedzinot, var papildināt gaisa saturu. Bet ne katra gāze var kļūt par cietu materiālu vai šķidrumu sastāvdaļu. Ir zināmi dažādi gāzu veidi, kas atšķiras pēc to īpašībām, izcelsmes un pielietojuma iezīmēm.

Definīcija un īpašības

Gāze ir viela, ko raksturo starpmolekulāro saišu neesamība vai minimālā vērtība, kā arī daļiņu aktīvā mobilitāte. Pamatīpašības, kas piemīt visu veidu gāzēm:

1. Šķidrums, deformējamība, nepastāvība, tiekšanās pēc maksimālā tilpuma, atomu un molekulu reakcija uz temperatūras pazemināšanos vai paaugstināšanos, kas izpaužas kā to kustības intensitātes maiņa.
2. Pastāv temperatūrā, kurā spiediena pieaugums nesašķidrinās.
3. Vieglisarūk, samazinās apjoms. Tas atvieglo transportēšanu un lietošanu.
4. Lielākā daļa tiek sašķidrinātas, saspiežot noteiktās spiediena un kritisko siltuma vērtību robežās.

Pētniecības nepieejamības dēļ tie ir aprakstīti, izmantojot šādus pamatparametrus: temperatūra, spiediens, tilpums, molārā masa.

Klasifikācija pēc depozīta

Dabiskajā vidē gaisā, zemē un ūdenī ir sastopamas visa veida gāzes.

1. Gaisa sastāvdaļas: skābeklis, slāpeklis, oglekļa dioksīds, argons, slāpekļa oksīds ar neona, kriptona, ūdeņraža, metāna piemaisījumiem.
2. Zemes garozā slāpeklis, ūdeņradis, metāns un citi ogļūdeņraži, oglekļa dioksīds, sēra oksīds_{un citi atrodas gāzveida un šķidrā stāvoklī. Cietajā frakcijā ir arī gāzu nogulsnes, kas sajauktas ar ūdens slāņiem aptuveni 250 atm spiedienā. salīdzinoši zemā temperatūrā (līdz 20˚С).}
3. Rezervuāros ir šķīstošās gāzes - hlorūdeņradis, amonjaks un slikti šķīstošās gāzes - skābeklis, slāpeklis, ūdeņradis, oglekļa dioksīds _u.c.

Dabas liegumi krietni pārsniedz iespējamo mākslīgi izveidoto daudzumu.

Klasifikācija pēc uzliesmojamības pakāpes

Visu veidu gāzes atkarībā no uzvedības īpašībām aizdegšanās un degšanas procesos iedala oksidētājos, inertās un degošās.

1. Oksidētāji veicina un atbalsta degšanu, bet paši nesadedzina: gaiss, skābeklis, fluors, hlors, slāpekļa oksīds un dioksīds.
2. Inert nepiedaliestomēr degšanas laikā tie mēdz izspiest skābekli un ietekmēt procesa intensitātes samazināšanos: hēlijs, neons, ksenons, slāpeklis, argons, oglekļa dioksīds.
3. Uzliesmojošas vielas aizdegas vai eksplodē, ja tās tiek savienotas ar skābekli: metāns, amonjaks, ūdeņradis, acetilēns, propāns, butāns, oglekļa monoksīds, etāns, etilēns. Lielākajai daļai no tiem ir raksturīga sadegšana tikai noteikta gāzu maisījuma sastāva apstākļos. Pateicoties šai īpašībai, gāze ir visizplatītākais degvielas veids. Šajā gadījumā tiek izmantots metāns, propāns, butāns.

