Основні види газів

Природі відомо три основних стану будь-якогоречовини: тверде, рідке і газоподібне. Практично будь-яка рідина може знайти кожне з решти двох. Багато тверді тіла при плавленні, випаровуванні або згорянні можуть поповнити вміст повітря. Але не кожен газ може стати компонентом твердих матеріалів або рідин. Відомі різні види газів, які відрізняються між собою за властивостями, походженням і особливостям застосування.

Визначення та властивості

Газ - це речовина, для якого характерна відсутність або мінімальне значення міжмолекулярних зв'язків, а також активна рухливість частинок. Основні властивості, які мають всі види газів:

1. Плинність, деформованість, летючість, прагнення до максимального обсягу, реакція атомів і молекул на зниження або підвищення температури, яка проявляється зміною інтенсивності їх руху.
2. Існують при температурі, в умовах якої підвищення тиску не призводить до переходу в рідкий стан.
3. Легко стискаються, зменшуючись в об'ємі. Це спрощує транспортування і використання.
4. Більшість скраплюється шляхом стиснення в певних межах тисків і критичних значень теплоти.

В силу дослідницької важкодоступність описуються за допомогою таких основних параметрів: температура, тиск, об'єм, молярна маса.

Класифікація по родовищу

У природному середовищі всі види газів знаходяться в повітрі, землі і в воді.

1. Складові повітря: кисень, азот, вуглекислий газ, аргон, окис азоту з домішками неону, криптону, водню, метану.
2. У земній корі азот, водень, метан та інші вуглеводні, вуглекислий газ, оксид сірки та інші знаходяться в газоподібному і рідкомустані. Також існують газові поклади в твердій фракції в суміші з пластами води при тисках близько 250 атм. при відносно низьких температурах (до 20˚С).
3. Водойми містять розчинні гази - хлороводень, аміак і погано розчинні - кисень, азот, водень, діоксид вуглецю та ін.

Природні запаси набагато перевищують можливу кількість штучно створених.

Класифікація за ступенем горючості

Всі види газів, в залежності від поведінкових характеристик в процесах загоряння і горіння, діляться на окислювачі, інертні і горючі.

1. Окислювачі сприяють займання і підтримують горіння, але самі не горять: повітря, кисень, фтор, хлор, окис і двоокис азоту.
2. Інертні не беруть участі в горінні, проте мають властивість витісняти кисень і впливати на зниження інтенсивності процесу: гелій, неон, ксенон, азот, аргон, вуглекислий газ.
3. Горючі загоряються або вибухають, з'єднуючись зкиснем: метан, аміак, водень, ацетилен, пропан, бутан, чадний газ, етан, етилен. Більшість з них характеризується горінням тільки в умовах певного складу газової суміші. Завдяки цій властивості, газ - вид палива, на сьогоднішній день найпоширеніший. На цій посаді використовуються метан, пропан, бутан.

Вуглекислий газ і його роль

Є одним з найбільш поширених газів в атмосфері (0,04%). При нормальній температурі і атмосферному тиску має щільність 1,98 кг / м³. Може знаходиться в твердому і рідкому стані. Тверда фаза настає при негативних показниках тепла і постійному атмосферному тиску, вона іменується «сухий лід». Рідка фаза СО₂ можлива при підвищенні тиску. Ця властивість використовується для зберігання, транспортування та технологічного застосування. Сублімація (перехід в газоподібний стан з твердого, без проміжної рідкої фази) можлива при -77 - -79˚С. Розчинність в воді в співвідношенні 1: 1 реалізується при t = 14-16˚С.

Види вуглекислого газу розрізняють в залежності від походження:

1. Продукти життєдіяльності рослин і тварин, викиди вулканів, газові виділення з надр землі, випаровування з поверхні водойм.
2. Результати діяльності людини, в тому числі викиди в результаті згоряння всіх видів палива.

Як корисна речовина, застосовується:

1. У вуглекислотних вогнегасниках.
2. У балонах для дугового зварювання в відповідному середовищі СО₂.
3. У харчовій промисловості як консервант і для газування води.
4. Як холодоагент для тимчасового охолодження.
5. У хімічній промисловості.
6. У металургії.

Будучи незамінною складовою життя планети,людини, роботи машин і цілих заводів, діоксид вуглецю накопичується в нижніх і верхніх шарах атмосфери, затримуючи вихід тепла і створюючи «парниковий ефект».

Зріджений газ і його роль

Серед речовин природного походження ітехнологічного призначення виділяють такі, які мають високу ступінь горючості і теплотворення. Для зберігання, транспортування та застосування використовуються наступні види скрапленого газу: метан, пропан, бутан, а також пропан-бутанові суміші.

Бутан (С₄Н₁₀₎ і пропан є компонентами нафтових газів. Перший скраплюється при -1 - -0,5˚С. Транспортування і застосування в морозну погоду чистого бутану не провадиться через його замерзання. Температура скраплення для пропану (С₃Н₈₎ -41 - -42˚С, критичний тиск - 4,27 МПа.

Метан (СН₄₎ - основна складова природного газу. Види джерела газу - поклади нафти, продукти біогенних процесів. Скраплення відбувається за допомогою поетапного стиснення і зниження теплоти до -160 - -161˚С. На кожному етапі стискається в 5-10 разів.

Скраплення здійснюється на спеціальних заводах. Випускаються пропан, бутан, а також їх суміш для побутового та промислового використання окремо. Метан застосовується в промисловості і в вигляді палива для транспорту. Останній також може випускатися і в стислому вигляді.

Стиснутий газ і його роль

Останнім часом популярність придбав стислийприродний газ. Якщо для пропану і бутану застосовується виключно скраплення, то метан може випускатися як в зрідженому, так і в стислому стані. Газ в балонах під високим тиском в 20 МПа має ряд переваг перед загальновідомим зрідженим.

1. Висока швидкість випаровування, в тому числі при негативних температурах повітря, відсутність негативних явищ накопичення.
2. Більш низький рівень токсичності.
3. Повне згоряння, високий ККД, відсутність негативного впливу на обладнання і атмосферу.

Все частіше знаходить застосування не тільки для вантажних, а й для легкових автомобілів, а також для котельного обладнання.

Газ - малопомітне, але незамінна речовина дляжиттєдіяльності людини. Висока теплотворна здатність деяких з них виправдовує широке використання різних компонентів природного газу в якості палива для промисловості і транспорту.