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告诉你盐城气体的简介

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告诉你盐城气体的简介

发布日期:2018-11-02 作者: 点击:


  气体是四种基本物质状态之一(其他三种分别为固体、液体、等离子体)。气体可以由单个原子(如稀有气体)、一种元素组成的单质分子(如氧气)、多种元素组成化合物分子(如二氧化碳)等组成。气体混合物可以包括多种气体物质,比如空气。气体与液体和固体的显著区别就是气体粒子之间间隔很大。这种间隔使得人眼很难察觉到无色气体。气体与液体一样是流体:它可以流动,可变形。与液体不同的是气体可以被压缩。假如没有限制(容器或力场)的话,气体可以扩散,其体积不受限制,没有固定。气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。

 

  因为大多数气体很难直接观察,他们常被通过其四个物理属性或宏观性质来描述:压强、体积、粒子数目(化学家用摩尔来表示)和温度。这四个属性被许多科学家(如罗伯特·波义耳、雅克·查理、约翰·道尔顿、约瑟夫·路易·盖-吕萨克、阿莫迪欧·阿伏伽德罗等)通过不同的气体和不同的装置来反复观察过。他们的仔细研究最终形成了描述这些属性的数学关系的理想气体定律。当观察气体时,一般会指明参考物或长度尺度。较大的长度尺度对应着气体的宏观属性或是总体看法。其范围(可指体积)至少要能容纳大量的气体粒子。对如此采样尺寸的气体的统计分析会得到样品内所有气体粒子的平均属性(例如速度,温度,压强等)。相反,一个较小的参考长度尺度对应着气体的微观属性或是粒子层面的看法。

 

  在描述一个有容器的气体时,压力(或是绝对压力)是在气体作用在容器表面上,盐城气体单位面积所施的力,在此空间内,可以视为气体粒子会直线运动,直到和其他分子或是容器壁碰撞为止。若和容器壁碰撞,单位时间内气体粒子动量的变化就是气体作用在容器上的力,在碰撞过程中,只有垂直容器壁的气体粒子速度分量会变化,若气体粒子是沿着容器壁运动,其动量不会变化。因此容器壁受到的力就是和容器壁碰撞的气体粒子其动量变化的平均值。

 

  气体粒子的速度和其绝对温度成正比。在右边的影片中,当气球放进液态氮中时,因为温度降低,气体粒子速度变慢,气球体积也随之缩小。气体系统的温度和其中粒子(原子或分子)的运动有关。在统计力学中,温度可以表示储存在粒子中的平均动能。储存能量的方式和粒子的自由度有关。借由气体粒子碰撞,粒子产生平移、旋转或是振动的运动,其动能也随之提高。相反的,固体中的分子因为在晶格中,无法有平移或旋转的运动,只能以振动的方式提高温度。加热的气体,因为持续和容器或其他气体粒子碰撞,其速度分布范围较大,可以用麦克斯韦-玻尔兹曼分布描述,此时会假设气体粒子近似为接近热力学平衡状态下的理想气体。


  在描述热力学性质时,会将性质区分内含及外延性质。和气体的量(体积或是质量)有关的量称为外延性质,和气体的量(体积或是质量)无关的量称为内含性质。比容是内含性质,是热平衡时,单位质量气体的体积。气体的体积和气体量有关,因此是外延性质。固态和液体的比容会随压力或温度而有轻微的变化,但压力或温度改变时,气体的比容会有显著的变化,温度相同的气体,当压力减半时,其比容会加倍,因此气体具有压缩性。

 

  由于气体分子常会装在容器中移动,其质量一般会用密度来表示。密度是单位体积下的质量,也是比容的倒数。气体密度变化的范围很大.因为当受到压力或体积的限制时,气体分子之间可以靠得更近。密度的变化即为可压缩性,气体的密度和压力及温度都是状态变数,在过程中的变化会依照热力学的定律。针对静态气体而言,气体的密度在整个容器中是相同的。密度是一标量,若是固定质量气体,密度和容器的体积成反比。

 

盐城气体

  在气-液体系比如氧气和水中,氧气可微量溶解于水中,溶解后的氧气同时也逸出;而水也同时有逸出为水蒸气和水蒸气液化回到水的过程。这些过程达到动态平衡后,液相为氧气与和水形成的溶液,而气相为氧气和水蒸气的混合物。对于这种体系,气体在液体中的溶解度与气体的平衡分压成正比,与溶剂的性质无关,即亨利定律。氧气可以少量溶于血液中之后为血红蛋白结合,故血液中的氧分压随之成为血气分析的一个重要指标。通常情况下,大气压为约100千帕,其中氧气的摩尔分数(等于体积分数)为21%,氮气为78%,故氧气的分压约为100千帕×21% = 21千帕。氧气被人吸入后部分溶于血液,动脉中的氧分压为11-13千帕,静脉血约为4-5千帕。一般来说,当吸入气体的氧分压低于16千帕时,就会出现缺氧症状,人变得行动迟钝。低于6千帕,会开始失去知觉,乃至死亡;而当吸入气体中的氧分压长时间大于60千帕时,会出现氧中毒的症状。

 

  在直接潜水中,增加水压导致外界压力增高。为保持体内外压力平衡,需使用高压力呼吸气体,其中氧分压的计算可同样基于道尔顿分压定律。比如要下潜50米的深度,根据液体压强公式{displaystyle p=rho gh},每下潜10米,压强增加一个大气压,故50米水深处的总压强为6个大气压即约600千帕,此时氧气分压为130千帕,已超过上述60千帕的吸入气体的氧分压上限,长期吸入此气体易导致氧中毒,而其中高压的氮气也增加了发生氮醉的可能性。解决氧气分压过大的一个方法是通过加入氦气配制多组分的呼吸气体,比如配制成20%氦气,80%空气混合的总压为600千帕的呼吸气体,此时氧气分压计算为600×80%×21% ,约为100千帕。这样就在保持总压不变的前提下,降低了氮气和氧气的分压,减少了氮醉和氧中毒的可能性。

 

  气体产品是现代工业的重要基础原料,与水、电一样被形象地比喻为“工业的血液”,国民经济中各行各业或多或少的都要用到气体。中国的气体市场被视为世界上最有活力的市场,2000年后进入快速发展阶段。2003-2005年,中国气体工业产值年均增长65%,而全球平均年增长率为12%。2007年工业气体总产值在500亿元,且需求量将以每年10%的速度递增,预计2016年总产值达1000亿元。工业气体分装主导型的气体公司通常工业气体占总销售额比例90%以上,而华特的工业气体、特种气体、气体设备与工程分别约占总销售额的50%、35%、15%,这种比例在全国气体同行中是罕见的,华特可定位为一家综合性的气体供应商,可为各行各业的用户提供所有气体和气体设备及工程的一揽子解决方案。


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