Сжижение газов (стр. 1 из 4). Газ в жидком состоянии

Сжижение газов — WiKi

Сжиже́ние га́зов включает в себя несколько стадий, необходимых для перевода газа в жидкое состояние. Эти процессы используются для научных, промышленных и коммерческих целей.

Все газы могут быть приведены в жидкое состояние путём простого охлаждения при нормальном атмосферном давлении. Однако, для некоторых газов достаточно определённого повышения давления (углекислый газ, бутан, пропан, аммиак, хлор). Другие (кислород, водород, аргон, гелий, азот и т. д.) находятся в баллонах в сжатом состоянии. Дело в том, что газ не может быть сжижен при сколь угодно высоком давлении, если его температура выше так называемой критической температуры. Первыми были сжижены газы с критической температурой значительно выше комнатной (аммиак, сернистый газ, углекислый газ и пр.), при этом было достаточно одного повышения давления.

Уравнение состояния реальных газов Ван-дер-Ваальса показывает, что всякий газ может быть переведен в жидкое состояние, но необходимым условием для этого является предварительное охлаждение газа до температуры ниже критической. (углекислый газ, например, можно сжижить при комнатной температуре, поскольку его критическая температура равна 31,1 °C. То же можно сказать и о таких газах, как аммиак и хлор[1].

Сжижение используется для изучения фундаментальных свойств молекул газа (например, межмолекулярных сил взаимодействия), для хранения газов. Газы сжижаются в специальных конденсаторах, которые выделяют теплоту парообразования, и переводятся в газообразное состояние в испарителях, где теплота парообразования поглощается[2][3]

Все вещества, в том числе и те, которые в «обычных земных условиях» находятся в газообразном состоянии, могут находиться в трёх основных состояниях — жидком, твёрдом и газообразном. Каждое из веществ ведёт себя согласно своей фазовой диаграмме, общий вид которой для всех веществ похож. Согласно этой диаграмме, для сжижения газа необходимо либо понижение температуры, либо увеличение давления, или изменение обоих этих параметров.

Сжижение газов — сложный процесс, который включает в себя множество сжатий и расширений газа для достижения высокого давления и низких температур, используя, например, детандеры.

Жидкий кислород применяется в больницах для преобразования в газообразное состояние и последующего использования пациентами, имеющими проблемы с дыханием. Жидкий азот используется в медицине в криохирургии, а также в области экстракорпорального оплодотворения для замораживания спермы.

Хлор транспортируется в жидком состоянии, после чего он используется для обеззараживания воды, санитарной обработки промышленных отходов и нечистот, отбеливания тканей и многих других целей. Хлор был использован в качестве химического оружия во время Первой мировой войны, и это вещество находилось в снарядах в жидком состоянии, и при разрушении защитной оболочки хлор переходил в газообразное состояние.

За сжижение гелия (4He) по циклу Хампсона-Линда (цикл основан на эффекте Джоуля-Томсона) голландский учёный Камерлинг-Оннес Хейке получил Нобелевскую премию в 1913 году. При атмосферном давлении температура кипения жидкого гелия составляет 4,22 K (−268,93 °C). При температуре ниже 2,17 K жидкий 4He приобретает сверхтекучести, за открытие которой советский учёный П. Л. Капица получил Нобелевскую премию в 1978 году. Жидкий гелий в сверхтекучем состоянии приобретает совершенно новые свойства, такие как нулевая вязкость.

Сжижение воздуха используется для получения азота, кислорода и аргона путём разделения компонентов воздуха в процессе дистилляции.

Жидкий водород используется в качестве ракетного топлива.

ru-wiki.org

Сжижение газов

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Газы и сжижение газов.

2. Адиабатный процесс.

3. Низкие температуры.

4. Измерение криогенных температур.

5. Криогенная техника.

6. Физика низких температур.

7. Технические приложения низких температур.

8. Каскадный метод охлаждения как один из методов сжижения газов.

9. Литература.

Газы (французское gaz; название предложено голландским учёным Я. Б. Гельмонтом), агрегатное состояние вещества, в котором его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объём. Газы обладают рядом характерных свойств. В отличие от твёрдых тел и жидкостей, объём газы существенно зависит от давления и температуры.

