Ilmaa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Henkilöllisyystodistus | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ATC-koodi | V03 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kemialliset ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Moolimassa | 28,965 g / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fyysiset ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T ° fuusio | -216,2 ° C ( 1 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T ° kiehuu | −194,3 ° C ( 1 atm , 874,0 kg / m 3 ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Liukoisuus | 0,0292 tilavuus / tilavuus (vesi, 0 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tilavuusmassa |
1,2 kg / m 3 ( 21,1 ° C , 1 atm )
yhtälö:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kyllästävä höyrynpaine |
yhtälö:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kriittinen piste | -140,6 ° C , 3771 kPa , 351 kg / m 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lämmönjohtokyky | 0,023 4 W m −1 K −1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lämpökemia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C s |
yhtälö:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Optiset ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Taitekerroin | 100026825 ( 100 kPa , kuiva ilma, 450 ppm CO 2) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SI- ja STP- yksiköt, ellei toisin mainita. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ilma on sekoitus kaasuja muodostavat ilmakehään . Se on normaalisti väritön, näkymätön ja hajuton.
Kuiva ilma lähellä maata on homogeeninen kaasuseos. Se koostuu likimäärin mooliosuudesta tai tilavuudesta:
Se sisältää myös pieniä määriä 0,000072% dihydrogeeniä (0,72 ppmv ), mutta myös otsonia sekä minimaalisen radonipitoisuuden . Se voi myös sisältää rikkidioksidia , typen oksideja , hienoja suspendoituneita aineita aerosolimuodossa , pölyä ja mikro-organismeja.
Suurimman osan ajasta maapallon ympäristön ilma on kosteaa, koska se sisältää vesihöyryä . Lähellä maata vesihöyryn määrä on hyvin vaihteleva. Se riippuu ilmasto-olosuhteista ja erityisesti lämpötilasta. Osittainen paine vesihöyryn ilmassa rajoittaa sen höyrynpaine , joka vaihtelee suuresti lämpötilan mukaan:
Ilman lämpötila | -10 ° C | 0 ° C | 10 ° C | 20 ° C | 30 ° C | 40 ° C |
% vesihöyryä
ilmanpaineelle 1013 hPa |
0 - 0,2% | 0 - 0,6% | 0-1,2% | 0 - 2,4% | 0 - 4,2% | 0-7,6% |
Ilmassa olevan vesihöyryn prosenttiosuus mitataan kosteusnopeudella , se on tärkeä tekijä sääennusteissa. Hydrometrian kuvaamiseksi on useita määriä: absoluuttinen kosteus , joka vastaa vesihöyryn massaa ilmamäärää kohti; ja suhteellinen kosteus , joka on vesihöyryn osapaineen prosentuaalinen osuus tyydyttyneestä höyrynpaineesta .
Taso hiilidioksidi vaihtelee ajan. Yhtäältä se käy vuosittain noin 6,5 ppmv ( p ection p ar m illion in v olume) amplitudissa. Toisaalta keskimääräinen vuotuinen korko nousee 1,2–1,4 ppmv vuodessa. Noin 384 ppmv (0,0384%) vuoden 2008 puolivälissä, se oli 278 ppmv ennen teollista vallankumousta , 315 ppmv vuonna 1958, 330 ppmv vuonna 1974 ja 353 ppmv vuonna 1990. Tällä kasvihuonekaasujen kasvihuoneella on tärkeä rooli ilmaston lämpenemisessä. planeetan.
Metaani on toinen kaasu suuri kasvihuone, jonka kasvaa ajan suhteen: 800 mm 3 / m 3 (0,8 ppmv ) pre-teollisen ajan, 1585 mm 3 / m 3 1985, 1663 mm 3 / m 3 vuonna 1992 ja 1676 mm 3 / m 3 vuonna 1996.
Noin 80 km: n korkeuteen asti kuivan ilman koostumus on hyvin homogeeninen, ainoa merkittävä vaihtelu ilman koostumuksessa on vesihöyrypitoisuus.
|
|
Massasuhteet voidaan arvioida kertomalla tilavuusosuudet tarkastellun kaasun moolimassaan jaettuna ilman moolimassaan, ts. 28,976 g mol −1 , esimerkiksi CO 2 : n tapauksessa.. Tämä suhde ei ole merkityksetön, koska se on yhtä suuri kuin on 44 / 28,976 = 1,5185 siten massapitoisuus CO 2ilmassa, joka on yhtä suuri kuin 415 × 1,5185 = 630 ppmm .
Koska ilma on kokoonpuristuva kaasu, sen tiheys ( kg / m 3 ) on paineen, lämpötilan ja kosteuden funktio.
