انواع اصلی گازها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 13:53

طبیعت سه حالت اساسی هر ماده را می شناسد: جامد، مایع و گاز. تقریباً هر مایعی می تواند هر یک از دو مورد باقی مانده را بدست آورد. بسیاری از مواد جامد زمانی که ذوب شوند، تبخیر شوند یا بسوزانند، می توانند محتویات هوا را دوباره پر کنند. اما هر گازی نمی تواند جزء مواد جامد یا مایعات باشد. انواع مختلفی از گازها شناخته شده‌اند که در خواص، منشأ و ویژگی‌های کاربرد متفاوت هستند.

تعریف و خواص

گاز ماده ای است که با فقدان یا حداقل مقدار پیوندهای بین مولکولی و همچنین تحرک فعال ذرات مشخص می شود. خواص اساسی که همه انواع گازها دارند:

1. سیالیت، تغییر شکل پذیری، فراریت، تلاش برای رسیدن به حداکثر حجم، واکنش اتم ها و مولکول ها به کاهش یا افزایش دما، که با تغییر در شدت حرکت آنها ظاهر می شود.
2. در دمایی وجود دارد که افزایش فشار به مایع تبدیل نمی شود.
3. آسانکوچک شدن، کاهش حجم. این امر حمل و نقل و استفاده از آن را آسان می کند.
4. بیشتر با فشرده سازی در محدوده خاصی از فشارها و مقادیر بحرانی گرما مایع می شوند.

به دلیل عدم دسترسی به تحقیق، آنها با استفاده از پارامترهای اساسی زیر توصیف می شوند: دما، فشار، حجم، جرم مولی.

طبقه بندی بر اساس سپرده

در محیط طبیعی، انواع گازها در هوا، زمین و آب یافت می شود.

1. اجزای هوا: اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن، آرگون، اکسید نیتریک با ناخالصی های نئون، کریپتون، هیدروژن، متان.
2. در پوسته زمین، نیتروژن، هیدروژن، متان و سایر هیدروکربن ها، دی اکسید کربن، اکسید گوگرد_{و غیره در حالت گازی و مایع هستند. همچنین رسوبات گازی در بخش جامد مخلوط با لایه های آب در فشار حدود 250 اتمسفر وجود دارد. در دماهای نسبتاً پایین (تا 20 درجه سانتیگراد).}
3. مخازن حاوی گازهای محلول - کلرید هیدروژن، آمونیاک و گازهای کم محلول - اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، دی اکسید کربن _{و غیره}

ذخایر طبیعی بسیار فراتر از مقدار ممکن ایجاد شده مصنوعی است.

طبقه بندی بر اساس درجه اشتعال

همه انواع گازها، بسته به خصوصیات رفتاری در فرآیندهای اشتعال و احتراق، به اکسید کننده، بی اثر و قابل احتراق تقسیم می شوند.

1. اکسیدان ها احتراق را تقویت می کنند و از احتراق حمایت می کنند، اما خود را نمی سوزانند: هوا، اکسیژن، فلوئور، کلر، اکسید نیتروژن و دی اکسید.
2. بی اثر شرکت نکنیدبا این حال، در احتراق، آنها تمایل دارند اکسیژن را جابجا کنند و بر کاهش شدت فرآیند تأثیر بگذارند: هلیوم، نئون، زنون، نیتروژن، آرگون، دی اکسید کربن.
3. مواد احتراق با ترکیب با اکسیژن مشتعل یا منفجر می شوند: متان، آمونیاک، هیدروژن، استیلن، پروپان، بوتان، مونوکسید کربن، اتان، اتیلن. بیشتر آنها فقط در شرایط ترکیب معینی از مخلوط گاز با احتراق مشخص می شوند. با توجه به این خاصیت، گاز نوعی سوخت است که تا حد زیادی رایج ترین نوع سوخت است. در این ظرفیت از متان، پروپان، بوتان استفاده می شود.

