Физические и химические свойства воздуха

Главная › Свойства воздуха

Воздух – это смесь газов. Окружает планету, образует атмосферу и содержится во всём, что существует. Он есть в воде, земле, растениях, животных, горах, камнях и необходим для жизни живых организмов. Физические, химические и гигиенические свойства формируют климат в регионах частей Земли, влияют на жизнедеятельность растений и животных.

Основные свойства воздуха

• Прозрачен.
•  Не имеет цвета и запаха.
• Не имеет формы, занимает всё пространство.
• Упругость.
• Проводит звук и солнечные лучи.
• Сохраняет тепло.
• При нагревании расширяется, при охлаждении сжимается.
• Подвижен.

Физические свойства

1. Температурные. Регулирует теплообмен.
2. Влажность. Определяет насыщение газов кислородом, содержание водяного пара.
3. Атмосферное давление. Масса атмосферного столба, который давит на поверхность планеты и на всё, что расположено внутри воздушного океана.
4. Подвижность.

   Формирует ветра и обновление газового состава.

5. Солнечная радиация. Определяет процент радиоактивных веществ и газов, содержащихся в атмосфере. Основной показатель формирования климата планеты.
6. Электрическая активность. Количество электрических зарядов, содержащихся в воздушном пространстве.

Химический состав воздуха

Воздушная оболочка Земли формируется из смеси газов:

• Азот. Основной компонент атмосферы. Не участвует в дыхании, не поддерживает горение. Обеспечивает жизнедеятельность водорослей и некоторых растений.
• Кислород. Жизненно необходимый элемент. Является необходимым в формировании биологических процессов организмов животных, растений. Служит окислителем и основным компонентом горения веществ.
• Углекислый газ. Поглощается деревьями и преобразуется в кислород.

В небольших количествах атмосфера содержит озон, водород, неон, другие газы.  По количеству содержания вредных примесей определяют чистоту воздуха. Подробнее – в статье о составе воздуха.

Теплопроводность воздуха

Окружающий воздух практически не проводит тепло. Особенность задерживать тепловой заряд широко используется человеком и животными. Ограничивая подвижность потока, воздушная прослойка задерживает теплообмен организмов, создаёт комфортный микроклимат.

При нагревании с воздухом происходит расширение и он поднимается, становится разреженным. Изменяется его химический состав и влажность. Водяной пар распадается на отдельные газы, становится более летучим.

При охлаждении воздух сжимается и он опускается. Незначительное содержание твёрдых частиц в газах окисляется и насыщается водяными парами. Воздух становится тяжелее и плотнее.

Применение и использование свойств воздуха

Воздушную оболочку планеты активно используют животные и птицы. Способность задерживать тепло помогает животным выживать и регулировать тепловые процессы организма. Шерсть, обитателей северных широт, имеет полую структуру.

• Особое строение пера и движение воздушных масс птицы используют для полётов и планирования над землёй.
• Наполненный атмосферой пузырь, удерживает рыб в толще воды и способствует перемещению из глубин водоёмов к поверхности.
• Подвижность используется растениями для опыления и распространения семян на большие площади.
• Человек использует свойства атмосферы в широких спектрах своей жизнедеятельности:

• Теплопроводность обеспечивает обогрев и терморегуляцию организма.
• Способность тёплых воздушных потоков подниматься используют в полётах.
• Упругость и сжатие применяют во всех промышленных системах. Его закачивают в автомобильные шины. Нагнетая воздушное давление, работают пневматические инструменты, оружие.
• Кислород участвует в процессах горения. Все двигатели внутреннего сгорания потребляют большие объёмы кислорода и его соединений.

Более подробная информация об использовании и значении воздуха живыми организмами здесь.

Сравнение свойств воды и воздуха

Основную роль воздушный океан играет в дыхании всех живых существ Земли. Содержание его в воде используется всеми подводными животными и растениями.

Вода и воздух имеют похожие параметры. Она так же прозрачна и безвкусна, так же реагирует на нагрев и охлаждение. Основным отличием воды является способность растворять вещества и её большая плотность.

Вода имеет большую массу и теплопроводность, проводит заряды электричества.

Способность извлекать необходимые компоненты из воды, без применения специального оборудования, человеку и млекопитающим не под силу.

Свойства воздуха Ссылка на основную публикацию

Источник: https://ovozduhe.ru/svojstva-vozduha/svojstva-vozduha

Воздух с точки зрения химии, его основные свойства

На страницах блога мы много рассказываем о самых разных химических веществах и смесях, но у нас еще не было рассказа об одном из важнейших сложных веществ — о воздухе. Исправим это и расскажем о воздухе. В первой статье: немного истории изучения воздуха, его химический состав и основные факты о нем.

Немного истории изучения воздуха

В XVII веке было доказано, что воздух — это материальная сущность, вещество, свойства которого, например, плотность и вес, можно измерить.

В XVIII веке ученые проводили в запаянных химических сосудах реакции воздуха с различными веществами. Так было установлено, что поглощается примерно пятая часть объема воздуха, а оставшаяся часть горения и дыхания не поддерживают.

В результате был сделан вывод, что воздух вещество сложное, состоящее из двух составляющих, одна из которых, кислород — поддерживает горение, а вторая — азот, «испорченный воздух», не поддерживает горение и дыхание. Так был открыт кислород. Чуть позднее получен в чистом виде азот.

И только в самом конце XIX века были открыты аргон, гелий, криптон, ксенон, радон и неон, тоже имеющиеся в составе воздуха.

