Воздух

Воздух

ВОЗДУХ, механическая смесь газов, образующих газообразную оболочку земного шара - атмосферу. На уровне моря высушенный воздух состоит из 78,03 объемных % азота, 20,99% кислорода, 0,94% аргона, 0,03% углекислого газа,0,01 % водорода, 0,00123% неона, 0,0004% гелия, 0,00005% криптона и 0,000006% ксенона (см. Благородные газы). Плотность воздуха на уровне моря при давлении 760 мм и 0° С в местности на 45° широты равна 0,0012928; т. о. при температуре t и барометрическом давлении b на уровне моря и на широте 45° плотность воздуха равна:

Плотность воздуха

Кинематическая вязкость воздуха в пуазах при 20° равна 284,2. Коэффициент расширения при 760 мм = 0,003671. При сильном охлаждении и одновременном расширении воздух м. б. обращен в жидкое состояние. Жидкий воздух в зависимости от большего или меньшего содержания О2 (вследствие испарения N2) имеет различную плотность:

Жидкий воздух - плотность

Воздух является неисчерпаемым источником обоих главнейших газов, из которых он состоит: азота и кислорода. Азот используется для получения синтетического аммиака и для синтеза цианамида кальция (см. Аммиак, Азот и Цианамид кальция). Кислород добывается из воздуха гл. обр. путем фракционированной перегонки жидкого воздуха.

Оба газа, N2 и О2, соединяются друг с другом химически с образованием окислов азота под влиянием пламени вольтовой дуги по методу Биркелянда и Эйде и по другим методам, являющимся видоизменениями названного метода (см. Азотная кислота). Из остатков жидкого воздуха выделяются фракционированной перегонкой благородные газы. Помимо указанных газов в воздухе присутствует в большем или меньшем количестве озон. Этот газ является сильным окислителем: он очищает воздух и обнаруживает сильное бактерицидное действие. Его содержание в воздухе особенно велико в высоких местностях, например, на вершинах гор, вследствие действия ультрафиолетовых лучей солнца, и в хвойных лесах, в которых озон образуется при окислении кислородом воздуха терпенов хвойных деревьев. Общий вес воздушной оболочки не превышает одной миллионной части веса всего земного шара. Плотность воздуха на высоте 75 км равна 1/10000 плотности воздуха на уровне моря. Состав воздуха на разных высотах над уровнем моря выражается приведенной ниже таблицей.

Состав воздуха на разных высотах над уровнем моря

Местные и временные колебания в составе воздуха (за исключением содержания СО2 и Н2О) весьма незначительны и не зависят от погоды. Содержание СО2 в воздухе колеблется от 2,5 до 3,5 объемных частей на 10000 объемных частей воздуха; в среднем оно равно 0,03%. Над сушей ночью содержание СО2 на 0,2—0,3 части (на 10000 частей воздуха) выше, чем днем. Над поверхностью моря этой разницы не наблюдается. В больших городах увеличение содержания СО2 в воздухе сравнительно с воздухом ненаселенных мест не превышает 0,2—0,3 части на 10000 частей воздуха. Равным образом процессы горения и гниения сказываются в смысле увеличения содержания СО2 в воздухе лишь в непосредственной близости от мест, где эти процессы протекают. Только вулканические явления увеличивают содержание СО2 на б. или м. значительном расстоянии от места вулканической деятельности. Дождь не изменяет содержания СО2, но туман и иней, а равно и мороз (—10°) несколько увеличивают содержание СО2 в воздухе вследствие замедления процесса перемешивания нижних слоев воздуха с верхними. Понижение атмосферного давления, вызывая выделение из почвы в атмосферу воздуха, обогащенного СО2, увеличивает содержание СО2; однако оно вновь выравнивается благодаря равновесию СО2 с водой морей. Выделение СО2 из вулканов увеличивает содержание этого газа в воздухе, но зато образование карбонатов связывает обратно свободную СО2. Тем не менее, Аррениус и Фрех допускают колебание содержания СО2 в разные геологические периоды и объясняют этими колебаниями явления ледниковых периодов. Содержание паров воды в воздухе изменчиво. Кроме того, воздух содержит весьма незначительные количества водорода, углеводородов, озона, окислов азота, аммиака и радиоактивной эманации. Водород выделяется в атмосферу при вулканических явлениях, но, будучи легким газом, поднимается в высокие слои атмосферы и, м. б., рассеивается в междупланетном пространстве.

Воздух и пары воды действуют химически и физически на земную кору и обусловливают коррозионные процессы. Кислород окисляет закись железа, содержащуюся в минералах и горных породах, переводит сернистые соединения в сернокислые, окисляет углерод органических соединений до углекислоты. Углекислота и вода разрушают силикаты и образуют карбонаты и всевозможные гидраты. Кислород поглощается животными и растениями в процессе дыхания и возвращается растениями при процессе ассимиляции углекислоты. Однако даже и при отсутствии последнего процесса количество потребляемого живыми организмами в течение 1000—2000 лет кислорода не превысило бы 0,1% всего запаса кислорода в атмосфере.

Кроме перечисленных газов, воздух почти всегда содержит в себе большее или меньшее (до 4%) количество водяных паров, оказывающих влияние на влажность воздуха и служащих источником атмосферных осадков.

Атмосферный воздух всегда содержит также и твердые частицы в виде пыли: пепел вулканических извержений, дым фабричных труб, космическую пыль, микроорганизмы. Пыль является причиной голубого цвета неба. Частицы пыли являются центрами конденсации капель воды при пересыщении воздуха ее парами и служат т. о. причиной, вызывающей явления дождя.

Воздух в технике. Воздух имеет широкое применение во всех отраслях промышленности. В сжатом виде воздух служит рабочим телом для приведения в действие различных пневматических машин и инструментов; при помощи сжатого и разреженного воздуха производится транспортирование грузов.

Воздух соответствующей температуры и относительной влажности служит для отопления и вентиляции помещений и для сушки и увлажнения сырья и готовых изделий производства.

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.