Анализ процессов происходящих при воздухоразделении

Физико-химические свойства воздуха и входящих в него компонентов

Воздух, которым насыщена наша атмосфера представляет из себя смесь азота, кислорода, углекислого газа, аргона и других газов. А так же, в воздухе содержится некоторое количество водяных паров.

Молекулярная масса сухого воздуха составляет 28,96 г/л плотность равна 1,2928 г/л, растворимость в воде — 29,18 см3/л при О °С и 18,68 см3/л при +20 °С, температура кипения -193 °С.

Воздух имеет физические свойства, характерные для других газов. Газ состоит из молекул, имеющих ничтожные размеры по сравнению с объемом, занимаемым газом, поэтому расстояние между молекулами значительно превышает собственные размеры молекул. Воздух и такие газы, как азот, кислород и гелий, приближаются к поведению идеальных газов, особенно при малых давлениях и высоких температурах.

Газы обладают малым удельным весом. Они имеют большую сжимаемость, поскольку при сжатии газа уменьшается лишь расстояние между молекулами, а сами молекулы при этом не сдавливают друг друга, что характерно для жидкостей. Давление газа (его упругость) является следствием совокупности ударов частиц газа о стенку сосуда. Среднее давление на единицу площади сосуда во времени практически не изменяется, поскольку, несмотря на хаотичность ударов молекул о стенки сосудов, число ударов исключительно велико, а сила единичных ударов очень мал.

Таблица 4 — Содержание веществ в воздухе.

Азот — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 7, атомная масса 14,0067. Азот широко распространен в природе. В космосе он занимает 4-е место после водорода, гелия и кислорода. Живые организмы содержат около 0,3% азота в соединениях. Азот состоит из двухатомных молекул (N2) с молекулярной массой 28,016. Представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Плотность равна 1,2506 г/л, плотность по отношению к воздуху 0,9673. Температура плавления -210,02 °С, температура кипения -195,81 °С. Коэффициент растворимости атмосферного азота (вместе с аргоном и другими инертными газами) в воде при 20 °C составляет 0,16 665, а при 38 °C он равен 0,0139. Растворимость азота в крови при 38 °C составляет 0,1 253. Азот растворяется в воде вдвое хуже кислорода (при 20 °C в 1 л воды растворяется 15,4 мл азота и 31 мл кислорода), что определяет отношение кислорода к азоту в воде 1: 2, а не 1: 4, как в воздухе. Природный азот состоит из двух стабильных изотопов: 14N (99,635%) и 15N (0,365%).

Кислород — химический элемент IV группы, атомный номер 8, атомная масса 15,9994. Самый распространенный на Земле элемент (49% массы всех элементов в природе), который в виде соединений входит в массу земной коры, состав воды (88,81% по массе) и многих тканей живых организмов (около 70% по массе). Повсеместно распространен в природе. В свободном виде встречается в двух модификациях: О2 («обычный» кислород) и О3 (озон). О2 — бесцветный газ не имеющий вкуса и запаха с молекулярной массой 32,000. Плотность равна 1,42 895 г/л, плотность по отношению к воздуху 1,033. Температура кипения составляет -182,97 °С. Коэффициент растворимости в воде при 20 °C равен 0,3 329, а в плазме крови при 37 °C — 0,022. Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов: 16О (99,76%), 17О (0,048%) и 18О (0,20%).

Химически самый активный (после фтора) неметалл. В условиях обычной или высокой температуры кислород поддерживает горение горючих веществ, непосредственно взаимодействует при окислении, горении, тлении и т. д. с большинством элементов (почти со всеми веществами, кроме инертных газов, хлора, брома, йода, некоторых благородных металлов), как правило, с выделением энергии. При повышении температуры скорость окисления возрастает и может начаться горение. Животные и растения получают необходимую для жизни энергию за счет биологического окисления различных веществ кислородом, поступающим в организм при дыхании. Свободный кислород атмосферы сохраняется благодаря фотосинтезу растений.