Химический состав

Воздух состоит из смеси примерно двадцати семи различных газов. Примерно на 99% — это смесь кислорода и азота. В составе оставшегося процента: водяной пар, углекислый газ, метан, водород, озон, инертные газы (аргон, ксенон, неон, гелий, криптон) и другие. Например, в воздухе часто можно обнаружить сероводород, угарный газ, йод, оксиды азота, аммиак.  

Существует еще такое понятие, как загрязненный воздух, то есть воздух, состав которого отличается от природного атмосферного за счет наличия загрязняющих веществ. Эти вещества бывают:• естественного происхождения (вулканические газы и пыль, морская соль, дымы и газы от природных пожаров, растительная пыльца, пыль от эрозии почв и т.п.).

• антропогенного происхождения — возникшие в результате промышленной и бытовой деятельностью человека (выбросы соединений углерода, серы, азота; угольной и другой пыли от горнодобычи и промышленных предприятий; отходы сельскохозяйственного производства, промышленные и бытовые свалки, аварийные разливы нефти и других опасных для окружающей среды веществ; газовые выхлопы транспортных средств и т.п.).

Источник: https://pcgroup.ru/blog/vozduh-s-tochki-zreniya-himii-ego-osnovnye-svojstva/

Физические свойства воздуха

Физическое состояние воздушной среды определяют по следующим показателям: температура, влажность, подвижность, атмосферное давление, освещенность и электрозарядность (ионизация).

Температура. Гигиеническое значение температуры окружающей среды состоит в том, что она оказывает огромное влияние на тепловое состояние организма. Постоянство температуры тела у животных достигается за счет усиления или ослабления образования тепла (теплопродукция) или изменением его отдачи (теплоотдача). Способность животных поддерживать температуру тела на постоянном уровне носит название теплорегуляции.

При понижении температуры воздуха теплообразование в организме животных увеличивается за счет повышения обмена веществ, при повышении температуры воздуха теплообразование до -известных пределов понижается, а теплоотдача увеличивается. Воздействие низких температур, выходящих за пределы возможностей терморегуляции организма, приводит к обмораживаниям частей тела (уши, хвост) или к заболеваниям, связанным с переохлаждением.

При низких температурах воздуха резко снижается продуктивность животных, так как корма в таких случаях расходуются организмом как биотопливо в целях получения тепловой энергии.

Для предотвращения большой потери тепла при низких температурах животные уменьшают площадь открытой кожи (они горбятся, съеживаются, собаки и кошки свертываются в клубок), дыхание становится более глубоким, пульс замедляется. Особенно чувствительны к низким температурам новорожденные животные.

Нежелательны для животных и высокие температуры. При длительном воздействии высокой температуры может возникнуть перегрев организма, т. е. накапливается излишек тепла. Нередко этому явлению способствуют напряженная работа, быстрое движение, транспортировка животных в закрытых вагонах и трюмах, скученное содержание, а также ожирение животных.

Перегревание животных практически встречается в двух формах: длительное (хронический застой тепла) и острое (тепловой удар).

Предупреждают перегревание животных созданием следующих условий: повышают скорость движения воздуха (вентиляция, открывание дверей и окон), уменьшают высокую влажность, а также избегают скученности, соблюдая при размещении животных зоогигиенические нормы, поят и периодически обливают тело прохладной водой, наконец, уменьшают кормовой рацион.

Влажность. В помещениях для животных воздух в значительной степени обогащается водяными парами: выдыхаемый воздух, испарения с тела животного, с ограждающих конструкций, поилок, пола и т. д.

Влажный воздух при низких температурах усиливает теплоотдачу. Особенно это опасно для молодых, больных и истощенных животных, так как интенсивная теплопотеря сопровождается простудными заболеваниями, задерживает рост и развитие молодняка.

Влажный воздух является и более благоприятной средой для развития многих микроорганизмов, в том числе возбудителей заразных болезней. Повышенная влажность воздуха при высокой его температуре способствует — возникновению теплового удара.

При содержании в теплых и сырых помещениях у животных уменьшается аппетит, появляется вялость, снижается устойчивость к различным заболеваниям.

Сухой воздух переносится животными легче, чем влажный. Однако чрезмерно сухой воздух летом (относительная влажность ниже 30-40%) вреден, так как он вызывает усиление потоотделения, высыхания кожи и слизистых оболочек верхних дыхательных путей и ротовой полости, резко снижает сопротивляемость организма к инфекциям.

Наиболее благоприятной (оптимальной) влажностью для животных следует считать относительную влажность в пределах 50-70%.

В помещениях для животных при наличии высокой влажности необходимо проводить следующий комплекс мер по ее снижению:

1. обеспечить безотказную работу канализации и быстрое удаление жидкости из помещения;
2. организовать правильную работу вентиляции из нижней зоны здания;
3. устранить или максимально ограничить источники накопления водяных паров (водогреи, течь поилок и т. д.);
4. утеплить холодные стены, полы, потолки, обеспечить обогрев в помещениях;
5. применять влагоемкую подстилку и удалять загрязненную; регулярно убирать помещения, предупреждать разливание воды.

Наибольшей способностью поглощать водяные пары обладает сухой торф, особенно сфагновый. В отдельных случаях используют негашеную известь, посыпая ею проходы, так чтобы животные не могли ее достать. Расход негашеной извести на 1 м2 пола составляет не более 150-200 г через день.

Движение (подвижность) воздуха действует на организм в комплексе с температурой и влажностью. Слабая подвижность воздуха при высокой температуре способствует перегреву животных, а сильная — наоборот, предупреждает перегрев.

При низких температурах высокая скорость движения воздуха (сквозняки) вызывает переохлаждение животных, простудные заболевания.

