4.1.2 Физические и химические свойства воздуха

В древности воздух считали индивидуальным веществом – одним из 4 элементов – стихий (огонь, вода, земля, воздух). Француз Лавуазье в 1777г. Показал, что в состав воздуха входят азот и кислород, а в 1984г. англичанин Рэлей обнаружил в нем аргон.

В XVII веке Галилей, Торричелли, Бойль и Мариотт изучали свойства воздуха и открыли ряд закономерностей – уменьшение давления вверх от Земли, связь между давлением и объемом воздуха.

Долгое время не удавалось сжижать воздух. Лишь после того, как Менделеев установил понятие критической температуры и давления, в 1887г. Нальете (Париж) удалось превратить воздух в жидкость. А в 1985г. немец Линде построил установку для сжижения.

При t=0ºС и p=0,1 МПа (1атм или 760 мм рт. ст.) плотность воздуха 1,292 г/л.

Критическая температура – 140,7ºС, критическое давление - 3,72 МПа.

Скорость звука в воздухе около 330 м/с.

Жидкий воздух – голубая жидкость с плотностью 0,96 г/см² (t =-192ºC и р = 0,1 МПа). Свободно испаряется при температуре t =-190ºC, при этом состав его изменяется, т.к. N2 и Ar улетучиваются быстрее кислорода. Это свойство используется для получения чистых О2, N2, Ar.

Атмосферный воздух – смесь газов, не вступающих в реакцию при обычных условиях. В основном это азот и кислород. Поэтому все свойства, характерные для кислорода и азота, присущи и воздуху.

Азот – это газ, близкий по своему воздействию к нейтральным газам, и не требует применения каких-то защитных мер или специальных материалов для объектов, контактирующих с ним. Однако он оказывает неблагоприятное воздействие на человека, длительно пребывающего в среде с повышенным содержанием азота.

Кислород, наоборот, активный окислитель. Поэтому конструкция машин и аппаратов для этого газа должна учитывать корозийность, особенно влажного воздуха, возможность возгорания горючих материалов в среде воздуха, возможность самовоспламенения и взрыва в газовых коммуникациях при наличии отложений нагара, паров или капель масла (свыше 100 атм.).

Воздух растворяется в смазочных маслах, способствует их преждевременному окислению, коксованию, понижению температуры вспышки.

Воздействие на человека

При понижении давления до 140 мм Нg появляются признаки кислородного голодания, а при 110 мм Нg – гипоксия, до 50 – 60мм – уже опасно для жизни.

Увеличение парциального давления N2 в воздухе вызывает наркотические действия.

Высокая концентрация СО2 вызывает асфиксию, а при 14 – 15% его наступает смерть. В жилых помещениях содержание углекислого газа не должно быть выше 0,1%.

Оптимальная относительная влажность 40 – 60%.