Диаграмма состояния вещества рис.1:

Любое вещество можно перевести в газообразное состояние надлежащим подбором давления и температуры. Поэтому возможную область существования газообразного состояния графически удобно изобразить в переменных: давление р - температура Т (в р, Т -диаграмме, рис. 1 ). При температурах ниже критической Тк эта область ограничена кривыми сублимации (возгонки) / и парообразования II. Это означает, что при любом давлении ниже критического рк существует температура Т (см. рис. 1), определяемая кривой сублимации или парообразования, выше которой вещество становится газообразным. В состояниях на кривой 1 (ниже тройной точки Tp )газ находится в равновесии с твёрдым веществом (твёрдой фазой), а на кривой II (между тройной и критической точкой К. ) - с жидкой фазой. Газ в этих состояниях обычно называют паром вещества.

При температурах ниже Тк можно сконденсировать газ. - перевести его в др. агрегатное состояние (твёрдое или жидкое). При этом фазовое превращение газа в жидкость или твёрдое тело происходит скачкообразно: весьма малое изменение давления приводит к конечному изменению ряда свойств вещества (например, плотности, теплоёмкости и др.). Процессы конденсации газа имеют важное техническое значение.

При Т > Тк граница газообразной области условна, поскольку при этих температурах фазовые превращения не происходят. В ряде случаев за условную границу между газом. и жидкостью при сверхкритических температурах и давлениях принимают критическую изохору вещества (кривую постоянной плотности или удельного объёма, см. рис. 4), в непосредственной близости от которой свойства вещества изменяются, хотя и не скачком, но особенно быстро.

В связи с тем что область газового состояния очень обширна, свойства газов при изменении температуры и давления могут меняться в широких пределах.

С другой стороны, при высоких давлениях вещество, которое при сверхкритических температурах можно считать газом, обладает огромной плотностью (например, в центре некоторых звёзд ~109г/см3 ). В зависимости от условий в широких пределах изменяются и др. свойства газов - теплопроводность, вязкость и т. д.

Сжижение газов - переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Оно достигается охлаждением их ниже критической температуры (Тк ) и последующей конденсацией в результате отвода теплоты парообразования (конденсации).

Охлаждение газа ниже ТК необходимо для достижения области температур, при которых газ может сконденсироваться в жидкость (при Т > ТК жидкость существовать не может). Впервые газ (аммиак) был сжижен в 1792 (голландский физик М. ван Марум). Хлор был получен в жидком состоянии в 1823 (М.Фарадей), кислород — в 1877 (швейцарский учёный Р. Пикте и французский учёный Л. П. Кальете), азот и окись углерода — в 1883 (З. Ф. Вроблевский и К.Ольшевский) водород — в 1898 (Дж. Дьюар), гелий — в 1908 (Х. Камерлинг-Оннес).

Идеальный процесс сжижения газов изображен на рис. 2 .

Рис.2

Изобара 1—2 соответствует охлаждению газа до начала конденсации,

изотерма 2—0 — конденсации газа.

Площадь ниже 1—2—0 эквивалентна количеству теплоты, которое необходимо отвести от газа при его сжижении, а площадь внутри контура 1—2—0—3 (1—3 — изотермическое сжатие газа,

3—0 — адиабатическое его расширение) характеризует термодинамически минимальную работу Lmin , необходимую для сжижения газа.

Lmin = T0 (SГ — SЖ ) — (JГ - JЖ ),

где T0 — температура окружающей среды; SГ , SЖ — энтропии газа и жидкости; JГ , JЖ — теплосодержания (энтальпии) газа и жидкости.

Значения Lmin и действительно затрачиваемой работы LД для сжижения ряда газов даны в таблице.