Чтобы предохранить животных от охлаждения в холодное время года, в помещениях нельзя допускать сильного движения воздуха, нельзя открывать с обеих сторон двери, окна, так как образуются сквозняки.

Наиболее чувствительны к движению воздуха новорожденные животные. Для них интенсивная подвижность воздуха даже при высокой температуре бывает опасна.

Скорость движения воздуха для новорожденных животных не должна превышать 0,1-0,15 м/с, для взрослых животных в зимний период -0,3-0,5, а в летний период (в жару) — 1,0 м/с.

Освещенность. Солнечный свет является важным биологическим фактором в жизни животных.

Под его влиянием улучшается течение обменных реакций в организме, увеличивается потребление кислорода и выделение углекислого газа и водяных паров улучшается работа органов пищеварительной и других систем что благоприятно сказывается на продуктивности и здоровье животных.

Солнечное освещение усиливает бактерицидные свойствами крови, ослабляет и разрушает вредно действующие продукты жизнедеятельности микробов. Под его влиянием многие микроорганизмы погибают в течение нескольких минут, а более стойкие-Я через несколько часов или суток. Солнечный свет — мощный дезинфицирующий фактор.

Недостаток солнечного освещения нужно рассматривать неблагоприятное условие содержания животных, которое приводит к угнетению, вялости, снижению аппетита, малокровию, снижению общей резистентности организма к различным заболеваниям, угнетению половой деятельности. Учитывая это, животным следует размещать в достаточно светлых помещениях. Количеств во окон и их размеры в помещениях для животных определяются световым коэффициентом, под которым понимают отношение площади застекленной части окон к площади пола.

Для откормочных групп животных рекомендуется меньшая освещенность-1:15-1:30, для репродукции при выращивании молодняка требуется большая освещенность- 1 : 10-1 : 15.

Пылевая и бактериальная загрязненность воздуха. Во всех помещениях для животных воздушная пыль состоит из частиц подстилки, кожных чешуек, корма и высыхающего кала животных. Кроме того, в воздухе помещений постоянно находится определенное количество микроорганизмов как на пыли, так и в свободном состоянии.

Воздушная пыль загрязняет шерстный покров и кожу, раздражает конъюнктиву, слизистые оболочки носа и верхних дыхательных путей, способствуя этим внедрению микроорганизмов, в том числе возбудителей инфекционных болезней. Попадая в пищеварительный тракт, пыль вредно действует на слизистую оболочку желудка и кишечника.

Содержание в воздухе микроорганизмов находится в прямой зависимости от содержания в нем пыли и влаги. Воздух закрытых помещений имеет более благоприятные условия для накопления и сохранения микроорганизмов, особенно если не соблюдаются санитарно-гигиенические нормы содержания животных.

В целях предупреждения образования пыли и санации воздуха в помещениях для животных необходимо создавать вокруг ферм защитные зеленые насаждения, укреплять поверхностный слой почвы на территории ферм посевами многолетних трав.

Зеленые деревья выполняют роль санитаров, отфильтровывая, очищая воздух от пылевидных частиц. Специалисты установили, что лучше всего эту функцию выполняют деревья и кустарники с опушенными, вязкими, клейкими, шероховатыми листьями. Вяз, например, задерживает в 6 раз больше пыли, чем тополь. А березовая роща площадью в 1 га за вегетационный период задерживает от 1100 до 2300 кг пыли.

Многие деревья выделяют фитонциды — вещества, которые губительно действуют на некоторые микроорганизмы, а также терпены, которые увеличивают количество легких ионов с отрицательными зарядами. Поэтому в лесах, особенно сосновых и можжевельниковых, воздух практически стерилен. Листья дуба и тополя убивают дизентерийную палочку, сосны — туберкулеза, а кора пихты — возбудителя дифтерии.

Чистку животных (за исключением электромеханической) следует проводить вне помещения. Способствует снижению запыленности помещений правильное использование вентиляции, своевременное проведение уборки. Нельзя перетряхивать корма и подстилку в помещениях.

Необходимы своевременное выявление и изоляция больных инфекционными болезнями животных, бациллоносителей и бацилловыделителей, регулярная очистка и дезинфекция помещений, применение дезбарьеров при входе в помещения для животных, запрещение входа посторонних лиц, облучение воздуха ультрафиолетовыми лучами, правильная и не скученная расстановка животных, содержание в опрятном состоянии обуви и одежды обслуживающего персонала.

В настоящее время нередко на промышленных комплексах, в изоляторах и стационарах поступающий (приточный) воздух пропускается через специальные фильтрующие материалы для снижения пылевой и микробной обсемененности. Для предупреждения загрязнения атмосферного воздуха выбрасываемый из помещения воздух пропускают через различные устройства, способствующие его очистке.

• Зоогигиена животных в справочном виде представлена также с следующих разделах:
• Справочник по Ветеринарии  Зоогигиена
• Ветеринарный справочник №2  Зоогигиена
• Вет -справочник №3  Основы зоогигиены

Источник: http://zhivotnovodstvo.net.ru/nezaraznym-boleznyam-veterinarnoj-obrabotke/185-osnovy-zoogigieny/1732-fizicheskie-svojstva-vozduxa.html

Физические и химические свойства воздуха м

К физическим свойствам воздуха относятся: температура, влажность, подвижность, барометрическое давление, электрическое состояние, интенсивность солнечной радиации, ионизирующая радиоактивность. Каждый из этих факторов имеет самостоятельное значение, однако на организм они оказывают комплексное влияние.

При характеристике гигиенических показателей воздушной среды особое значение придают комплексу физических факторов, определяемых как климат. Они играют решающую роль в регуляции теплообмена человека. К ним относят температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха.

