סוגים עיקריים של גזים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

הטבע מכיר שלושה מצבים בסיסיים של כל חומר: מוצק, נוזלי וגזי. כמעט כל נוזל יכול לרכוש כל אחד מהשניים הנותרים. מוצקים רבים, כאשר הם נמסים, מתאדים או נשרפים, יכולים לחדש את תכולת האוויר. אבל לא כל גז יכול להפוך למרכיב של חומרים מוצקים או נוזלים. ידועים סוגים שונים של גזים, הנבדלים זה מזה בתכונותיהם, במקורם ובתכונות היישום שלהם.

הגדרה ומאפיינים

גז הוא חומר המאופיין בהיעדר או ערך מינימלי של קשרים בין-מולקולריים, כמו גם בניידות פעילה של חלקיקים. תכונות בסיסיות שיש לכל סוגי הגזים:

1. נזילות, דפורמציה, תנודתיות, חתירה לנפח מרבי, תגובת אטומים ומולקולות לירידה או עלייה בטמפרטורה, המתבטאת בשינוי בעוצמת תנועתם.
2. קיימים בטמפרטורה שבה עלייה בלחץ אינה מתנוזלת.
3. קלמתכווץ, ירידה בנפח. זה מקל על ההובלה והשימוש.
4. רובם מנוזלים על ידי דחיסה בגבולות מסוימים של לחצים וערכי חום קריטיים.

בשל חוסר נגישות למחקר, הם מתוארים באמצעות הפרמטרים הבסיסיים הבאים: טמפרטורה, לחץ, נפח, מסה מולרית.

סיווג לפי הפקדה

בסביבה הטבעית, כל מיני גזים נמצאים באוויר, ביבשה ובמים.

1. רכיבי אוויר: חמצן, חנקן, פחמן דו חמצני, ארגון, תחמוצת חנקן עם זיהומים של ניאון, קריפטון, מימן, מתאן.
2. בקליפת כדור הארץ, חנקן, מימן, מתאן ופחמימנים אחרים, פחמן דו חמצני, תחמוצת גופרית_{ואחרים נמצאים במצב גז ונוזל. ישנם גם מרבצי גז בשבר המוצק המעורבבים בשכבות מים בלחצים של כ-250 אטמוספירה. בטמפרטורות נמוכות יחסית (עד 20˚С).}
3. מאגרים מכילים גזים מסיסים - מימן כלורי, אמוניה וגזים מסיסים גרועים - חמצן, חנקן, מימן, פחמן דו חמצני _וכו'

רזרבות טבעיות עולות בהרבה על הכמות האפשרית שנוצרה באופן מלאכותי.

סיווג לפי דרגת דליקות

כל סוגי הגזים, בהתאם למאפיינים ההתנהגותיים בתהליכי ההצתה והבעירה, מתחלקים לחומרים מחמצנים, אינרטיים ודליקים.

1. חומרי חמצון מקדמים ותומכים בעירה, אך אינם שורפים את עצמם: אוויר, חמצן, פלואור, כלור, תחמוצת חנקן ודו-חמצנית.
2. Inert אל תשתתףעם זאת, בבעירה הם נוטים לעקור חמצן ולהשפיע על הירידה בעוצמת התהליך: הליום, ניאון, קסנון, חנקן, ארגון, פחמן דו חמצני.
3. חומרי בעירה מתלקחים או מתפוצצים בשילוב עם חמצן: מתאן, אמוניה, מימן, אצטילן, פרופאן, בוטאן, פחמן חד חמצני, אתאן, אתילן. רובם מאופיינים בעירה רק בתנאים של הרכב מסוים של תערובת הגז. בשל תכונה זו, גז הוא סוג הדלק, ללא ספק הנפוץ ביותר. מתאן, פרופאן, בוטאן משמשים בתפקיד זה.