Промышленное сжижение газа с критической температурой ТК выше температуры окружающей среды (например, аммиак, хлор) осуществляется с помощью компрессора, где газ сжимается, и последующей конденсацией газа в теплообменниках, охлаждаемых водой или холодильным рассолом. Сжижения газа с ТК , которая значительно ниже температуры окружающей среды, производится методами глубокого охлаждения . Наиболее часто для сжижения газа. с низким ТК применяются холодильные циклы , основанные на дросселировании сжатого газа (использование Джоуля — Томсона эффекта), на расширении сжатого газа с производством внешней работы в детандере, на расширении газа из постоянного объёма без совершения внешней работы (метод теплового насоса ). В лабораторной практике иногда используется каскадный метод охлаждения (сжижения).

Графическое изображение и схема дроссельного цикла сжижения газа дана на рис. 3 .

Рис.3

После сжатия в компрессоре (1—2 ) газ последовательно охлаждается в теплообменниках (2—3—4 ) и затем расширяется (дросселируется) в вентиле (4—5 ). При этом часть газа сжижается и скапливается в сборнике, а несжижившийся газ направляется в теплообменники и охлаждает свежие порции сжатого газа. Для сжижения газа по циклу с дросселированием необходимо, чтобы температура сжатого газа перед входом в основной теплообменник T3 была ниже температуры инверсионной точки. Для этого и служит теплообменник с посторонним холодильным агентом T2. Если температура инверсионной точки газа лежит выше комнатной (азот, аргон, кислород), то схема принципиально работоспособна и без теплообменников T1 и T2. Применение посторонних хладагентов в этих случаях имеет целью повышение выхода жидкости. Если же температура инверсионной точки газа ниже комнатной, то теплообменник с посторонним хладагентом обязателен. Например, при сжижении водорода методом дросселирования в качестве постороннего хладагента используется жидкий азот, при сжижении гелия — жидкий водород.

Для сжижения газа в промышленных масштабах чаще всего применяются циклы с детандерами (рис. 4 ), т. к. расширение газов с производством внешней работы — наиболее эффективный метод охлаждения.

Рис.4

В самом детандере жидкость обычно не получают, ибо технически проще проводить само сжижение в дополнительной дроссельной ступени. После сжатия в компрессоре (1—2 ) и предварительного охлаждения в теплообменнике (2—3 ) поток сжатого газа делится на 2 части: часть М отводится в детандер, где, расширяясь, производит внешнюю работу и охлаждается (3—7 ). Охлажденный газ подаётся в теплообменник, где понижает температуру оставшейся части сжатого газа 1 — М , которая затем дросселируется и сжижается. Теоретически расширение в детандере должно осуществляться при постоянной энтропии (3—6 ). Однако из-за потерь расширение протекает по линии 3—7 . Для увеличения термодинамической эффективности процесса сжижения газа иногда применяют несколько детандеров, работающих на различных температурных уровнях.

Циклы с тепловыми насосами обычно используются (наряду с детандерными и дроссельными циклами) при сжижения газа с помощью холодильно-газовых машин, которые позволяют получать температуры до 12 К, что достаточно для сжижения всех газов, кроме гелия (см. табл.). Для сжижения гелия к машине пристраивается дополнительная дроссельная ступень.

Подвергаемые сжижению газы должны очищаться от паров воды, масла и др. примесей (например, воздух — от углекислоты, водород — от воздуха), которые при охлаждении могут затвердеть и закупорить теплообменную аппаратуру. Поэтому узел очистки газа от посторонних примесей — необходимая часть установок сжижения газа.

Значения температуры кипения Ткип (при 760 мм. рт. ст. ), критической температуры ТК , минимальной Lmin и действительной LД работ сжижения некоторых газов:

Сжижение (конденсацию) газов возможно осуществить лишь после их охлаждения до температур, меньших Тк.

mirznanii.com

Сжижение газов

Сжижение газов, переход вещества из газообразного состояния в жидкое. С. г. достигается охлаждением их ниже критической температуры (Тк) и последующей конденсацией в результате отвода теплоты парообразования (конденсации). Охлаждение газа ниже ТК необходимо для достижения области температур, при которых газ может сконденсироваться в жидкость (при Т > ТК жидкость существовать не может). Впервые газ (аммиак) был сжижен в 1792 (голландский физик М. ван Марум). Хлор был получен в жидком состоянии в 1823 (М. Фарадей), кислород — в 1877 (швейцарский учёный Р. Пикте и французский учёный Л. П. Кальете), азот и окись углерода — в 1883 (З. Ф. Вроблевский и К. Ольшевский), водород — в 1898 (Дж. Дьюар), гелий — в 1908 (Х. Камерлинг-Оннес).