При гигиенической оценке воздуха закрытых помещений факторы, характеризующие климат, объединяют понятием микроклимат помещений.

Теплоотдача осуществляется проведением, или конвекцией (за счет разницы температур тела и воздуха), излучением, или радиацией (за счет разницы температур тела и предметов), и испарением (с поверхности кожи, через легкие и дыхательные пути).

В состоянии покоя и комфорта теплопотери человека составляют: конвекцией — около 30%, излучением — 45, испарением — 25%.

Человек обладает способностью регулировать интенсивность теплопродукции и теплоотдачи, благодаря чему температура его тела остается, как правило, постоянной. Однако при значительных изменениях метеорологических факторов среды состояние теплового равновесия может нарушаться и вызвать в организме патологические сдвиги — перегрев или переохлаждение.

Оптимальный микроклимат -это такие показатели микроклимата, которые при длительном воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции и обеспечивают ощущение теплового комфорта.

Оптимальные для человека значения метеорологических условий в производственных условиях различаются в зависимости от категории работ по степени тяжести, т. е. в зависимости от общих энергозатрат организма (в ккал/ч) ипериода года.

Например, при физических работах средней тяжести (категория II) с расходом энергии в пределах 151-250 ккал/ч (175-290 Вт) оптимальные значения микроклимата в холодный период года (среднесуточная температура наружного воздуха равна или ниже 10°С) характеризуются следующими показателями: температура 17-20″С, относительная влажность 40-60%, скорость движения воздуха 0,2 м/с.

Благодаря механизмам терморегуляции человек относительно легко переносит значительные отклонения температуры воздуха от комфортной и даже способен перенести кратковременное воздействие воздуха температурой 100Си выше.

Если повышение температуры воздуха сопровождается отклонением от нормы и других метеорологических факторов (влажность, движение воздуха, интенсивность теплового излучения), то нарушение терморегуляции наступает значительно быстрей.

Так, при нормальной относительной влажности воздуха (40%) нарушение терморегуляции организма наступает при температуре воздуха свыше 40 «С, а при относительной влажности 80-90 % — уже при 31-32 «С.

В условиях высоких температур и высокой влажности воздуха человек освобождается от избытка тепла преимущественно за счет испарения влаги с поверхности кожи. Напри мер, потеря влаги в условиях горячего цеха может достигать у работника примерно 10 л в сутки. Вместе с потом из организма удаляются соли, водорастворимые витамины В и С.

Потеря хлоридов и воды при обильном потоотделении ведет к обезвоживанию тканей, угнетению желудочной секреции. Кроме того, усиливаются процессы торможения в центральной нервной системе, отмечается ослабление внимания, нарушение координации движений, что увеличивает производственный травматизм. Особенно тяжело человек переносит повышенные температуры и влажность неподвижного воздуха. В этих условиях подавляются в организме все механизмы теплоотдачи.

Резкое перегревание организма может привести к развитию теплового удара, проявляющегося в виде слабости, головокружения, шума в ушах, сердцебиения, а в тяжелых случаях — повышения температуры, нервно-психического возбуждения или потери сознания.

Следует отметить, что присутствие нагретых поверхностей усиливает состояние перегрева организма за счет особенностей биологического действия радиационного тепла.

В соответствии с законами теплоизлучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина) тепловое излучение нагретого предмета происходит более интенсивно, чем повышение его температуры, а спектральный состав излучения по мере нагревания предмета сдвигается в сторону более коротких волн и, следовательно, обусловливает более глубокое проникающее действие тепла на организм.

Низкие температуры воздуха (особенно в сочетании с высокой влажностью и подвижностью) могут привести к заболеваниям, связанным с переохлаждением организма. В этих условиях понижается температура кожи, снижается сократительная способность мышц, особенно рук, что сказывается на работоспособности человека.

При глубоком охлаждении ослабляются реакции на болевые раздражители в результате наркотического действия холода, понижается сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям.

Например, местное охлаждение рук при длительной разгрузке мороженого мяса, рыбы, мытье овощей холодной водой приводит к нарушению кровообращения, что является простудным фактором.

В связи с этим на предприятиях очень важно соблюдать гигиенические мероприятия, предупреждающие переохлаждение организма: устройство местной вентиляции, исключающее холодные потоки воздуха (сквозняки) в рабочей зоне, организацию отогрева рук при длительной работе с холодными предметами, проектирование утепленных тамбуров и т. д.

• Влажность воздуха влияет на организм человека в комплексе с температурой воздуха.
• С целью профилактики как перегрева, так и переохлаждения в производственных помещениях особое значение придается нормированию допустимых показателей температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне в зависимости от категорий работ по тяжести и периода года.
• Следует помнить, что для обеспечения допустимых показателей микроклимата следует применять в холодный период средства защиты рабочих мест от охлаждения из-за остекления оконных проемов, а в теплый период года — от попадания в рабочую зону прямых солнечных лучей.
• Из числа вышеуказанных физических свойств воздушной среды важным гигиеническим показателем является характер и степень ее ионизации.

Под ионизацией воздуха понимают превращение нейтральных газов молекул и атомов в ионы, несущие положительный и отрицательный заряды. Ионизация происходит путем перераспределения электронов между атомами и молекулами газов под влиянием радиоактивного излучения земли и космического излучения.

Ионизация оказывает многостороннее действие на организм человека. Так, содержащиеся в воздухе отрицательные ионы обладают тонизирующим свойством, улучшают обмен веществ; положительные ионы вызывают депрессию, сонливость, снижение трудоспособности.

