Воздух - неотъемлемое условие жизни подавляющего числа организмов на нашей планете.
Без еды человек может прожить месяц. Без воды - три дня. Без воздуха - всего несколько минут.
История исследования
Не все знают, что главный компонент нашей жизнедеятельности - крайне неоднородное вещество. Воздух - это смесь газов. Каких именно?
Долгое время считалось, что воздух представляет собой единую субстанцию, а не смесь газов. Гипотеза неоднородности появлялась в научных трудах многих ученых в разное время. Но дальше теоретических догадок никто не продвигался. Только в восемнадцатом веке шотландский химик Джозеф Блэк экспериментально доказал, что газовый состав воздуха неоднороден. Открытие было произведено в ходе очередных опытов.
Современные ученые доказали, что воздух - это смесь газов, состоящая из десяти основных элементов.
Состав отличается в зависимости от места концентрации. Определение состава воздуха происходит постоянно. От этого зависит здоровье людей. Воздух - смесь каких газов?
На возвышенностях (особенно в горах) малое содержание кислорода. Такая концентрация называется «разреженный воздух». В лесах, наоборот, содержание кислорода максимальное. В мегаполисах повышено содержание углекислого газа. Определение состава воздуха – одна из важнейших обязанностей экологических служб.
Где можно использовать воздух
- Сжатую массу используют при закачивании воздуха под давлением. Установка до десяти бар установлена на любой станции шиномонтажа. Воздухом накачивают шины.
- Рабочие используют отбойные молотки, пневматические пистолеты для быстрого съема/монтажа гаек и болтов. Для такого оборудования характерен малый вес и высокий коэффициент полезного действия.
- На производствах, использующих лаки и краски, сжатый воздух применяется для ускорения процесса сушки.
- На автомойках сжатая воздушная масса помогает в быстрой просушке автомобилей;
- Производственные предприятия пользуются сжатым воздухом при очистке инструментов от любых видов загрязнений. В деревообрабатывающей промышленности таким образом можно очистить от стружки и опилок целые ангары.
- Нефтехимическая промышленность уже не представляется без оборудования для продувания трубопроводов перед первым пуском.
- При производстве оксидов и кислот.
- Для повышения температуры технологических процессов;
- Из воздуха добывают инертные газы;
Зачем нужен воздух живым существам
Основная задача воздуха, а точнее, одного из основных компонентов – кислорода – проникать в клетки, вследствие чего способствовать процессам окисления. Благодаря этому организм получает важнейшую для жизнедеятельности энергию.
Воздух попадает в тело через легкие, после чего распределяется по организму при помощи кровеносной системы.
Воздух - смесь каких газов?. Рассмотрим их подробнее.
Азот
Воздух – смесь газов, первым из которых является азот. Седьмой элемент периодической системы Дмитрия Менделеева. Первооткрывателем считается шотландский химик Даниил Резерфорд в 1772 г.
Входит в состав белков и нуклеиновых кислот человеческого организма. Хоть его доля в клетках невелика – не более трех процентов, газ имеет важнейшее значение для нормальной жизнедеятельности.
В составе воздуха его содержание - более семидесяти восьми процентов.
В нормальных условиях не имеет цвета и запаха. Не вступает в соединения с другими химическими элементами.
Наибольшее количество азота используют в химической промышленности, в первую очередь при изготовлении удобрений.
Используется азот в медицинской промышленности, при производстве красителей, взрывчатых веществ.
В косметологии при помощи газа лечат угри, рубцы, бородавки, систему терморегуляции организма.
С применением азота синтезируют аммиак, изготовляют азотную кислоту.
При добыче газа и нефти азотом поддерживают давление между пластами. При бурении новых скважин газ позволяет жидкости фонтанировать.
В горной промышленности азот используют при тушении труднодоступных очагов возгорания. В металлургии и коксохимической отраслях – для укрепления материалов и улучшения цементизации.
В электронной промышленности – для окисления полупроводников и электрических цепей.
Используется при продувке и испытании трубопроводов.
Жидкий азот используют в роли хладагента. Этим газом накачивают шасси летательных аппаратов и колеса обычных автомобилей. Годовое производство азота превышает семьдесят миллионов тонн.
Газ получил широкое распространение благодаря своим уникальным свойствам и относительной дешевизне.
Баллоны с азотом - черного цвета с желтой маркировкой.
Кислород
Воздух – смесь газов, вторым из которых в процентном соотношении является кислород. Восьмой элемент периодической системы Менделеева. Газ без цвета и запаха. Открытие приписывают английскому ученому Джозефу Пристли в 1774 году.
В составе воздуха занимает двадцать один процент. Присутствует в составе клеток абсолюно всех живых существ, растений и микроорганизмов.
Источником происхождения является атмосфера нашей планеты.
Металлургические предприятия используют чистый кислород для удаления вредных примесей при литье стали, а также для повышения температуры горения.