Идеальный процесс С. г. изображен на рис. 1. Изобара 1—2 соответствует охлаждению газа до начала конденсации, изотерма 2—0 — конденсации газа. Площадь ниже 1—2—0 эквивалентна количеству теплоты, которое необходимо отвести от газа при его сжижении, а площадь внутри контура 1—2—0—3 (1—3 — изотермическое сжатие газа, 3—0 — адиабатическое его расширение) характеризует термодинамически минимальную работу Lmin, необходимую для С. г.:

Lmin= T0(SГ — SЖ) — (JГ - JЖ),

где T0 — температура окружающей среды; SГ, SЖ — энтропии газа и жидкости; JГ, JЖ — теплосодержания (энтальпии) газа и жидкости.

Значения Lmin и действительно затрачиваемой работы LД для сжижения ряда газов даны в таблице.

Промышленное С. г. с критической температурой ТК выше температуры окружающей среды (например, аммиак, хлор) осуществляется с помощью компрессора, где газ сжимается, и последующей конденсацией газа в теплообменниках, охлаждаемых водой или холодильным рассолом. С. г. с ТК, которая значительно ниже температуры окружающей среды, производится методами глубокого охлаждения. Наиболее часто для С. г. с низким ТК применяются холодильные циклы, основанные на дросселировании сжатого газа (использование Джоуля — Томсона эффекта), на расширении сжатого газа с производством внешней работы в детандере, на расширении газа из постоянного объёма без совершения внешней работы (метод теплового насоса). В лабораторной практике иногда используется каскадный метод охлаждения (сжижения).

Графическое изображение и схема дроссельного цикла С. г. дана на рис. 2. После сжатия в компрессоре (1—2) газ последовательно охлаждается в теплообменниках (2—3—4) и затем расширяется (дросселируется) в вентиле (4—5). При этом часть газа сжижается и скапливается в сборнике, а несжижившийся газ направляется в теплообменники и охлаждает свежие порции сжатого газа. Для С. г. по циклу с дросселированием необходимо, чтобы температура сжатого газа перед входом в основной теплообменник T3 была ниже температуры инверсионной точки (см. Инверсионная кривая). Для этого и служит теплообменник с посторонним холодильным агентом T2. Если температура инверсионной точки газа лежит выше комнатной (азот, аргон, кислород), то схема принципиально работоспособна и без теплообменников T1 и T2. Применение посторонних хладагентов в этих случаях имеет целью повышение выхода жидкости. Если же температура инверсионной точки газа ниже комнатной, то теплообменник с посторонним хладагентом обязателен. Например, при сжижении водорода методом дросселирования в качестве постороннего хладагента используется жидкий азот, при сжижении гелия — жидкий водород.

Для С. г. в промышленных масштабах чаще всего применяются циклы с детандерами (рис. 3), т. к. расширение газов с производством внешней работы — наиболее эффективный метод охлаждения. В самом детандере жидкость обычно не получают, ибо технически проще проводить само сжижение в дополнительной дроссельной ступени. После сжатия в компрессоре (1—2) и предварительного охлаждения в теплообменнике (2—3) поток сжатого газа делится на 2 части: часть М отводится в детандер, где, расширяясь, производит внешнюю работу и охлаждается (3—7). Охлажденный газ подаётся в теплообменник, где понижает температуру оставшейся части сжатого газа 1 — М, которая затем дросселируется и сжижается. Теоретически расширение в детандере должно осуществляться при постоянной энтропии (3—6). Однако из-за потерь расширение протекает по линии 3—7. Для увеличения термодинамической эффективности процесса С. г. иногда применяют несколько детандеров, работающих на различных температурных уровнях.

Циклы с тепловыми насосами обычно используются (наряду с детандерными и дроссельными циклами) при С. г. с помощью холодильно-газовых машин, которые позволяют получать температуры до 12 К, что достаточно для сжижения всех газов, кроме гелия (см. табл.). Для сжижения гелия к машине пристраивается дополнительная дроссельная ступень.