При оценке санитарного состояния воздуха учитывается также соотношение так называемых тяжелых и легких ионов. Первичные ионы, образовавшиеся при ионизации, носят название легких ионов; ионы, присоединившиеся к частицам пыли, называются тяжелыми.

Химический состав воздуха и его санитарное значение.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов. В его составе имеются постоянные компоненты атмосферы — кислород, азот, углекислота, инертные газы, а также в переменных количествах различные примеси природного происхождения и загрязнения, возникающие в результате хозяйственно-производственной деятельности человека.

Из постоянных составных частей воздуха основное значение имеет кислород (О2 ), который необходим для осуществления окислительных процессов в организме. В атмосферном воздухе содержание кислорода равно 20,95%, в выдыхаемом человеком — 15,4—16%. Снижение его содержания до 13-15% может привести к нарушению физиологических функций организма, до 7-8% — к смертельному исходу.

Содержание углекислоты (СО2 ) в чистом воздухе составляет 0,03%, в выдыхаемом человеком — 3 %.Относительное постоянство содержания углекислоты в атмосферном воздухе поддерживается ее естественным круговоротом в природе.

Однако в современных условиях интенсивного развития промышленности  транспорта наблюдается перенасыщение атмосферного воздуха углекислотой.

В результате в воздухе крупных индустриальных центров и в атмосфере в целом процентное содержание СО2 повышается, что приводит к появлению токсических туманов в городах, неблагоприятным климатическим сдвигам на планете («парниковый эффект», связанный с задержкой углекислотой теплового излучения земли).

Углекислота играет важную роль в жизнедеятельности человека, так как является физиологическим регулятором дыхания. Снижение концентрации СО2 во вдыхаемом воздухе не представляет опасности, так как в организме она выделяется при обменных процессах и необходимый уровень ее в крови поддерживается регуляторными механизмами.

Повышение содержания углекислоты во вдыхаемом воздухе вызывает нарушение деятельности организма. Так, неприятные ощущения возникают у некоторых людей уже при 0,07 %-ной концентрации СО2, при 3 %-ной концентрации — ускоряется и углубляется дыхание, учащается сердцебиение, при 8 %-ной — наступает тяжелое отравление и смерть.

Степень концентрации углекислоты в воздухе служит важным гигиеническим показателем, по которому судят о чистоте воздуха в жилых и общественных зданиях. Предельно допустимой концентрацией углекислоты в помещениях принято считать 0,1 %. Эта величина принимается в качестве расчетной при определении эффективности вентиляции.

Следовательно, повышение содержания СО2 сверх установленных норм свидетельствует об общем ухудшении санитарного состояния воздуха.

Азот (N2 ) по количественному содержанию является основной составной частью атмосферного воздуха. Вдыхаемый и выдыхаемый человеком воздух содержит примерно одно и то же количество азота — 78,97- 79,2 %.Биологическая роль азота заключается главный образом в том, что он является разбавителем кислорода, поскольку в чистом кислороде жизнь невозможна.

Инертные газы — аргон, неон, гелий, криптон и другие — не имеют физиологического значения.

Озон (О3 ) также является составной частью атмосферы. Основное его количество сосредоточено в высоких (20-30 км над уровнем моря) слоях атмосферы.

Озоносфера защищает живые организмы земли от радиационного действия коротких ультрафиолетовых лучей, обладает бактерицидными свойствами, обезвреживает ядовитые газообразные примеси, в частности, угарный газ (СО), превращая его е углекислоту. В приземных слоях атмосферы содержится ничтожно малое количество озона — не более стотысячной доли мг/л.

Он образуется главным образом при электрических разрядах, легко вступает в реакцию с малейшими примесями воздуха и исчезает, поэтому присутствие его можно рассматривать как показатель чистоты воздуха.



Источник: http://biofile.ru/bio/36566.html

Урок №22. Воздух и его состав. Защита атмосферного воздуха от загрязнения. — ХиМуЛя.com

Воздух – природная
смесь газов

При слове «воздух» большинству из нас невольно приходит на
ум, быть может, несколько наивное сопоставление: воздух – это то, чем дышат.
Действительно, в этимологическом словаре русского языка указывается, что слово
«воздух» заимствовано из церковно-славянского языка: «воздыхать».

С точки
зрения биологической, воздух, следовательно, является средой для поддержания
жизни за счет кислорода. В составе воздуха могло бы и не быть кислорода – жизнь
все равно развивалась бы в анаэробных формах.

Но полное отсутствие воздуха,
по-видимому, исключает, возможность существования каких бы то ни было
организмов.

А что же представляет сам воздух с точки зрения химии?

Много сил, труда и терпения   потребовалось ученым,
чтобы раскрыть эту загадку природы, что воздух – не самостоятельное вещество,
как считалось еще более 200 лет тому назад, а представляет сложную смесь газов.
Впервые высказался о сложном составе воздуха ученый – художник Леонардо да
Винчи (XV век).

Около 4 миллиардов лет назад атмосфера Земли состояла в
основном из углекислого газа. Постепенно он растворялся в воде, реагировал с
горными породами, образуя карбонаты и гидрокарбонаты кальция и магния.

С
появлением зеленых растений этот процесс стал протекать гораздо быстрее. К
моменту появления человека углекислый газ, так необходимый растениям уже стал
дефицитом. Его концентрация в воздухе до начала промышленной революции
составляла всего 0,029%.

В течение 1,5 млд лет содержание кислорода постепенно
увеличивалось.

Химический
состав воздуха

Составные части	Содержание газов (в %)
По объёму	По массе
Азот (N2)	78,09	75,50
Кислород (О2)	20,95	23,10
Благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, в основном аргон)	0,94	1,3
Оксид углерода (IV) – углекислый газ	0,03	0,046

Впервые установил количественный состав воздуха  французский ученый Антуан Лоран Лавуазье.