Kuivalle ilmalle normaalissa ilmanpaineessa ( 1013,25 hPa ):
Kestää yleensä 1,293 kg / m 3 kohteeseen 0 ° C: seen ja 1,204 kg / m 3 kohteeseen 20 ° C: seen .
Tämä on yleinen ( ihanteellinen kaasu kaava ) on: (jossa T on kelvineinä ja P on pascaleina mukaan SI sopimuksia). Lämpötilalle θ celsiusasteina lämpötila T kelvineinä saadaan lisäämällä 273,15 θ : T (K) = θ (° C) + 273,15 .
Ilmaston lämpenemispotentiaali (GWP englanniksi : GWP: Global Warming Potential ) tai vastaava CO 2mahdollistaa kunkin kasvihuonekaasun "haitallisuuden" mittaamisen .
Seuraavassa taulukossa esitetään GWP-arvo ilmassa olevien tärkeimpien kasvihuonekaasujen osalta:
PRG | 1 (viite) | 8 | 23 | 310 | 1 300 - 1 400 | välillä 6200 - 7100 | 6500 | 22,800 |
kaasu | hiilidioksidi | vesihöyry | metaani | typpioksidi (N 2 O) | klooridifluorimetaani (HCFC) | diklooridifluorimetaani (CFC) | hiilitetrafluoridi (CF 4 ) | rikkiheksafluoridi (SF 6 ). |
Ilman taitekertoimen ilmaisu "vakio-olosuhteissa" on:
kanssa , jossa on aallonpituus ilmaistaan nanometreinä (nm), jossa on käänteisarvo aallonpituus mikrometriä.Se on tarkoitettu kuivalle ilmalle, jossa on 0,03% hiilidioksidia , 101 325 Pa: n (760 millimetriä elohopeaa) paineessa ja 288,15 kelvinin ( 15 ° C ) lämpötilassa .
Voimme saada n eri lämpötilalle tai paineelle käyttämällä yhtä seuraavista kahdesta lausekkeesta:
kanssa:
tai:
kanssa:
Frank M.Whiten julkaisemista taulukoista, Heat and Mass transfer , Addison-Wesley, 1988.
kanssa:
T | ρ | μ | v | C s | λ | klo | PR |
---|---|---|---|---|---|---|---|
K | kg m −3 | kg m −1 s −1 | m 2 s −1 | J kg −1 K −1 | L m −1 K −1 | m 2 s −1 | - |
250 | 1.413 | 1,60 × 10 −5 | 0,949 × 10 −5 | 1,005 | 0,0223 | 1,32 × 10 −5 | 0,722 |
300 | 1.177 | 1,85 × 10 −5 | 1,57 × 10 −5 | 1,006 | 0,0262 | 2,22 × 10 −5 | 0,708 |
350 | 0,998 | 2,08 × 10 −5 | 2,08 × 10 −5 | 1,009 | 0,0300 | 2,98 × 10 −5 | 0,697 |
400 | 0.883 | 2,29 × 10 −5 | 2,59 × 10 −5 | 1,014 | 0,0337 | 3,76 × 10 −5 | 0,689 |
450 | 0,783 | 2,48 × 10 −5 | 2,89 × 10 −5 | 1,021 | 0,0371 | 4,22 × 10 −5 | 0,683 |
500 | 0,705 | 2,67 × 10 −5 | 3,69 × 10 −5 | 1,030 | 0,0404 | 5,57 × 10 −5 | 0,680 |
550 | 0,642 | 2,85 × 10 −5 | 4,43 × 10 −5 | 1,039 | 0,0436 | 6,53 × 10 −5 | 0,680 |
600 | 0,588 | 3,02 × 10 −5 | 5,13 × 10 −5 | 1,055 | 0,0466 | 7,51 × 10 −5 | 0,680 |
650 | 0,543 | 3,18 × 10 −5 | 5,85 × 10 −5 | 1,063 | 0,0495 | 8,58 × 10 −5 | 0,682 |
700 | 0,503 | 3,33 × 10 −5 | 6,63 × 10 −5 | 1,075 | 0,0523 | 9,67 × 10 −5 | 0,684 |
750 | 0,471 | 3,48 × 10 −5 | 7,39 × 10 −5 | 1,086 | 0,0551 | 10,8 × 10 −5 | 0,686 |
800 | 0,441 | 3,63 × 10 −5 | 8,23 × 10 −5 | 1,098 | 0,0578 | 12,0 × 10 −5 | 0,689 |
850 | 0,415 | 3,77 × 10 −5 | 9,07 × 10 −5 | 1110 | 0,0603 | 13,1 × 10 −5 | 0,692 |
900 | 0,392 | 3,90 × 10 −5 | 9,93 × 10 −5 | 1,121 | 0,0628 | 14,3 × 10 −5 | 0,696 |
950 | 0,372 | 4,02 × 10 −5 | 10,8 × 10 −5 | 1,132 | 0,0653 | 15,5 × 10 −5 | 0,699 |