Oglekļa dioksīds un tā loma

Ir viena no visbiežāk sastopamajām gāzēm atmosfērā (0,04%). Normālā temperatūrā un atmosfēras spiedienā tā blīvums ir 1,98 kg/m³. Var būt cietā vai šķidrā stāvoklī. Cietā fāze rodas pie negatīva siltuma un nemainīga atmosfēras spiediena, to sauc par "sauso ledu". Šķidrā fāze CO_{2 ir iespējama, palielinoties spiedienam. Šis īpašums tiek izmantots uzglabāšanai, transportēšanai un tehnoloģiskām vajadzībām. Sublimācija (pāreja uz gāzveida stāvokli no cietas, bez šķidrās starpfāzes) iespējama pie -77 - -79˚С. Šķīdība ūdenī proporcijā 1:1 tiek realizēta pie t=14-16˚С.}

Atkarībā no izcelsmes izšķir oglekļa dioksīda veidus:

1. Augu un dzīvnieku atkritumi, vulkānu emisijas, gāzu emisijas no zemes zarnām, iztvaikošana no ūdenstilpju virsmas.
2. Cilvēka produkcija, tostarp visa veida sadegšanas radītās emisijasdegviela.

Kā noderīgu vielu lieto:

1. Oglekļa dioksīda ugunsdzēšamos aparātos.
2. Cilindros loka metināšanai atbilstošā vidē CO_2.
3. Pārtikas rūpniecībā kā konservants un ūdens karbonizēšanai.
4. Kā aukstumnesējs īslaicīgai dzesēšanai.
5. Ķīmiskajā rūpniecībā.
6. Metalurģijā.

Tā kā planētas, cilvēka, mašīnu un veselu rūpnīcu darbības neatņemama sastāvdaļa, oglekļa dioksīds uzkrājas atmosfēras apakšējā un augšējā slānī, aizkavējot siltuma izdalīšanos un radot "siltumnīcas efektu" ".

Sašķidrinātā gāze un tās loma

Dabiskas izcelsmes un tehnoloģisku nolūku vielu vidū ir tādas, kurām ir augsta uzliesmojamības pakāpe un siltumspēja. Uzglabāšanai, transportēšanai un lietošanai tiek izmantoti šādi sašķidrinātās gāzes veidi: metāns, propāns, butāns, kā arī propāna-butāna maisījumi.

Butāns (C₄H₁₀₎ un propāns ir naftas gāzu sastāvdaļas. Pirmais sašķidrinās pie -1 - -0, 5˚С. Tīra butāna transportēšana un lietošana salnā laikā netiek veikta tā sasalšanas dēļ. Propāna sašķidrināšanas temperatūra (С₃Н_{8) -41 – -42˚С, kritiskais spiediens – 4,27 MPa.}

Metāns (CH_{4) ir galvenā dabasgāzes sastāvdaļa. Gāzes avotu veidi - naftas atradnes, biogēno procesu produkti. Sašķidrināšana notiek, pakāpeniski saspiežot un samazinot siltumu līdz -160 - -161˚С. Uz katraposms tiek saspiests 5-10 reizes.}

Sašķidrināšana tiek veikta īpašās ražotnēs. Propāns, butāns, kā arī to maisījums sadzīves un rūpnieciskai lietošanai tiek ražots atsevišķi. Metānu izmanto rūpniecībā un kā degvielu transportā. Pēdējo var izdot arī saspiestā veidā.

Saspiestā gāze un tās loma

Pēdējā laikā saspiestā dabasgāze ir ieguvusi popularitāti. Ja propānam un butānam izmanto tikai sašķidrināšanu, tad metānu var ražot gan sašķidrinātā, gan saspiestā stāvoklī. Gāzei balonos zem augsta spiediena 20 MPa ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar labi zināmo sašķidrināto gāzi.

1. Augsts iztvaikošanas ātrums, tostarp pie negatīvas gaisa temperatūras, nav negatīvas uzkrāšanās parādības.
2. Mazāka toksicitāte.
3. Pilnīga sadegšana, augsta efektivitāte, nav negatīvas ietekmes uz aprīkojumu un atmosfēru.

Arvien biežāk atrod pielietojumu ne tikai kravas automašīnām, bet arī vieglajām automašīnām, kā arī katlu aprīkojumam.

Gāze ir neuzkrītoša, bet cilvēka dzīvībai neaizstājama viela. Dažu no tiem augstā siltumspēja attaisno dažādu dabasgāzes komponentu plašu izmantošanu kā degvielu rūpniecībā un transportā.