По
результатам своего известного 12-дневного опыта он сделал вывод, что весь
воздух в целом состоит из кислорода, пригодного для дыхания и горения, и азота,
неживого газа, в пропорциях 1/5 и 4/5 объема соответственно. Он нагревал
металлическую ртуть в реторте на жаровне в течение 12 суток.

Конец реторты был
подведён под колокол, поставленный в сосуд с ртутью. В результате уровень ртути
в колоколе поднялся примерно на 1/5. На поверхности ртути в реторте
образовалось вещество оранжевого цвета – оксид ртути. Оставшийся под колоколом
газ был непригоден для дыхания.

Ученый предложил «жизненный воздух»
переименовать в «кислород», поскольку при сгорании в кислороде большинство
веществ превращается в кислоты, а «удушливый воздух» – в «азот», т.к. он не
поддерживает жизнь, вредит жизни.

Источник: https://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/8-klass/rok-no22-vozduh-i-ego-sostav-zasita-atmosfernogo-vozduha-ot-zagraznenia

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Плотность воздуха в зависимости от температуры

Представлена подробная таблица значений плотности воздуха в сухом состоянии при различных температурах и нормальном атмосферном давлении.

Чему равна плотность воздуха? Аналитически определить плотность воздуха можно, если разделить его массу на объем, который он занимает при заданных условиях (давление, температура и влажность). Также можно вычислить его плотность по формуле уравнения состояния идеального газа.

Для этого необходимо знать абсолютное давление и температуру воздуха, а также его газовую постоянную и молярный объем. Это уравнение позволяет вычислить плотность воздуха в сухом состоянии.

Например, приведенной таблицей значений плотности атмосферного воздуха в зависимости от его температуры.

Плотность воздуха в таблице выражена в килограммах на кубический метр и дана в интервале температуры от минус 50 до 1200 градусов Цельсия при нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность воздуха в зависимости от температуры — таблица t, °С
ρ, кг/м3
t, °С
ρ, кг/м3
t, °С
ρ, кг/м3
t, °С
ρ, кг/м3

-50	1,584	20	1,205	150	0,835	600	0,404
-45	1,549	30	1,165	160	0,815	650	0,383
-40	1,515	40	1,128	170	0,797	700	0,362
-35	1,484	50	1,093	180	0,779	750	0,346
-30	1,453	60	1,06	190	0,763	800	0,329
-25	1,424	70	1,029	200	0,746	850	0,315
-20	1,395	80	1	250	0,674	900	0,301
-15	1,369	90	0,972	300	0,615	950	0,289
-10	1,342	100	0,946	350	0,566	1000	0,277
-5	1,318	110	0,922	400	0,524	1050	0,267
	1,293	120	0,898	450	0,49	1100	0,257
10	1,247	130	0,876	500	0,456	1150	0,248
15	1,226	140	0,854	550	0,43	1200	0,239

При 25°С воздух имеет плотность 1,185 кг/м3. При нагревании плотность воздуха снижается — воздух расширяется (его удельный объем увеличивается).

С ростом температуры, например до 1200°С, достигается очень низкая плотность воздуха, равная 0,239 кг/м3, что в 5 раз меньше ее значения при комнатной температуре.

В общем случае, снижение плотности газов при нагреве позволяет проходить такому процессу, как естественная конвекция и применяется, например, в воздухоплавании.

Если сравнить плотность воздуха относительно плотности воды, то воздух легче на три порядка — при температуре 4°С плотность воды равна 1000 кг/м3, а плотность воздуха составляет 1,27 кг/м3.

Необходимо также отметить значение плотности воздуха при нормальных условиях. Нормальными условиями для газов являются такие, при которых их температура равна 0°С, а давление равно нормальному атмосферному.

Таким образом, согласно таблице, плотность воздуха при нормальных условиях (при НУ) равна 1,293 кг/м3.

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах

При выполнении тепловых расчетов необходимо знать значение вязкости воздуха (коэффициента вязкости) при различной температуре.

Эта величина требуется для вычисления числа Рейнольдса, Грасгофа, Релея, значения которых определяют режим течения этого газа.

В таблице даны значения коэффициентов динамической μ и кинематической ν вязкости воздуха в диапазоне температуры от -50 до 1200°С при атмосферном давлении.

Коэффициент вязкости воздуха с ростом его температуры значительно увеличивается. Например, кинематическая вязкость воздуха равна 15,06·10-6 м2/с при температуре 20°С, а с ростом температуры до 1200°С вязкость воздуха становиться равной 233,7·10-6 м2/с, то есть увеличивается в 15,5 раз! Динамическая вязкость воздуха при температуре 20°С равна 18,1·10-6 Па·с.

Эти две величины связаны между собой через величину плотности воздуха, значение которой уменьшается при нагревании этого газа.

Увеличение кинематической и динамической вязкости воздуха (как и других газов) при нагреве связано с более интенсивным колебанием молекул воздуха вокруг их равновесного состояния (согласно МКТ).