1000 | 0,352 | 4,15 × 10 −5 | 11,8 × 10 −5 | 1,142 | 0,0675 | 16,8 × 10 −5 | 0,702 |
1100 | 0,320 | 4,40 × 10 −5 | 13,7 × 10 −5 | 1,161 | 0,0723 | 19,5 × 10 −5 | 0,706 |
1200 | 0,295 | 4,63 × 10 −5 | 15,7 × 10 −5 | 1,179 | 0,0763 | 22,0 × 10 −5 | 0,714 |
1 300 | 0,271 | 4,85 × 10 −5 | 17,9 × 10 −5 | 1,197 | 0,0803 | 24,8 × 10 −5 | 0,722 |
Välinen suhde lämpötilan ja lämmönjohtavuus, joka on voimassa lämpötilassa välillä 100 K ja 1600 K on seuraava:
tai:
Ilman dynaamisen viskositeetin ja lämpötilan suhde on:
tai:
Ilman kinemaattisen viskositeetin ja lämpötilan suhde on:
tai:
WPI (en) -informaation mukaan ilman ominaislämmön ja lämpötilan suhde on:
tai:
Johtuen lasku ilman paineen kanssa korkeus , on välttämätöntä paineistaa hyttejä lentokoneita ja muita lentokoneita . Käytännössä hytteihin kohdistuva paine on suurempi kuin ulkoinen paine, vaikkakin pienempi kuin maanpinnan paine.
Paineilma on myös käytetty sukellusta .
Ilma koostuu erilaisista kaasuista, jotka riittävästi jäähdytettynä muuttuvat lopulta nestetilaan ja sitten kiinteään tilaan . Esimerkiksi happi muuttuu kiinteäksi lämpötilassa -218 ° C , typpi nesteytyy -195 ° C: ssa . Lämpötilassa -270 ° C (noin 3 K ) kaikki kaasut heliumia lukuun ottamatta ovat sitten kiinteitä ja saamme "jäädytettyä ilmaa".
Ilmaa ei voitu nesteyttää, ennen kuin tiedetään kriittiset paineet ja lämpötilat, jotka merkitsevät teoreettisia rajoja, joiden yli yhdiste voi esiintyä vain kaasumaisessa tilassa. Koska ilma on seos, näillä arvoilla ei ole tarkkaa merkitystä, mutta itse asiassa yli -140 ° C : n lämpötilassa ilma ei enää ole nesteytettävissä.
Ilmakomponenttien kiehumislämpötila
Sukunimi | Kaava | Lämpötila |
---|---|---|
Dinitraatti | Nro 2 | -195,79 ° C , nestemäinen typpi |
Dioxygen | O 2 | -183 ° C , nestemäinen happi |
Argon | Ar | -185,85 ° C |
Hiilidioksidi | CO 2 | -56,6 ° C on 5,12 atm |
Neon | Syntynyt | -246,053 ° C |
Helium | Hei | -268,93 ° C , nestemäinen helium |
Typpimonoksidi | EI | -151,8 ° C |
Krypton | Kr | -154,34 ° C |
Metaani | CH 4 | -161,52 ° C |
Divety | H 2 | -252,76 ° C , nestemäinen vety |
Typpioksidi | N 2 O- | -88,5 ° C |
Xenon | Xe | -108,09 ° C |
Typpidioksidi | NO 2 | 21,2 ° C |
Otsoni | O 3 | -111,9 ° C |
Radon | Rn | -61,7 ° C |
Ensimmäiset pisarat nestemäistä ilmaa saivat melkein samanaikaisesti Louis Paul Cailletet ja Raoul-Pierre Pictet vuonna 1877 , laajentamalla äkillisesti 300 ja 1 ilmakehän välillä.
Vuonna 1894 hollantilainen fyysikko Heike Kamerlingh Onnes kehitti ensimmäisen nestemäisen ilman asennuksen. Seuraavien 40 vuoden aikana tutkijat Ranskassa, Isossa-Britanniassa, Saksassa ja Venäjällä tekivät paljon parannuksia prosessiin.
Sir James Dewar nesteytti ensin vetyä vuonna 1898 ja Heike Kamerlingh Onnes -heliumia, vaikeimmin nesteytettävää kaasua, vuonna 1908 .
Riippumatta Carl von Linde , Georges Claude kehitetty 1902 teollisessa prosessissa nesteyttämiseen ilmaa.