Портал по безопасности.
Проекты систем безопасности Типовые решения систем безопасности Чертежи и схемы подключений

Присоединяйтесь к нам в соц. сетях:

Главная Статьи Статьи прочее
Газы
Мобильная версия
Вход в личный кабинет
Регистрация, нас уже 5052
 - События которые нельзя пропустить
  • Вся информация в один клик

Газы (7638)

Опубликовано: 27 Марта 2013

Содержание:
Общее понятие о газах
Газ вполне упругое вещество. Он заполняет пространство, в котором заключен. Находясь под давлением, он претерпевает изменения в объеме; с прекращением давления он возвращается к первоначальному своему объему. В частности, газ в заполненном им пространстве сам создает давление. От времени давление газа в одном и том же пространстве не зависит, оно зависит лишь от величины пространства, заключающего газ.
Если два газа вводятся в одно и то же пространство, они проникают друг в друга, образуя подвижную однообразную смесь, хотя бы они и были различной плотности. Это свойство газов имеет весьма важное значение при разрешении соответствующих технических проблем.
Кинетическая теория
Свойства газов прекрасно объясняются так называемой «кинетической теорией газов». Молекулы газа не соприкасаются друг с другом, а удалены на большее или меньшее расстояние, в зависимости от давления газа. Известно, что молекулы находятся в состоянии быстрого движения. Они ударяются о стенки заключающего их сосуда, или соударяются друг с другом, создавая этим самым явление «давления»). Теплота повышает быстроту движения молекул; число ударов в единицу времени таким образом увеличивается и давление возрастает. При наличии смеси двух или более газов теплота, повышая быстроту движения молекул, повышает тем самым и возможность взаимного столкновения их друге другом, а это приводит молекулы к взаимному сближению, и таким образом увеличивается возможность реакции в смеси, если только газы способны вступать в реакцию друг с другом.
Закон Бойля
При увеличении давления объем газа уменьшается. Количественно это явление было неучено Бойлем в XVII ст. Бойль нашел, что объем изменяется обратно пропорционально давлению, если только температура остается постоянной. При увеличении давления вдвое, вдвое же уменьшается и объем, и т. д. Закон Бойля не применим, строго говоря, ко всем газам. Для многих газов он верен, для некоторых же нет.
При сжимании газа мы очевидно уменьшаем лишь пространство между молекулами, но не величину самих молекул. Следовательно, при данном увеличении давления уменьшение объема будет не столь велико, как это выходит по расчету; иначе говоря, объем газа, находящегося под давлением, будет немного больше, чем по расчету, так как молекулы газа, хотя и малы, но обладают все же некоторой конечной величиной, и таким образом удары молекул, приходящиеся на единицу окружающей поверхности, будут происходить несколько чаще, чем в том случае, если бы число их было очень велико, а сами они бесконечно малы.
С другой стороны, при сближении молекул (например в газе, находящемся под давлением) будет возрастать взаимное притяжение между ними и газ будет стремиться занять меньший объем, чем это требуется по расчету для данного давления. Какое из этих двух явлений будет преобладать, зависит от природы газа. Впрочем действительное отклонение от закона невелико и в большинстве расчетов, не требующих большой точности, им обычно пренебрегают. Отклонение достигает наивысшего предела, когда газ близок к точке сжижения.
Закон Шарля
При нагревании газа (давление принято постоянным) объем его увеличивается. Это увеличение объема имеет определенную величину; увеличение происходит с каждым градусом повышения температуры. По стоградусной скале абсолютный нуль равен—273°. Газы при повышении температуры на один градус расширяются на V273 своего объема при 0° Ц. Таким образом газ при 273° занимает объем вдвое больший, чем при 0°, принимая давление неизменным. Итак, нагревая, начиная от 0°, газ в цилиндре, закрытом подвижным поршнем, мы заметим, что, когда температура поднимется до 273°, газ займет вдвое большее пространство, сохраняя постоянным давление.
Подобно закону Бойля, закон Шарля не является абсолютно точным, но для обычных расчетов он вполне удовлетворителен.
Оба эти закона могут быть применены и одновременно — в этом случае объем данного весового количества газа зависит и от его температуры, и от его давления.
Выражения «нормальная температура» и «нормальное давление» обозначают температуру 0° и давление в 760 мм ртутного столба.
Гипотеза Авогадро
Равные объемы всех газов при одинаковых температуре и давлении содержат равное количество молекул. Молекулы простых газов состоят (за исключением аргона и редких газов атмосферы, являющихся одноатомными) из двух атомов. Если принять вес атома водорода за единицу, то окажется, что плотность некоторых газов равна половине их молекулярного веса. Таким образом плотность углекислоты равна 22. Плотность газа иногда определяется по отношению к воздуху, плотность которого в этом случае принимается за единицу.
Критическая температура
При охлаждении газа ниже определенной температуры он сжижается. Повышая давление газа, т. е. сжимая его настолько же, как при охлаждении, мы получим повышение температуры сжижения. Для каждого газа существует вполне определенная температура, выше которой даже при повышении давления он не сжижается. Эта температура называется «критической температурой» газа; давление, необходимое для сжижения газа при этой температуре, называется «критическим давлением».
У легко сжижающихся газов критическая температура может быть относительно высока. Так например, критическая температура двуокиси серы равна 157°. У трудно сжижающихся газов (так называемых «постоянных газов») она, наоборот, низка; у водорода, например, она равна —242°.
Классификация газов
С точки зрения химии горения («пожарной химии») можно предложить следующую классификацию газов:
1. Газы, горящие в воздухе или кислороде, проще говоря, горючие или воспламеняющиеся, например водород, сероводород, окись углерода, метан, ацетилен и — при определенных условиях — аммиак.