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах — таблица t, °С
μ·106, Па·с
ν·106, м2/с
t, °С
μ·106, Па·с
ν·106, м2/с
t, °С
μ·106, Па·с
ν·106, м2/с

-50	14,6	9,23	70	20,6	20,02	350	31,4	55,46
-45	14,9	9,64	80	21,1	21,09	400	33	63,09
-40	15,2	10,04	90	21,5	22,1	450	34,6	69,28
-35	15,5	10,42	100	21,9	23,13	500	36,2	79,38
-30	15,7	10,8	110	22,4	24,3	550	37,7	88,14
-25	16	11,21	120	22,8	25,45	600	39,1	96,89
-20	16,2	11,61	130	23,3	26,63	650	40,5	106,15
-15	16,5	12,02	140	23,7	27,8	700	41,8	115,4
-10	16,7	12,43	150	24,1	28,95	750	43,1	125,1
-5	17	12,86	160	24,5	30,09	800	44,3	134,8
	17,2	13,28	170	24,9	31,29	850	45,5	145
10	17,6	14,16	180	25,3	32,49	900	46,7	155,1
15	17,9	14,61	190	25,7	33,67	950	47,9	166,1
20	18,1	15,06	200	26	34,85	1000	49	177,1
30	18,6	16	225	26,7	37,73	1050	50,1	188,2
40	19,1	16,96	250	27,4	40,61	1100	51,2	199,3
50	19,6	17,95	300	29,7	48,33	1150	52,4	216,5
60	20,1	18,97	325	30,6	51,9	1200	53,5	233,7

Примечание: Будьте внимательны! Вязкость воздуха дана в степени 106.

Удельная теплоемкость воздуха при температуре от -50 до 1200°С

Представлена таблица удельной теплоемкости воздуха при различных температурах. Теплоемкость в таблице дана при постоянном давлении (изобарная теплоемкость воздуха) в интервале температуры от минус 50 до 1200°С для воздуха в сухом состоянии.

Чему равна удельная теплоемкость воздуха? Величина удельной теплоемкости определяет количество тепла, которое необходимо подвести к одному килограмму воздуха при постоянном давлении для увеличения его температуры на 1 градус.

Например, при 20°С для нагревания 1 кг этого газа на 1°С в изобарном процессе, требуется подвести 1005 Дж тепла.

Удельная теплоемкость воздуха увеличивается с ростом его температуры. Однако, зависимость массовой теплоемкости воздуха от температуры не линейная. В интервале от -50 до 120°С ее величина практически не меняется — в этих условиях средняя теплоемкость воздуха равна 1010 Дж/(кг·град).

По данным таблицы видно, что значительное влияние температура начинает оказывать со значения 130°С. Однако, температура воздуха влияет на его удельную теплоемкость намного слабее, чем на вязкость.

Так, при нагреве с 0 до 1200°С теплоемкость воздуха увеличивается лишь в 1,2 раза – с 1005 до 1210 Дж/(кг·град).

Следует отметить, что теплоемкость влажного воздуха выше, чем сухого. Если сравнить теплоемкость воды и воздуха, то очевидно, что вода обладает более высоким ее значением и содержание воды в воздухе приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Удельная теплоемкость воздуха при различных температурах — таблица t, °С
Cp, Дж/(кг·град)
t, °С
Cp, Дж/(кг·град)
t, °С
Cp, Дж/(кг·град)
t, °С
Cp, Дж/(кг·град)

-50	1013	20	1005	150	1015	600	1114
-45	1013	30	1005	160	1017	650	1125
-40	1013	40	1005	170	1020	700	1135
-35	1013	50	1005	180	1022	750	1146
-30	1013	60	1005	190	1024	800	1156
-25	1011	70	1009	200	1026	850	1164
-20	1009	80	1009	250	1037	900	1172
-15	1009	90	1009	300	1047	950	1179
-10	1009	100	1009	350	1058	1000	1185
-5	1007	110	1009	400	1068	1050	1191
	1005	120	1009	450	1081	1100	1197
10	1005	130	1011	500	1093	1150	1204
15	1005	140	1013	550	1104	1200	1210

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

В таблице представлены такие физические свойства атмосферного воздуха, как теплопроводность, температуропроводность и его число Прандтля в зависимости от температуры.

Теплофизические свойства воздуха даны в интервале от -50 до 1200°С для сухого воздуха.

По данным таблицы видно, что указанные свойства воздуха существенно зависят от температуры и температурная зависимость рассмотренных свойств этого газа различна.

Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры.

Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Физические свойства атмосферного воздуха — таблица t, °С
λ·102, Вт/(м·град)
а·106, м2/с
Pr
t, °С
λ·102, Вт/(м·град)
а·106, м2/с
Pr

-50	2,04	12,7	0,728	170	3,71	45,7	0,682
-40	2,12	13,8	0,728	180	3,78	47,5	0,681
-30	2,2	14,9	0,723	190	3,86	49,5	0,681
-20	2,28	16,2	0,716	200	3,93	51,4	0,68
-10	2,36	17,4	0,712	250	4,27	61	0,677
	2,44	18,8	0,707	300	4,6	71,6	0,674
10	2,51	20	0,705	350	4,91	81,9	0,676
20	2,59	21,4	0,703	400	5,21	93,1	0,678
30	2,67	22,9	0,701	450	5,48	104,2	0,683
40	2,76	24,3	0,699	500	5,74	115,3	0,687
50	2,83	25,7	0,698	550	5,98	126,8	0,693
60	2,9	27,2	0,696	600	6,22	138,3	0,699
70	2,96	28,6	0,694	650	6,47	150,9	0,703
80	3,05	30,2	0,692	700	6,71	163,4	0,706
90	3,13	31,9	0,69	750	6,95	176,1	0,71
100	3,21	33,6	0,688	800	7,18	188,8	0,713
110	3,28	35,2	0,687	850	7,41	202,5	0,715
120	3,34	36,8	0,686	900	7,63	216,2	0,717
130	3,42	38,6	0,685	950	7,85	231,1	0,718
140	3,49	40,3	0,684	1000	8,07	245,9	0,719
150	3,57	42,1	0,683	1100	8,5	276,2	0,722
160	3,64	43,9	0,682	1200	9,15	316,5	0,724

Будьте внимательны! Теплопроводность воздуха в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100! Температуропроводность воздуха указана в степени 106. Допускается интерполяция значений физических свойств воздуха в приведенных таблицах.

