Основні види газів

Природі відомо три основних стани будь-якої речовини: твердий, рідкий та газоподібний. Практично будь-яка рідина може знайти кожна 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 своїми властивостями, походженням та особливостями 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 усі види газів:

Плинність, деформованість, летючість, прагнення до максимального об'єму, реакція атомів і молекул на зниження або підвищення температури, яка проявляється зміною інтенсивності їх руху.

Існують при температурі, в умовах якої підвищення тиску не призводить до переходу в рідкий стан.

Легко стискуються, зменшуючись в об'ємі. Це спрощує транспортування і використання.

Більшість зріджується шляхом стиснення в певних межах тисків та критичних значень теплоти.

В силу дослідної 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, на землі і в воді.

Складові повітря: кислород, азот, вуглекислий газ, аргон, окис азоту з домішками неону, криптону, водню, метану.

У земній корі азот, водень, метан та інші вуглеводні, вуглекислий газ, оксид сірки та інші знаходяться в газоподібному і рідкому стані. Також існують газові поклади в твердій фракції в суміші з пластами води при тисках близько 250 атм. при відносно низьких температурах (до 20?З).

Водойми містять розчинні гази – хлороводород, 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 процеси займання та горіння, діляться на окислювачі, інертні та горючі.

Окислювачі сприяють спалахуванню і підтримують горіння, але самі не горять: повітря, кисень, фтор, хлор, окис та двоокис азоту.

Інертні не беруть участь у горінні, однак мають властивість витісняти кисень і впливати на зниження інтенсивності процесу: гелій, неон, ксенон, азот, аргон, вуглекислий газ.

Горючі займаються або вибухають, з'єднуючись з киснем: 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. У цій якості використовуються метан, пропан, бутан.

Вуглекислий газ та його роль

Є одним з найбільш поширених газів в атмосфері (004 %). При нормальній температурі і атмосферному тиску має щільність 198 кг/м 3 . Може знаходиться в твердому і рідкому стані. Тверда фаза настає при негативних показниках тепла і постійному атмосферному тиску, вона іменується «сухий лід». Рідка фаза З 2 можлива при підвищенні тиску. Це властивість використовується для зберігання, транспортування та технологічного застосування. Сублімація (перехід у газоподібний стан з твердого, без проміжної рідкої фази) можлива при -77 – -79?С. Розчинність у воді в співвідношенні 1:1 реалізується при t=14-16?С.
Види вуглекислого газу розрізняють залежно від походження:

Продукти життєдіяльності рослин і тварин, викиди вулканів, газові виділення з надр землі, випаровування з поверхні водойм.

Результати діяльності людини, в тому числі викиди в результаті згоряння усіх видів палива.

Як корисна речовина, застосовується:

У вуглекислотних вогнегасників.

В балонах для дугового зварювання у відповідній середовищі З 2 .

В харчовій промисловості як консервант і для газування води.

Як холодоагент для тимчасового охолодження.

У хімічній промисловості.

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».

Скраплений газ і його роль

Серед речовин природного походження і технологічного призначення виділяють такі, які мають високу ступінь горючості і теплотворення. Для зберігання, транспортування і застосування використовуються наступні види скрапленого газу: метан, пропан, бутан, а також пропан-бутанові суміші. Бутан (З 4 Н 10) і пропан є компонентами нафтових газів. Перший зріджується при -1 – -05?С. Транспортування і застосування в морозну погоду чистого бутану не здійснюється з причини його замерзання. Температура скраплення для пропану (З 3 Н 8) -41 – -42?З, критичний тиск – 427 МПа. Метан (СН 4) – основна складова природного газу. Види джерела газу – поклади нафти, продукти біогенних процесів. Зрідження відбувається за допомогою поетапного стиснення і зниження теплоти до -160 – -161?С. На кожному етапі стискається в 5-10 разів.
Зрідження здійснюється на спеціальних заводах. Випускаються пропан, бутан, а також їх суміш для побутового і промислового використання окремо. Метан застосовується в промисловості й у вигляді палива для транспорту. Останній також може випускатися і в стислому вигляді.

Стиснутий газ і його роль

Останнім часом популярності набув стиснутий природний газ. Якщо для пропану і бутану застосовується виключно зрідження, то метан може випускатися як в зрідженому, так і в стислому стані. Газ в балонах під високим тиском 20 МПа має ряд переваг перед загальновідомим скрапленим.

Висока швидкість випаровування, у тому числі при негативних температурах повітря, відсутність негативних явищ накопичення.

Більш низький рівень токсичності.

Повне згоряння, високий ККД, відсутність негативного впливу на обладнання і атмосферу.

Все частіше знаходить застосування не тільки для вантажних, але і для легкових автомобілів, а також для котельного обладнання. Газ – малопомітне, але незамінна речовина для життєдіяльності людини. Висока теплотворна здатність деяких з них виправдовує широке використання різних компонентів природного газу в якості палива для промисловості і транспорту.