2. Газы, поддерживающие горение. Сюда относятся газы, поддерживающие горение всех тел, горящих в воздухе. Так как такое горение есть, собственно говоря, окисление, то такими газами могут быть или кислород или смеси его с другими газами или некоторыми окислами. Среди газов — окислов—отметим закись азота, окись азота, двуокись азота, окись углерода, двуокись углерода, двуокись серы и двуокись хлора, как наиболее распространенные. Из них только закись азота поддерживает горение, подобно кислороду, тогда как остальные поддерживают горение лишь при условии, если начальная температура высока. Так например, двуокись углерода будет поддерживать горение магниевого порошка или ленты при условии, если магний предварительно будет зажжен в воздухе или его температура будет достаточно высока. Хлор и пары других галоидов (фтор, бром и иод) также поддерживают горение многих , веществ (см. также «Окись азота» и «Двуокись азота»).
3. Газы не горючие и не поддерживающие горения. Среди них - азот, аргон, гелий и другие редкие газы атмосферы; при обычных условиях — двуокись углерода и двуокись серы.
4. Газы, которые мешают тушению огня, в силу того, что они ядовиты, вызывают раздражение органов обоняния или дыхания и т. п. или удушливы. Среди них — окись углерода, сероводород, ацетилен, окислы азота, двуокись серы, хлор, двуокись хлора, хлористый водород и аммиак.
Приведенная выше классификация скорее удобна, чем научна.
Горение газовых смесей
В том случае, когда газовая смесь состоит из газов, не вступающих в реакцию друг с другом, она обладает свойствами газов, образующих ее, сообразно с количеством входящих в смесь газов.
Таким образом, смесь горючих газов будет соединяться с кислородом с суммарной силой отдельных реакций.
Для примера предположим, что светильный газ состоит из следующих компонентов:
Углеводородов (состава, определяемого формулой C2H4) ......... 6%
Окиси углерода (СО) ........................................... 10%
Метана (СН4)................................................... 30%
Водорода (Н2).................................................. 47%
Азота (N4)..................................................... 3.6%
Кислорода (O4)................................................. 0,4%
Углекислого газа (CO2)......................................... 3%
Итого: 100%
Какой объем воздуха потребуется для полного сгорания 100 м3 газа?
С2Н2 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O
2CO + O2 = 2CO2
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2H2 + 2 = 2H2O
Азот не горюч
Кислород не горюч, но требует 0,4 объема кислорода для горения горючих составных частей смеси.
Углекислый газ не горюч.
100 объемов газа требуют (106,5-0,4) = 106,1 объема кислорода, что равно 506, 1 объема воздуха.
Таким образом 100 м3 газа потребуют 506,1 м3 воздуха для полного сгорания.
Воспламеняющиеся газы при смешении с воздухом или кислородом образуют взрывчатую или воспламеняющуюся смесь.
Идеальный или теоретический состав взрывчатой смеси может быть определен (из уравнения реакции) аналогично тому, как был найден объем воздуха, потребного для горения.
Например, в случае водорода:
2 + O2 = 2Н2O.
Теоретический состав смеси будет: 66,6% к кислороду или несколько больше 29% (приблизительно) к воздуху.
Следует заметить, что, если даже смесь горючих газов или паров будет составлена в правильной пропорции, а затем подвергнута взрыву, то не обязательно, чтобы последовавшая реакция протекала в строгом соответствии с теоретическими уравнениями. Нужно иметь в виду, что, хотя в некоторой части смеси реакция и будет проходить согласно расчетам, зато в другой части смеси реакция может пойти совершенно иным путем, и таким образом полученный в результате продукт будет представлять собой более сложную смесь, чем было определено путем вычислений. Насколько близко к теоретическим расчетам будет протекать реакция, зависит от различных условий и возможных продуктов реакции.
Так например, в простой смеси
2 + O2 = 2Н2O
реакция может произойти в согласии с теоретическими расчетами, в случае же более сложной смеси, например смеси светильного газа с воздухом, побочные реакции будут протекать независимо от главных, если, например, окись углерода будет образовываться из углеводорода (см. также «Сероуглерод» (CS2).
Теоретический расчет состава взрывчатых смесей и продуктов, получающихся в результате их реакции, весьма полезен, так как протекающие в действительности реакции близки к теоретически устанавливаемым и возможные отклонения не представляют особых помех для технических расчетов.
Границы взрыва
В применении к подобного рода смесям пользуются термином «граница взрыва» или «граница взрывчатой смеси», что не совсем правильно. Следует пользоваться термином «пределы воспламеняемости», так как имеются в виду предельные величины, характеризующие состав смеси и дающие возможность пламени распространяться по смеси. В смеси, близкой к предельной, произойдет не взрыв, а скорее медленно протекающее воспламенение смеси. Границы, в которых может иметь место действительная детонация, несколько уже. При составе смеси, лежащем за пределами взрывчатости, могут произойти взрывы умеренной силы, а вне области этих последних—простое воспламенение. Трудно сказать, когда «воспламенение» становится «взрывом». Границей между ними можно назвать «вспышку».
Направление распространения пламени имеет влияние на предел, так как пламя будет распространяться скорее вверх, чем вниз.
Температура (точка) воспламенения
Температуры воспламенения воспламеняющихся смесей различны (см. «Температуры воспламенения горючих паров»). Для одной и той же смеси газов она меняется в зависимости от состава смеси, давления, размеров заключающего их пространства или сосуда и т. д. Поэтому установить для смеси определенную температуру воспламенения не представляется возможным.
Условия, при которых воспламеняются горючие газо-воздушные смеси, подобны условиям, управляющим воспламенением паровоздушных смесей (и будут разобраны позднее).
Температура воспламенения большинства «постоянных» газов значительно выше, чем у более горючих паров. Высшей границы воспламеняемости на практике не существует.
Автор: Камерон А.М.
Источник: "Химия. Пожарная опасность. Пожаротушение", 1936
Подписаться на публикацию новых статей.

