Основные виды газов

Природе известно три основных состояния любого вещества: твердое,

Определение и свойства

Газ – это вещество, для которого характерно отсутствие или минимальное значение межмолекулярных связей, а также активная подвижность частиц. Основные свойства, которые имеют все виды газов:

1. Текучесть, деформируемость, летучесть, стремление к максимальному объему, реакция атомов и молекул на понижение или повышение температуры, которая проявляется изменением интенсивности их движения.
2. Существуют при температуре, в условиях которой повышение давления не приводит к переходу в жидкое состояние.
3. Легко сжимаются, уменьшаясь в объеме. Это упрощает транспортировку и использование.
4. Большинство сжижается путем сжатия в определенных границах давлений и критических значений теплоты.

В силу исследовательской труднодоступности описываются с помощью таких основных параметров: температура, давление, объем, молярная масса.

Классификация по месторождению

В природной среде все виды газов находятся в воздухе, земле и в воде.

1. Составные воздуха: кислород, азот, углекислый газ, аргон, окись азота с примесями неона, криптона, водорода, метана.
2. В земной коре азот, водород, метан и другие углеводороды, углекислый газ, оксид серыи прочие находятся в газообразном и жидком состоянии. Также существуют газовые залежи в твердой фракции в смеси с пластами воды при давлениях около 250 атм. при относительно низких температурах (до 20˚С).
3. Водоемы содержат растворимые газы – хлороводород, аммиак и плохо растворимые – кислород, азот, водород, диоксид углеродаи др.

Природные запасы намного превышают возможное количество искусственно созданных.

Классификация по степени горючести

Все виды газов, в зависимости от поведенческих характеристик в процессах возгорания и горения, делятся на окислители, инертные и горючие.

1. Окислители способствуют возгоранию и поддерживают горение, но сами не горят: воздух, кислород, фтор, хлор, окись и двуокись азота.
2. Инертные не участвуют в горении, однако имеют свойство вытеснять кислород и влиять на снижение интенсивности процесса: гелий, неон, ксенон, азот, аргон, углекислый газ.
3. Горючие загораются или взрываются, соединяясь с кислородом: метан, аммиак, водород, ацетилен, пропан, бутан, угарный газ, этан, этилен. Большинство из них характеризуется горением только в условиях определенного состава газовой смеси. Благодаря этому свойству, газ – вид топлива, на сегодняшний день самый распространенный. В этом качестве используются метан, пропан, бутан.

Углекислый газ и его роль

Является одним из наиболее распространенных газов в атмосфере (0,04 %). При нормальной температуре и атмосферном давлении имеет плотность 1,98 кг/м³. Может находится в твердом и жидком состоянии. Твердая фаза наступает при отрицательных показателях тепла и постоянном атмосферном давлении, она именуется «сухой лед». Жидкая фаза СО₂ возможна при повышении давления. Это свойство используется для хранения, транспортировки и технологического применения. Сублимация (переход в газообразное состояние из твердого, без промежуточной жидкой фазы) возможна при -77 – -79˚С. Растворимость в воде в соотношении 1:1 реализуется при t=14-16˚С.

Виды углекислого газа различают в зависимости от происхождения:

1. Продукты жизнедеятельности растений и животных, выбросы вулканов, газовые выделения из недр земли, испарения с поверхности водоемов.
2. Результаты деятельности человека, в том числе выбросы в результате сгорания всех видов топлива.

Как полезное вещество, применяется:

1. В углекислотных огнетушителях.
2. В баллонах для дуговой сварки в соответствующей среде СО₂.
3. В пищевой промышленности как консервант и для газирования воды.
4. Как хладагент для временного охлаждения.
5. В химической промышленности.
6. В металлургии.

Будучи незаменимой составляющей жизни планеты, человека, работы машин и целых заводов, диоксид углерода накапливается в нижних и верхних слоях атмосферы, задерживая выход тепла и создавая «парниковый эффект».

Сжиженный газ и его роль

Среди веществ природного происхождения и технологического назначения выделяют такие, которые имеют высокую степень горючести и теплотворности. Для хранения, транспортировки и применения используются следующие виды сжиженного газа: метан, пропан, бутан, а также пропан-бутановые смеси.

Бутан (С₄Н₁₀₎ и пропан являются компонентами нефтяных газов. Первый сжижается при -1 – -0,5˚С. Транспортировка и применение в морозную погоду чистого бутана не осуществляется по причине его замерзания. Температура сжижения для пропана (С₃Н₈₎ -41 – -42˚С, критическое давление – 4,27 МПа.

Метан (СН₄₎ – основная составляющая природного газа. Виды источника газа – залежи нефти, продукты биогенных процессов. Сжижение происходит с помощью поэтапного сжатия и снижения теплоты до -160 – -161˚С. На каждом этапе сжимается в 5-10 раз.

Сжижение осуществляется на специальных заводах. Выпускаются пропан, бутан, а также их смесь для бытового и промышленного использования по отдельности. Метан применяется в промышленности и в виде топлива для транспорта. Последний также может выпускаться и в сжатом виде.

Сжатый газ и его роль

В последнее время популярность приобрел сжатый природный газ. Если для пропана и бутана применяется исключительно сжижение, то метан может выпускаться как в сжиженном, так и в сжатом состоянии. Газ в баллонах под высоким давлением в 20 МПа имеет ряд преимуществ перед общеизвестным сжиженным.

1. Высокая скорость испарения, в том числе при отрицательных температурах воздуха, отсутствие негативных явлений накопления.
2. Более низкий уровень токсичности.
3. Полное сгорание, высокий КПД, отсутствие негативного влияния на оборудование и атмосферу.

Все чаще находит применение не только для грузовых, но и для легковых автомобилей, а также для котельного оборудования.

Газ – малозаметное, но незаменимое вещество для жизнедеятельности человека. Высокая теплотворная способность некоторых из них оправдывает широкое использование различных компонентов природного газа в качестве топлива для промышленности и транспорта.