دی اکسید کربن و نقش آن

یکی از رایج ترین گازهای موجود در جو است (۰.۰۴٪). در دمای معمولی و فشار اتمسفر، چگالی آن 1.98 کیلوگرم بر متر ³ است. ممکن است در حالت جامد یا مایع باشد. فاز جامد در گرمای منفی و فشار اتمسفر ثابت رخ می دهد که به آن "یخ خشک" می گویند. فاز مایع CO_{2 با افزایش فشار امکان پذیر است. این ویژگی برای ذخیره سازی، حمل و نقل و کاربردهای تکنولوژیکی استفاده می شود. تصعید (انتقال به حالت گازی از جامد، بدون فاز مایع میانی) در دمای 77--79 درجه سانتی گراد امکان پذیر است. حلالیت در آب به نسبت 1:1 در t=14-16˚C تحقق می یابد.}

انواع دی اکسید کربن بسته به منشأ متمایز می شوند:

1. مواد زائد گیاهان و جانوران، انتشار آتشفشان ها، انتشار گاز از روده های زمین، تبخیر از سطح آب ها.
2. خروجی انسانی، از جمله انتشارات ناشی از احتراق از همه نوعسوخت.

به عنوان یک ماده مفید از آن استفاده می شود:

1. در کپسول های آتش نشانی دی اکسید کربن.
2. در سیلندر برای جوشکاری قوس الکتریکی در محیط مناسب CO_2.
3. در صنایع غذایی به عنوان نگهدارنده و برای کربناته کردن آب.
4. به عنوان مبرد برای خنک کردن موقت.
5. در صنایع شیمیایی.
6. در متالورژی.

به عنوان یکی از اجزای ضروری زندگی سیاره، انسان، عملکرد ماشین آلات و کل کارخانه ها، دی اکسید کربن در لایه های پایینی و بالایی جو انباشته می شود و انتشار گرما را به تاخیر می اندازد و "اثر گلخانه ای" ایجاد می کند. ".

گاز مایع و نقش آن

در میان مواد با منشاء طبیعی و اهداف تکنولوژیکی، موادی وجود دارند که درجه اشتعال و ارزش حرارتی بالایی دارند. انواع زیر از گازهای مایع برای ذخیره سازی، حمل و نقل و استفاده استفاده می شود: متان، پروپان، بوتان و همچنین مخلوط های پروپان-بوتان.

بوتان (C₄H₁₀₎ و پروپان از ترکیبات گازهای نفتی هستند. اولین در دمای -1 - -0، 5˚C مایع می شود. حمل و نقل و استفاده در هوای یخبندان از بوتان خالص به دلیل یخ زدن آن انجام نمی شود. دمای مایع شدن برای پروپان (С₃Н_{8) -41 - -42˚С، فشار بحرانی - 4.27 مگاپاسکال.}

متان (CH_{4) ماده اصلی تشکیل دهنده گاز طبیعی است. انواع منبع گاز - ذخایر نفت، محصولات فرآیندهای بیوژنیک. مایع شدن از طریق فشرده سازی تدریجی و کاهش حرارت به -160 - -161˚C رخ می دهد. روی هر کداممرحله 5-10 بار فشرده می شود.}

مایع سازی در کارخانه های ویژه انجام می شود. پروپان، بوتان و همچنین مخلوط آنها برای مصارف خانگی و صنعتی به صورت جداگانه تولید می شود. متان در صنعت و به عنوان سوخت برای حمل و نقل استفاده می شود. دومی را می توان به صورت فشرده نیز صادر کرد.

گاز فشرده و نقش آن

اخیراً گاز طبیعی فشرده محبوبیت پیدا کرده است. اگر فقط برای پروپان و بوتان از مایع سازی استفاده شود، می توان متان را هم به صورت مایع و هم در حالت فشرده تولید کرد. گاز موجود در سیلندرهای تحت فشار بالای 20 مگاپاسکال دارای چندین مزیت نسبت به گاز مایع شناخته شده است.

1. نرخ تبخیر بالا، از جمله در دمای منفی هوا، بدون پدیده تجمع منفی.
2. سمیت کمتر.
3. احتراق کامل، راندمان بالا، بدون تأثیر منفی بر تجهیزات و جو.

به طور فزاینده ای نه تنها برای کامیون ها، بلکه برای اتومبیل ها و همچنین برای تجهیزات دیگ بخار کاربرد پیدا می کند.

گاز ماده ای نامحسوس اما ضروری برای زندگی انسان است. ارزش حرارتی بالای برخی از آنها استفاده گسترده از اجزای مختلف گاز طبیعی را به عنوان سوخت برای صنعت و حمل و نقل توجیه می کند.