Газ применяется для сварки металлов и газорезки. Баллоны с кислородом – голубые.
В авиационной промышленности - в качестве окислителя для ракетного топлива.
В медицине – при наркозе, борьбе с бронхиальной астмой и гипоксией, при нарушениях дыхания, декомпрессионной болезни.
В химической промышленности кислород используется для окисления углеводородов в спиртах, кислотах, альдегидах, производства азотной кислоты.
Рыбная промышленность – насыщение кислородом водоемов.
Но наибольшее значение газ имеет для живых существ. При помощи кислорода организм может утилизировать (окислять) нужные белки, жиры и углеводы, превращая их в необходимую энергию.
Аргон
Газ, входящий в состав воздуха, находится на третьем месте по важности - аргон. Содержание не превышает одного процента. Является инертным газом без цвета, вкуса и запаха. Восемнадцатый элемент периодической системы.
Первое упоминание приписывается английскому химику Генри Кавендишу в 1785 году. А лорд Лэрей и Уильям Рамзай получили Нобелевские премии за доказательство существования газа и опыты с ним.
Области применения аргона:
- лампы накаливания;
- заполнение пространства между стекол в пластиковых окнах;
- защитная среда при сварке;
- средство пожаротушения;
- для очистки воздуха;
- химический синтез.
Человеческому организму особой пользы не приносит. При высокой концентрации газа приводит к удушению.
Баллоны с аргоном серого или черного цвета.
Остальные семь элементов составляют 0,03% в воздухе.
Углекислый газ
Углекислый газ в составе воздуха не имеет цвета и запаха.
Образуется вследствие гниения или горения органических материалов, выделяется при дыхании и работе автомобилей и другого транспорта.
В теле человека образуется в тканях вследствие процессов жизнедеятельности и переносится по венозной системе в легкие.
Имеет положительное значение, т.к. при нагрузках расширяет капилляры, что обеспечивает возможность большей транспортировки веществ. Положительно влияет на миокард. Способствует увеличению частоты и силы нагрузки. Используется при коррекции гипоксии. Участвует в регуляции дыхания.
В промышленности углекислый газ получают из продуктов горения, как побочный газ химических процессов или при разделении воздуха.
Применение крайне широко:
- консервант в пищевой промышленности;
- сатурация напитков;
- огнетушители и системы пожаротушения;
- подкормка аквариумных растений;
- защитная среда при сварке;
- применение в баллончиках для газового оружия;
- хладагент.
Неон
Воздух – смесь газов, пятым из которых является неон. Был открыт значительно позже – в 1898 году. Название переводится с греческого как «новый».
Одноатомный газ, который не имеет цвета и запаха.
Обладает высокой электропроводностью. Имеет завершенную электронную оболочку. Инертен.
Получают газ при помощи разделения воздуха.
Применение:
- Инертная среда в промышленности;
- Хладагент в криогенных установках;
- Наполнитель газоразрядных ламп. Нашел широкое применение благодаря рекламе. Большинство цветных вывесок сделано при помощи неона. При пропускании электрического разряда лампы дают яркое цветное свечение.
- Сигнальные огни на маяках и аэродромах. Хорошо себя зарекомендовали при сильных туманах.
- Элемент воздушной смеси для людей при работе с высоким давлением.
Гелий
Гелий – одноатомный газ без цвета и запаха.
Применение:
- Подобно неону, при пропускании электрического разряда дает яркий свет.
- В промышленности – для удаления примесей из стали при выплавке;
- Хладагент.
- Наполнение дирижаблей и аэростатов;
- Частично в смесях для дыхания при глубоких погружениях.
- Теплоноситель в ядерных реакторах.
- Главная детская радость – летающие воздушные шарики.
Для живых организмов особой пользы не представляет. В высокой концентрации может вызвать отравление.
Метан
Воздух – смесь газов, седьмым из которых является метан. Газ без цвета и запаха. В больших концентрациях взрывоопасен. Поэтому для индикации в него добавляют одоранты.
Используется чаще всего как топливо и сырье в органическом синтезе.
Домашние печи, котлы, газовые колонки работают преимущественно на метане.
Продукт жизнедеятельности микроорганизмов.
Криптон
Криптон – инертный одноатомный газ без цвета и запаха.
Применение:
- при производстве лазеров;
- окислитель ракетного топлива;
- заполнение ламп накаливания.
Влияние на организм человека исследовано мало. Изучается применение при глубоководных погружениях.
Водород
Водород – бесцветный горючий газ.
Применение:
- Химическая промышленность – изготовление аммиака, мыла, пластмасс.
- Заполнение шаровых оболочек в метеорологии.
- Ракетное топливо.
- Охлаждение электрических генераторов.
Ксенон
Ксенон – одноатомный бесцветный газ.
Применение:
- наполнение ламп накаливания;
- в двигателях космических аппаратов;
- в качестве наркоза.
Для человеческого организма безвреден. Особой пользы не представляет.
