Основни видове газове

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 13:50

Природата познава три основни състояния на всяко вещество: твърдо, течно и газообразно. Почти всяка течност може да придобие всяка от останалите две. Много твърди вещества, когато се стопят, изпарят или изгорят, могат да попълнят съдържанието на въздуха. Но не всеки газ може да стане компонент на твърди материали или течности. Известни са различни видове газове, които се различават по своите свойства, произход и характеристики на приложение.

Определение и свойства

Газът е вещество, характеризиращо се с липса или минимална стойност на междумолекулни връзки, както и активна подвижност на частиците. Основни свойства, които имат всички видове газове:

1. Флуидност, деформируемост, летливост, стремеж към максимален обем, реакция на атомите и молекулите към понижаване или повишаване на температурата, което се проявява чрез промяна в интензивността на тяхното движение.
2. Съществуват при температура, при която повишаването на налягането не се втечнява.
3. Лесносвиват, намаляват по обем. Това го прави лесен за транспортиране и използване.
4. Повечето се втечняват чрез компресия в определени граници на налягания и критични топлинни стойности.

Поради недостъпност за изследвания, те са описани с помощта на следните основни параметри: температура, налягане, обем, моларна маса.

Класификация чрез депозит

В естествената среда всички видове газове се намират във въздуха, земята и водата.

1. Компоненти на въздуха: кислород, азот, въглероден диоксид, аргон, азотен оксид с примеси от неон, криптон, водород, метан.
2. В земната кора азот, водород, метан и други въглеводороди, въглероден диоксид, серен оксид_{и други са в газообразно и течно състояние. Има и газови отлагания в твърдата фракция, смесена с водни слоеве при налягане от около 250 атм. при относително ниски температури (до 20˚С).}
3. Резервоарите съдържат разтворими газове - хлороводород, амоняк и слабо разтворими газове - кислород, азот, водород, въглероден диоксид_{и др.}

Природните резерви далеч надхвърлят възможното количество изкуствено създадено.

Класификация по степен на запалимост

Всички видове газове, в зависимост от поведенческите характеристики в процесите на запалване и горене, се делят на окислители, инертни и горими.

1. Оксидантите насърчават и поддържат горенето, но не се изгарят сами: въздух, кислород, флуор, хлор, азотен оксид и диоксид.
2. Инертни не участвайтепри горене обаче те са склонни да изместват кислорода и да влияят на намаляването на интензивността на процеса: хелий, неон, ксенон, азот, аргон, въглероден диоксид.
3. Горими вещества се запалват или експлодират, когато се комбинират с кислород: метан, амоняк, водород, ацетилен, пропан, бутан, въглероден оксид, етан, етилен. Повечето от тях се характеризират с изгаряне само при условия на определен състав на газовата смес. Поради това свойство газът е вид гориво, далеч най-често срещаният. В това качество се използват метан, пропан, бутан.

Въглеродният диоксид и неговата роля

е един от най-често срещаните газове в атмосферата (0,04%). При нормална температура и атмосферно налягане, той има плътност от 1,98 kg/m³. Може да бъде в твърдо или течно състояние. Твърдата фаза възниква при отрицателна топлина и постоянно атмосферно налягане, нарича се "сух лед". Течната фаза CO_{2 е възможна с увеличаване на налягането. Това свойство се използва за съхранение, транспорт и технологични приложения. Сублимацията (преход в газообразно състояние от твърдо, без междинна течна фаза) е възможна при -77 - -79˚С. Разтворимост във вода в съотношение 1:1 се реализира при t=14-16˚С.}

В зависимост от произхода се разграничават видовете въглероден диоксид:

1. Отпадъчни продукти от растения и животни, емисии от вулкани, газови емисии от земните недра, изпарение от повърхността на водните тела.
2. Човешка продукция, включително емисии от изгаряне от всякакъв видгориво.

Като полезно вещество се използва:

1. В пожарогасители с въглероден диоксид.
2. В цилиндри за дъгова заварка в подходяща среда CO_2.
3. В хранително-вкусовата промишленост като консервант и за газиране на вода.
4. Като хладилен агент за временно охлаждане.
5. В химическата промишленост.
6. В металургията.

Като незаменим компонент от живота на планетата, човека, работата на машини и цели фабрики, въглеродният диоксид се натрупва в долните и горните слоеве на атмосферата, забавя отделянето на топлина и създава "парников ефект" ".

Втечнен газ и неговата роля

Сред веществата с естествен произход и технологично предназначение има такива, които имат висока степен на запалимост и калоричност. За съхранение, транспортиране и използване се използват следните видове втечнен газ: метан, пропан, бутан, както и смеси пропан-бутан.

Бутан (C₄H₁₀₎ и пропанът са съставни части на нефтените газове. Първият се втечнява при -1 - -0, 5˚С. Транспортирането и използването в мразовито време на чист бутан не се извършва поради замръзването му. Температура на втечняване на пропан (С₃Н_{8) -41 – -42˚С, критично налягане – 4,27 MPa.}

Метанът (CH_{4) е основната съставка на природния газ. Видове газови източници - нефтени находища, продукти от биогенни процеси. Втечняването става чрез постепенно компресиране и намаляване на топлината до -160 - -161˚С. На всекиетапът се компресира 5-10 пъти.}

Втечняването се извършва в специални заводи. Пропан, бутан, както и тяхната смес за битови и промишлени нужди се произвеждат отделно. Метанът се използва в промишлеността и като гориво за транспорт. Последният може да бъде издаден и в компресирана форма.

Сгъстен газ и неговата роля

Напоследък компресираният природен газ придоби популярност. Ако се използва само втечняване за пропан и бутан, тогава метанът може да се произвежда както във втечнено, така и в компресирано състояние. Газът в бутилки под високо налягане от 20 MPa има редица предимства пред добре познатия втечнен газ.

1. Висока скорост на изпаряване, включително при отрицателни температури на въздуха, без отрицателни явления на натрупване.
2. По-ниска токсичност.
3. Пълно изгаряне, висока ефективност, без отрицателно въздействие върху оборудването и атмосферата.

Все по-често намира приложение не само за камиони, но и за леки автомобили, както и за котелно оборудване.

Газът е незабележимо, но незаменимо вещество за човешкия живот. Високата калоричност на някои от тях оправдава широкото използване на различни компоненти на природния газ като гориво за промишлеността и транспорта.