Подвергаемые сжижению газы должны очищаться от паров воды, масла и др. примесей (например, воздух — от углекислоты, водород — от воздуха), которые при охлаждении могут затвердеть и закупорить теплообменную аппаратуру. Поэтому узел очистки газа от посторонних примесей — необходимая часть установок С. г.

Превращение любого газа в жидкость — сжижение газа — возможно лишь при температуре ниже критической. При ранних попытках сжижения газов оказалось, что некоторые газы (Cl, СО2, Nh4) легко сжижались изотермическим сжатием, а целый ряд газов (O2, N2, h3, He) сжижению не поддавался. Подобные неудачные попытки объяснил Д. И. Менделеев, показавший, что сжижение этих газов производилось при температуре, большей критической, и поэтому заранее было обречено на неудачу. Впоследствии удалось получить жидкий кислород, азот и водород (их критические температуры равны соответственно 154,4, 126,1 и 33 К), а в 1908 г. нидерландский физик Г. Камерлинг-Оннес (1853—1926) добился сжижения гелия, имеющего самую низкую критическую температуру (5,3 К).

Для сжижения газов чаще применяются два промышленных метода, в основе которых используется либо эффект Джоуля—Томсона, либо охлаждение газа при совершении им работы.

Схема одной из установок, в которой используется эффект Джоуля—Томсона, — машины Линде* — представлена на рис. 95. Воздух в компрессоре (К) сжима­ется до давления в десятки мегапаскаль и охлаждается в холодильнике (X) до температуры ниже температуры инверсии, в результате чего при дальнейшем расширении газа наблюдается положительный эффект Джоуля — Томсона (охлаждение газа при его расширении). Затем сжатый воздух проходит по внутренней трубе теплообменника (ТО) и пропускается через дроссель (Др), при этом он сильно расширяется и охлаждается. Расширившийся воздух вновь засасывается по внешней трубе теплообменника, охлаждая вторую порцию сжатого воздуха, текущего по внутренней трубе. Так как каждая следующая порция воздуха предварительно охлаждается, а затем пропускается через дроссель, то температура понижается все больше. В результате 6—8-часового цикла часть воздуха (»5%), охлаждаясь до температуры ниже критической, сжижается и поступает в дьюаровский сосуд (ДС), а остальная его часть возвращается в теплообменник.

Второй метод сжижения газов основан на охлаждении газа при совершении им работы. Сжатый газ, поступая в поршневую машину (детадер), расширяется и совершает при этом работу по передвижению поршня. Taк как работа совершается за счет внутренней энергии газа, то его температура при этом понижается.

Академик П. Л. Капица предложил вместо детандера применять турбодетандер, в котором газ, сжатый всего лишь до 500—600 кПа, охлаждается, совершая работу по вращению турбины. Этот метод успешно применен Капицей для сжижения гелия, предварительное охлаждение которого производилось жидким азотом. Современные мощные холодильные установки работают по принципу турбодетандера.

studfiles.net

Сжижение газов и использование жидких газов в технике – HomeWork.net.ua

Когда было установлено, что газ можно перевести в жидкое состояние, если его температура ниже критической, то, применяя все более низкие температуры, постепенно получили все газы в жидком состоянии. Последним в 1908 г. был получен жидкий гелий.

В машинах для сжижения газов используется охлаждение газа в процессе его адиабатического расширения. Предварительно газ сильно сжимается компрессором. Выделяющееся при этом тепло отводится водяным охлаждением. Когда затем газ в процессе адиабатического расширения сам выполняет работу (за счет своей внутренней энергии), его температура сильно понижается. Та часть машины, в которой газ расширяется, выполняя внешнюю работу (например, перемещая поршень), называется детандером.

Большой вклад в разработку методов сжижения газов внес советский физик П. Л. Капица. В одной из его машин с турбодетандером струя сжатого газа направляется на лопасти турбины; приводя ее во вращение, газ совершает работу и охлаждается.