פחמן דו חמצני ותפקידו

הוא אחד הגזים הנפוצים ביותר באטמוספירה (0.04%). בטמפרטורה רגילה ובלחץ אטמוספרי, יש לו צפיפות של 1.98 ק"ג/מ"ר³. יכול להיות במצב מוצק או נוזלי. הפאזה המוצקה מתרחשת בחום שלילי ובלחץ אטמוספרי קבוע, זה נקרא "קרח יבש". השלב הנוזלי CO_{2 אפשרי עם עלייה בלחץ. נכס זה משמש לאחסון, הובלה ויישומים טכנולוגיים. סובלימציה (מעבר למצב גזי ממוצק, ללא שלב נוזלי ביניים) אפשרי ב-77 - -79˚С. מסיסות במים ביחס של 1:1 מתממשת ב-t=14-16˚С.}

הבחנה בין סוגי פחמן דו חמצני בהתאם למקור:

1. תוצרי הפסולת של צמחים ובעלי חיים, פליטות מהרי געש, פליטות גזים מבטן האדמה, אידוי מפני השטח של גופי מים.
2. תפוקה אנושית, כולל פליטות בעירה מכל הסוגיםדלק.

כחומר שימושי, הוא משמש:

1. במטפי פחמן דו חמצני.
2. בצילינדרים לריתוך קשת בסביבה המתאימה CO_2.
3. בתעשיית המזון כחומר משמר ולפחמימה של מים.
4. כקרר לקירור זמני.
5. בתעשייה הכימית.
6. במתכות.

בהיותו מרכיב הכרחי בחיי כדור הארץ, האדם, פעולתן של מכונות ומפעלים שלמים, פחמן דו חמצני מצטבר בשכבות התחתונות והעליונות של האטמוספירה, מעכב את שחרור החום ויוצר "אפקט חממה". ".

גז נוזלי ותפקידו

בין החומרים שמקורם הטבעי והמטרות הטכנולוגיות, ישנם כאלה בעלי דרגת דליקות וערך קלורי גבוה. הסוגים הבאים של גז נוזלי משמשים לאחסון, הובלה ושימוש: מתאן, פרופאן, בוטאן, וכן תערובות פרופאן-בוטאן.

Butane (C₄H₁₀₎ ופרופאן הם מרכיבים של גזי נפט. הראשון נוזל ב-1 - -0, 5˚С. הובלה ושימוש במזג אוויר כפור של בוטאן טהור אינם מתבצעים עקב הקפאתו. טמפרטורת התנזלות עבור פרופאן (С₃Н_{8) -41 – -42˚С, לחץ קריטי – 4.27 MPa.}

מתאן (CH_{4) הוא המרכיב העיקרי של הגז הטבעי. סוגי מקור גז - מרבצי נפט, תוצרים של תהליכים ביוגנים. נזילות מתרחשת באמצעות דחיסה הדרגתית והפחתת חום עד -160 - -161˚С. בכל אחדהבמה נדחסת 5-10 פעמים.}

הנזלה מתבצעת במפעלים מיוחדים. פרופאן, בוטאן, כמו גם התערובת שלהם לשימוש ביתי ותעשייתי מיוצרים בנפרד. מתאן משמש בתעשייה וכדלק לתחבורה. את האחרון ניתן להנפיק גם בצורה דחוסה.

גז דחוס ותפקידו

לאחרונה, גז טבעי דחוס צבר פופולריות. אם משתמשים רק בהנזלה עבור פרופאן ובוטאן, אזי ניתן לייצר מתאן גם במצב נוזלי וגם במצב דחוס. לגז בגלילים בלחץ גבוה של 20 MPa יש מספר יתרונות על פני הגז הנוזלי הידוע.

1. קצב אידוי גבוה, כולל בטמפרטורות אוויר שליליות, ללא תופעות הצטברות שליליות.
2. רעילות נמוכה יותר.
3. בעירה מלאה, יעילות גבוהה, ללא השפעה שלילית על הציוד והאווירה.

מוצא יותר ויותר יישום לא רק עבור משאיות, אלא גם עבור מכוניות, כמו גם עבור ציוד דוודים.

גז הוא חומר בלתי בולט אך הכרחי עבור חיי אדם. הערך הקלורי הגבוה של כמה מהם מצדיק שימוש נרחב ברכיבים שונים של גז טבעי כדלק לתעשייה ולתחבורה.