Glavne vrste gasova

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Priroda poznaje tri osnovna stanja svake supstance: čvrsto, tečno i gasovito. Gotovo svaka tečnost može dobiti svaku od preostale dvije. Mnoge čvrste materije, kada se otope, ispare ili spale, mogu nadoknaditi sadržaj vazduha. Ali ne može svaki plin postati komponenta čvrstih materijala ili tekućina. Poznate su različite vrste gasova, koji se razlikuju po svojim svojstvima, poreklu i karakteristikama primene.

Definicija i svojstva

Gas je supstanca koju karakteriše odsustvo ili minimalna vrednost međumolekulskih veza, kao i aktivna pokretljivost čestica. Osnovna svojstva koja imaju sve vrste gasova:

1. Fluidnost, deformabilnost, volatilnost, težnja za maksimalnom zapreminom, reakcija atoma i molekula na smanjenje ili povećanje temperature, što se manifestuje promjenom intenziteta njihovog kretanja.
2. Postoje na temperaturi na kojoj se povećanje pritiska ne pretvara u tečnost.
3. Lakoskupljaju, smanjujući volumen. Ovo ga čini lakim za transport i upotrebu.
4. Većina se ukapljuje kompresijom u određenim granicama pritisaka i kritičnih toplotnih vrednosti.

Zbog nedostupnosti istraživanja, oni su opisani koristeći sljedeće osnovne parametre: temperatura, pritisak, zapremina, molarna masa.

Klasifikacija depozitom

U prirodnom okruženju, sve vrste gasova se nalaze u vazduhu, zemlji i vodi.

1. Komponente vazduha: kiseonik, azot, ugljen dioksid, argon, azot oksid sa primesama neona, kriptona, vodonika, metana.
2. U zemljinoj kori, azot, vodonik, metan i drugi ugljovodonici, ugljen-dioksid, sumporov oksid_{i drugi su u gasovitom i tečnom stanju. Postoje i naslage gasa u čvrstoj frakciji pomešanoj sa slojevima vode pod pritiscima od oko 250 atm. na relativno niskim temperaturama (do 20˚S).}
3. Rezervoari sadrže rastvorljive gasove - hlorovodonik, amonijak i slabo rastvorljive gasove - kiseonik, azot, vodonik, ugljen-dioksid _itd.

Prirodne rezerve daleko premašuju moguću količinu umjetno stvorenih.

Klasifikacija prema stepenu zapaljivosti

Sve vrste gasova, zavisno od karakteristika ponašanja u procesima paljenja i sagorevanja, dele se na oksidatore, inertne i zapaljive.

1. Oksidanti pospješuju i podržavaju sagorijevanje, ali se ne sagorevaju: zrak, kisik, fluor, klor, dušikov oksid i dioksid.
2. Inert ne sudjelujtepri sagorevanju, međutim, imaju tendenciju da istiskuju kiseonik i utiču na smanjenje intenziteta procesa: helijum, neon, ksenon, azot, argon, ugljen dioksid.
3. Zapaljivi materijali se zapale ili eksplodiraju u kombinaciji sa kiseonikom: metan, amonijak, vodonik, acetilen, propan, butan, ugljen monoksid, etan, etilen. Većinu njih karakterizira sagorijevanje samo u uvjetima određenog sastava plinske mješavine. Zbog ovog svojstva, plin je vrsta goriva, daleko najzastupljenija. U ovom kapacitetu se koriste metan, propan, butan.

Ugljični dioksid i njegova uloga

Jedan je od najčešćih gasova u atmosferi (0,04%). Pri normalnoj temperaturi i atmosferskom pritisku, ima gustinu od 1,98 kg/m³. Može biti u čvrstom ili tečnom stanju. Čvrsta faza nastaje pri negativnoj toploti i konstantnom atmosferskom pritisku, naziva se "suhi led". Tečna faza CO_{2 je moguća sa povećanjem pritiska. Ova nekretnina se koristi za skladištenje, transport i tehnološke primjene. Sublimacija (prelazak u gasovito stanje iz čvrstog, bez međutečne faze) je moguća na -77 - -79˚S. Rastvorljivost u vodi u omjeru 1:1 se ostvaruje pri t=14-16˚S.}

Vrste ugljen-dioksida razlikuju se u zavisnosti od porekla:

1. Otpadni proizvodi biljaka i životinja, emisije iz vulkana, emisije gasova iz utrobe zemlje, isparavanje sa površine vodenih tijela.
2. Ljudski učinak, uključujući emisije iz sagorevanja svih vrstagorivo.

Kao korisna supstanca koristi se:

1. U aparatima za gašenje požara ugljičnim dioksidom.
2. U cilindrima za elektrolučno zavarivanje u odgovarajućem okruženju CO_2.
3. U prehrambenoj industriji kao konzervans i za karbonizaciju vode.
4. Kao rashladno sredstvo za privremeno hlađenje.
5. U hemijskoj industriji.
6. U metalurgiji.

Kao neizostavan sastojak života planete, čoveka, rada mašina i čitavih fabrika, ugljen-dioksid se akumulira u donjim i gornjim slojevima atmosfere, odlažući oslobađanje toplote i stvarajući „efekat staklenika.

Tečni plin i njegova uloga

Među supstancama prirodnog porijekla i tehnološke namjene postoje one koje imaju visok stepen zapaljivosti i kaloričnu vrijednost. Za skladištenje, transport i upotrebu koriste se sledeće vrste tečnog gasa: metan, propan, butan, kao i mešavine propan-butan.

Butan (C₄H₁₀₎ i propan su sastojci naftnih gasova. Prvi se ukapljuje na -1 - -0, 5˚S. Prevoz i upotreba čistog butana po mraznom vremenu se ne vrši zbog njegovog smrzavanja. Temperatura tečenja za propan (S₃N_{8) -41 – -42˚S, kritični pritisak – 4,27 MPa.}

Metan (CH_{4) je glavni sastojak prirodnog gasa. Vrste izvora gasa - nalazišta nafte, produkti biogenih procesa. Ukapljivanje se dešava postepenom kompresijom i smanjenjem toplote na -160 - -161˚S. Na svakomfaza je komprimirana 5-10 puta.}

Ukapljivanje se vrši u specijalnim pogonima. Propan, butan, kao i njihova mješavina za kućnu i industrijsku upotrebu proizvode se zasebno. Metan se koristi u industriji i kao gorivo za transport. Potonji se također može izdati u komprimiranom obliku.

Kompresovani plin i njegova uloga

U posljednje vrijeme komprimirani prirodni plin je stekao popularnost. Ako se za propan i butan koristi samo ukapljivanje, tada se metan može proizvesti i u tečnom i u komprimiranom stanju. Plin u bocama pod visokim pritiskom od 20 MPa ima niz prednosti u odnosu na dobro poznati tečni plin.

1. Visoka brzina isparavanja, uključujući pri negativnim temperaturama zraka, bez negativnih pojava akumulacije.
2. Manja toksičnost.
3. Potpuno sagorevanje, visoka efikasnost, bez negativnog uticaja na opremu i atmosferu.

Sve više nalazi primenu ne samo za kamione, već i za automobile, kao i za kotlovsku opremu.

Plin je neprimjetna, ali neophodna supstanca za ljudski život. Visoka kalorična vrijednost nekih od njih opravdava široku upotrebu različitih komponenti prirodnog plina kao goriva za industriju i transport.