Glavne vrste plinova

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Priroda poznaje tri osnovna stanja svake tvari: kruto, tekuće i plinovito. Gotovo svaka tekućina može dobiti svaku od preostale dvije. Mnoge krute tvari, kada se rastope, ispare ili spale, mogu napuniti sadržaj zraka. Ali ne može svaki plin postati komponenta čvrstih materijala ili tekućina. Poznate su različite vrste plinova, koji se razlikuju po svojim svojstvima, porijeklu i značajkama primjene.

Definicija i svojstva

Plin je tvar koju karakterizira odsutnost ili minimalna vrijednost međumolekulskih veza, kao i aktivna pokretljivost čestica. Osnovna svojstva koja imaju sve vrste plinova:

1. Fluidnost, deformabilnost, hlapljivost, težnja za maksimalnim volumenom, reakcija atoma i molekula na smanjenje ili povećanje temperature, što se očituje promjenom intenziteta njihova kretanja.
2. Postoje na temperaturi na kojoj se povećanje tlaka ne ukapljuje.
3. Lakoskupljati, smanjujući volumen. To ga čini lakim za transport i korištenje.
4. Većina se ukapljuje kompresijom unutar određenih granica tlakova i kritičnih toplinskih vrijednosti.

Zbog nedostupnosti istraživanja, opisani su pomoću sljedećih osnovnih parametara: temperatura, tlak, volumen, molarna masa.

Klasifikacija depozitom

U prirodnom okruženju, sve vrste plinova se nalaze u zraku, zemlji i vodi.

1. Komponente zraka: kisik, dušik, ugljični dioksid, argon, dušikov oksid s nečistoćama neona, kriptona, vodika, metana.
2. U zemljinoj kori dušik, vodik, metan i drugi ugljikovodici, ugljični dioksid, sumporov oksid_{i drugi su u plinovitom i tekućem stanju. Tu su i naslage plina u čvrstoj frakciji pomiješane sa slojevima vode pod tlakom od oko 250 atm. na relativno niskim temperaturama (do 20˚S).}
3. Rezervoari sadrže topljive plinove - klorovodik, amonijak i slabo topive plinove - kisik, dušik, vodik, ugljični dioksid _itd.

Prirodne rezerve daleko premašuju moguću količinu umjetno stvorenih.

Klasifikacija prema stupnju zapaljivosti

Sve vrste plinova, ovisno o karakteristikama ponašanja u procesima paljenja i izgaranja, dijele se na oksidatore, inertne i zapaljive.

1. Oksidanti pospješuju i podržavaju izgaranje, ali ne izgaraju sami: zrak, kisik, fluor, klor, dušikov oksid i dioksid.
2. Inert ne sudjelujtepri izgaranju, međutim, imaju tendenciju istiskivanja kisika i utjecati na smanjenje intenziteta procesa: helij, neon, ksenon, dušik, argon, ugljični dioksid.
3. Zapaljivi materijali se zapale ili eksplodiraju u kombinaciji s kisikom: metan, amonijak, vodik, acetilen, propan, butan, ugljični monoksid, etan, etilen. Većinu njih karakterizira izgaranje samo u uvjetima određenog sastava plinske mješavine. Zbog ovog svojstva, plin je vrsta goriva, daleko najčešći. U tom se svojstvu koriste metan, propan, butan.

Ugljični dioksid i njegova uloga

Jedan je od najčešćih plinova u atmosferi (0,04%). Pri normalnoj temperaturi i atmosferskom tlaku, ima gustoću od 1,98 kg/m³. Može biti u čvrstom ili tekućem stanju. Čvrsta faza nastaje pri negativnoj toplini i konstantnom atmosferskom tlaku, naziva se "suhi led". Tekuća faza CO_{2 moguća je s povećanjem tlaka. Ovo svojstvo koristi se za skladištenje, transport i tehnološke primjene. Sublimacija (prijelaz u plinovito stanje iz krute, bez srednje tekuće faze) je moguća na -77 - -79˚S. Topljivost u vodi u omjeru 1:1 ostvaruje se pri t=14-16˚S.}

Vrste ugljičnog dioksida razlikuju se ovisno o podrijetlu:

1. Otpadni proizvodi biljaka i životinja, emisije iz vulkana, emisije plinova iz utrobe zemlje, isparavanje s površine vodenih tijela.
2. Ljudski učinak, uključujući emisije iz izgaranja svih vrstagorivo.

Kao korisna tvar 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 kemijskoj industriji.
6. U metalurgiji.

Budući da je nezaobilazna komponenta života planeta, čovjeka, rada strojeva i cijelih tvornica, ugljični dioksid se akumulira u donjim i gornjim slojevima atmosfere, odgađajući oslobađanje topline i stvarajući "efekt staklenika" ".

Ukapljeni plin i njegova uloga

Među tvarima prirodnog podrijetla i tehnološke namjene postoje one koje imaju visok stupanj zapaljivosti i ogrjevne vrijednosti. Za skladištenje, transport i upotrebu koriste se sljedeće vrste ukapljenog plina: metan, propan, butan, kao i smjese propan-butana.

Butan (C₄H₁₀₎ i propan su sastojci naftnih plinova. Prvi se ukapljuje na -1 - -0, 5˚S. Prijevoz i uporaba čistog butana u mraznom vremenu se ne provodi zbog njegovog smrzavanja. Temperatura ukapljivanja propana (S₃N_{8) -41 – -42˚S, kritični tlak – 4,27 MPa.}

Metan (CH_{4) je glavni sastojak prirodnog plina. Vrste izvora plina - nalazišta nafte, produkti biogenih procesa. Ukapljivanje se događa postupnim kompresijom i smanjenjem topline na -160 - -161˚S. Na svakifaza je komprimirana 5-10 puta.}

Ukapljivanje se provodi u posebnim 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.

Komprimirani 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 ukapljenom i u komprimiranom stanju. Plin u bocama pod visokim tlakom od 20 MPa ima niz prednosti u odnosu na dobro poznati ukapljeni plin.

1. Visoka stopa isparavanja, uključujući pri negativnim temperaturama zraka, bez negativnih pojava nakupljanja.
2. Manja toksičnost.
3. Potpuno izgaranje, visoka učinkovitost, bez negativnog utjecaja na opremu i atmosferu.

Sve češće pronalazi primjenu ne samo za kamione, već i za automobile, kao i za kotlovsku opremu.

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