Hlavní typy plynů

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

Příroda zná tři základní skupenství jakékoli látky: pevné, kapalné a plynné. Téměř každá kapalina může získat každou ze zbývajících dvou. Mnoho pevných látek, když se roztaví, odpaří nebo spálí, může doplnit obsah vzduchu. Ale ne každý plyn se může stát součástí pevných materiálů nebo kapalin. Jsou známy různé druhy plynů, které se liší svými vlastnostmi, původem a aplikačními vlastnostmi.

Definice a vlastnosti

Plyn je látka charakterizovaná nepřítomností nebo minimální hodnotou mezimolekulárních vazeb a také aktivní pohyblivostí částic. Základní vlastnosti, které mají všechny druhy plynů:

1. Tekutost, deformovatelnost, těkavost, snaha o maximální objem, reakce atomů a molekul na pokles nebo zvýšení teploty, což se projevuje změnou intenzity jejich pohybu.
2. Existuje při teplotě, kdy zvýšení tlaku nezkapalní.
3. Snadnésmršťovat, zmenšovat objem. To usnadňuje přepravu a použití.
4. Většina z nich je zkapalněna kompresí v určitých mezích tlaku a kritických hodnot tepla.

Z důvodu nedostupnosti výzkumu jsou popsány pomocí následujících základních parametrů: teplota, tlak, objem, molární hmotnost.

Klasifikace vkladem

V přírodním prostředí se všechny druhy plynů nacházejí ve vzduchu, zemi a vodě.

1. Složky vzduchu: kyslík, dusík, oxid uhličitý, argon, oxid dusnatý s nečistotami neonu, kryptonu, vodíku, metanu.
2. V zemské kůře jsou dusík, vodík, metan a další uhlovodíky, oxid uhličitý, oxid síry_{a další v plynném a kapalném stavu. V pevné frakci smíchané s vodními vrstvami jsou také usazeniny plynu při tlacích asi 250 atm. při relativně nízkých teplotách (až 20˚С).}
3. Zásobníky obsahují rozpustné plyny – chlorovodík, čpavek a špatně rozpustné plyny – kyslík, dusík, vodík, oxid uhličitý _atd.

Přírodní zásoby daleko převyšují možné množství uměle vytvořených.

Klasifikace podle stupně hořlavosti

Všechny druhy plynů, v závislosti na charakteristikách chování v procesech vznícení a spalování, se dělí na oxidační činidla, inertní a hořlavé.

1. Oxidanty podporují a podporují spalování, ale nespalují samy sebe: vzduch, kyslík, fluor, chlór, oxidy dusíku a oxid.
2. Inertní neúčastnit sepři spalování však mají tendenci vytlačovat kyslík a ovlivnit pokles intenzity procesu: helium, neon, xenon, dusík, argon, oxid uhličitý.
3. Hořlaviny se vznítí nebo explodují při kombinaci s kyslíkem: metan, čpavek, vodík, acetylen, propan, butan, oxid uhelnatý, etan, etylen. Většina z nich se vyznačuje spalováním pouze za podmínek určitého složení plynné směsi. Díky této vlastnosti je plyn druhem paliva, zdaleka nejběžnějším. V této kapacitě se používá metan, propan, butan.

Oxid uhličitý a jeho role

Je jedním z nejběžnějších plynů v atmosféře (0,04 %). Za normální teploty a atmosférického tlaku má hustotu 1,98 kg/m³. Může být v pevném nebo kapalném stavu. Pevná fáze se vyskytuje při záporném žáru a konstantním atmosférickém tlaku, nazývá se „suchý led“. Kapalná fáze CO_{2 je možná se zvyšujícím se tlakem. Tato vlastnost se využívá pro skladování, dopravu a technologické aplikace. Sublimace (přechod do plynného skupenství z pevné látky bez přechodné kapalné fáze) je možná při -77 - -79˚С. Rozpustnost ve vodě v poměru 1:1 je realizována při t=14-16˚С.}

Druhy oxidu uhličitého se rozlišují podle původu:

1. Odpadní produkty rostlin a zvířat, emise ze sopek, emise plynů z útrob země, vypařování z povrchu vodních útvarů.
2. Lidský výkon, včetně emisí ze spalování všeho druhupalivo.

Jako užitečná látka se používá:

1. V hasicích přístrojích s oxidem uhličitým.
2. V lahvích pro obloukové svařování ve vhodném prostředí CO_2.
3. V potravinářském průmyslu jako konzervační prostředek a pro sycení vody.
4. Jako chladivo pro dočasné chlazení.
5. V chemickém průmyslu.
6. V metalurgii.

Oxid uhličitý se jako nepostradatelná součást života planety, člověka, provozu strojů a celých továren hromadí ve spodních a horních vrstvách atmosféry, zpomaluje uvolňování tepla a vytváří „skleníkový efekt.

Zkapalněný plyn a jeho role

Mezi látkami přírodního původu a technologickými účely jsou takové, které mají vysoký stupeň hořlavosti a výhřevnosti. Pro skladování, přepravu a použití se používají následující druhy zkapalněného plynu: metan, propan, butan a také směsi propan-butan.

Butan (C₄H₁₀₎ a propan jsou složkami ropných plynů. První zkapalní při -1 - -0, 5˚С. Přeprava a použití v mrazivém počasí čistého butanu se neprovádí z důvodu jeho zamrzání. Teplota zkapalnění pro propan (С₃Н_{8) -41 – -42˚С, kritický tlak – 4,27 MPa.}

Methan (CH_{4) je hlavní složkou zemního plynu. Druhy zdrojů plynu - ložiska ropy, produkty biogenních procesů. Ke zkapalnění dochází postupným stlačováním a snižováním tepla na -160 - -161˚С. Na každémfáze je komprimována 5-10krát.}

Zkapalnění se provádí ve speciálních závodech. Samostatně se vyrábí propan, butan, ale i jejich směsi pro domácí a průmyslové použití. Metan se používá v průmyslu a jako palivo pro dopravu. Ten může být také vystaven v komprimované podobě.

Stlačený plyn a jeho role

V poslední době si získal oblibu stlačený zemní plyn. Pokud se pro propan a butan používá pouze zkapalňování, lze metan vyrábět jak ve zkapalněném, tak ve stlačeném stavu. Plyn v lahvích pod vysokým tlakem 20 MPa má oproti známému zkapalněnému plynu řadu výhod.

1. Vysoká rychlost odpařování, včetně negativních teplot vzduchu, žádné negativní akumulační jevy.
2. Nižší toxicita.
3. Úplné spalování, vysoká účinnost, žádný negativní dopad na zařízení a atmosféru.

Stále častěji nachází uplatnění nejen pro nákladní automobily, ale také pro osobní automobily a také pro kotelní zařízení.

Plyn je nenápadná, ale pro lidský život nepostradatelná látka. Vysoká výhřevnost některých z nich ospravedlňuje rozšířené používání různých složek zemního plynu jako paliva pro průmysl a dopravu.