Комментарии
- Комментариев нет -

Оставить свой комментарий



Дополнительно

Категории

Скачать последний проект
Система пожаротушения складов сахара на основе модульной ТРВ

Система пожаротушения строится на оборудовании НВП Болид. Входящая в систему пожарная сигнализации...
Скачать проект (5,81 Мб)
Самые читаемые новости этого месяца
Отзывы об использовании сигнализации EXPRESS GSM (27823 / 243)
НПО Сибирский Арсенал объявили о том, что теперь каждый желающий может оставить отзыв об их...
Контроль службы и личная безопасность - новые услуги АО «ГЛОНАСС» (175 / 175)
25 апреля в рамках выставки «Навитех» 2017 на стенде АО «Глонасс», компания «Элеста» совместно с...
Ezviz – бесплатный облачный сервис от Hikvision! (9245 / 164)
Компания Hikvision Digital Technology запустила собственный облачный сервис для онлайн -...
Новые видеодомофонные панели вызова марки Smartec с ИК-подсветкой и вандалозащищенным корпусом (163 / 163)
Компания «АРМО-Системы» представила бюджетные вызывные панели марки Smartec для видеодомофонной...
Сетевой 128 канальный регистратор WJ-NX400 с поддержкой форматов H.265(HEVC), H.264 и JPEG (148 / 148)
Компания Tatris, дистрибьютор Panasonic в России, представляет новый регистратор...
© 2006—2017   ООО «Гермион»

При использовании материалов с сайта,
активная ссылка на портал обязательна.
Выбрать кнопку для своего сайта.

тел. (960) 510-55-00