Энтропия сухого воздуха

В таблице представлены значения такого теплофизического свойства воздуха, как удельная энтропия. Значения энтропии даны для сухого воздуха в  размерности кДж/(кг·град) в зависимости от температуры и давления.

Удельная энтропия указана в таблице в интервале температуры от -50 до 50°С при давлении воздуха от 90 до 110 кПа.

Следует отметить, что при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) и температуре, например 30°С, удельная энтропия воздуха равна 0,1044 кДж/(кг·град).

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-gazov/gazovye-smesi/fizicheskie-svojstva-vozduha-plotnost-vyazkost-teploemkost-entropiya

19. Экологическое значение физических и химических свойств атмосферы

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, растворенных друг в друге. В состав воздуха входят азот (78% по объему), кислород (21% по объему), благородные (инертные) газы (около 1% по объему), оксид углерода (IV), пары воды и различные примеси.

Диоксид углерода образуется в природе в результате процессов горения растительных материалов, при дыхании живых организмов и гниении. Большое количество CO2 поступает в атмосферу в результате деятельности человека. Несмотря на постоянное поступление CO2 в атмосферу среднее его содержание в воздухе практически всегда находится на уровне 0,03% по объему.

Содержание водных паров в воздухе колеблется от нескольких долей процента до нескольких процентов и определяется местными условиями и температурой.

Химические свойства воздуха.

За счет наличия в составе воздуха кислорода (21% по объему), проявляющего окислительные свойства, в воздухе способны сгорать многие вещества, причем уравнения химических реакций сгорания (окисления) веществ в воздухе записывают, как уравнения сгорания этих веществ в кислороде, поскольку на бумаге невозможно отобразить химический состав воздуха. Кислород 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). В свободном виде встречается в двух модификациях:

• О2 — «обычный» кислород,
• О3 — озон.

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 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.

К основным физическим свойствам воздуха относят:

• температуру,
• относительную влажность,
• плотность,
• удельную теплоемкость,
• теплопроводность,
• динамическую и кинематическую вязкость и др.

Молекулярная масса сухого воздуха составляет 28,96, плотность равна 1,2928 г/л, растворимость в воде — 29,18 см3/л при 0 °С и 18,68 см3/л при +20 °С, температура кипения -193 °С. Практически все эти параметры сильно зависят от температуры.

Основными газами атмосферы являются азот (78,09%), кислород (20,95%), аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и ряд инертных газов, на долю которых приходится не более тысячной доли процента.

Кроме того, в атмосфере присутствуют различные примеси — окись углерода, метан, сероводород, хлор, различные производные азота, а также пыль, поступающие в нижние слои атмосферы с выбросами промышленных предприятий, топок, с выхлопными газами автотранспорта.

Значение воздушной среды для человека.

• Воздушная среда (атмосфера) — газообразная оболочка земного шара, необходимое условие поддержания жизни на Земле.
• Воздушная среда позволяет человеку ориентироваться в пространстве, через нее органами чувств воспринимаются зрительные, слуховые сигналы, позволяющие судить о состоянии окружающей среды.
• Состояние воздушной среды в значительной степени определяет количество и качество солнечной радиации у поверхности Земли.
• Атмосфера является одним из главных факторов климатообразования, ее циркуляционная деятельность способствует формированию погоды в конкретном географическом регионе
• Воздух используется в промышленности как химический агент в различных технологических процессах (горение топлива, выплавка металла, процессы окисления), как физическая среда для переноса тепла (воздушное отопление, сушка).
• Через воздушную среду осуществляются процессы теплообмена, происходит отдача тепла посредством конвекции и потоиспарения, благодаря чему обеспечивается тепловой комфорт человека.
• В процессе развития человеческого организма между ним и воздушной средой создается тесное взаимодействие, нарушение которого может привести к неблагоприятным изменениям в организме.

Резкие изменения физических и химических свойств воздушной среды, загрязнение токсичными веществами и патогенными микроорганизмами могут способствовать развитию в организме человека изменений, приводящих к нарушению здоровья и снижению работоспособности.

Постоянство атмосферного воздуха поддерживается многими физическими и химическими процессами, которые уносят загрязненный воздух:

• осадками, выпадающими в виде дождя, уносящего с собой часть загрязнений
• химическими реакциями, которые происходят с участием кислорода и озона по окислению органических и других примесей
• растениями, поглощающими углекислый газ и выделяющими кислород и т.д.

Однако возможности самоочищения не безграничны, поэтому большую значимость приобретает санитарная охрана атмосферного воздуха от загрязнения.

Все большее значение в последнее время придается загрязнениям атмосферного воздуха, которые бывают двух видов: естественные космические (из космоса и при извержениях вулканов) и антропогенные. Загрязнения подразделяются на пылевое, газовое, химическое, ароматическое и тепловое.

В городах 70-80 % загрязнений приходится на транспорт. Из загрязнений от промышленных предприятий 34 % падает на металлургическую промышленность, 27 % — на ТЭЦ, 12 % — на нефтяную промышленность, 9 % — на химическую и 7 % — на газовую.

В последние годы на первое место по загрязнениям выдвигается сельское хозяйство.

Источник: https://vseobiology.ru/ekologiya-rastenij/599-19-ekologicheskoe-znachenie-fizicheskikh-i-khimicheskikh-svojstv-atmosfery