Заметим, что, в отличие от идеального газа, при расширении сильно сжатого реального газа его температура понижается, если даже он и не совершает внешней работы, а просто вытекает через узкое сопло. Объясняется это следующим. У сильно сжатого газа множество молекул находится в пределах сфер взаимодействия с другими молекулами. При расширении газа расстояния между молекулами увеличиваются, и при этом совершается «внутренняя» работа против сил взаимодействия между молекулами за счет их кинетической энергии. В результате этого и падает температура. Этот метод охлаждения также используется при сжижении газов.

Когда температура газа падает ниже критической, он переходит в жидкое состояние. Сжиженный газ сливают и хранят в специальных сосудах Дьюара с двойными стенками, между которыми имеется высокий вакуум для уменьшения теплопроводности (рис. 8.11). Чтобы уменьшить нагревание жидкости лучеиспусканием, стенки сосуда Дьюара покрывают ртутной амальгамой (как у зеркал). (Подумайте, почему сосуд с сжиженным газом нельзя плотно закрывать).

Сжижение воздуха широко используется для разделения составляющих его газов. При кипении жидкого воздуха в первую очередь из него улетучиваются газы с более низкой температурой кипения (табл. 8.4). Азот выкипает раньше кислорода, поэтому через некоторое время в сосуде Дьюара остается почти чистый жидкий кислород. Его используют в металлургии, для взрывных работ, для сжигания топлива в ракетах и т. д.

В воздухе имеется небольшое количество аргона, гелия и других инертных газов. Поскольку температуры их кипения различны, то с помощью специального аппарата — ректификационной колонки — их можно раздельно выделить из жидкого воздуха.

Жидкие газы широко используются в промышленности и при научных исследованиях для глубокого охлаждения различных веществ. Многие свойства вещества при низких температурах сильно изменяются, например, свинец становится упругим, а резина — хрупкой. Для получения очень низких температур применяют жидкий водород или гелий, кипящий при пониженном давлении. В последнем случае можно поддерживать температуру около 1 К. Изучение свойств вещества при сверхнизких температурах привело к открытию сверхпроводимости.

homework.net.ua

Переход газа в состояние жидкости

    Переход газа в жидкое и кристаллическое состояния называется конденсацией. Иногда процесс перехода газа в жидкость называют сжижением, а в кристалл — десублимацией. Переход [c.11]

    Конденсация - переход газа в жидкое и кристаллическое состояние. Переход газа в жидкость называют также сжижением, а в кристалл — десублимацией. [c.118]

    На рис. 1 приведена графическая зависимость между объемом и давлением диоксида углерода при постоянных температурах. Такие кривые называются изотермами. У изотерм при низких температурах (О, 10, 20°С) можно выделить три участка АВ, ВС и СО. Участок АВ, показывающий, что с уменьшением объема давление увеличивается, соответствует газообразному состоянию вещества. Участок ВС отвечает переходу газа в жидкость, т. е. равновесию между жидкостью и газом в состоянии насыщенного пара. Участок СО характеризует жидкое состояние, так как даже при очень высоких давлениях объем жидкости практически не меняется. С повышением температуры участок ВС уменьшается и превращается [c.14]

    Зависимость между величинами V и р при постоянной Т в уравнении реального состояния газа можно представить графически (рис. 5). Кривая ОСВА на рисунке 5 носит название изотермы состояния реального газа. Изотерма состоит из трех частей. На участке кривой АВ объем изменяется обратно пропорционально давлению, т. е. согласно уравнению Бойля — Мариотта. На участке СО большому изменению давления соответствует малое изменение объема. Такое поведение характерно для жидкого состояния, следовательно, эта часть кривой соответствует жидкому состоянию. Участок кривой ВС отвечает переходу газа в жидкость. Следовательно, кривая изотермы охватывает и газообразное и жидкое состояние. [c.24]

    Такое поведение характерно для жидкого состояния, следовательно, эта часть кривой соответствует жидкому состоянию. Участок кривой ВС отвечает переходу газа в жидкость. Следовательно, кривая изотермы охватывает и газообразное и жидкое состояние. [c.31]

    Опытным путем установлено, что при переходе газа в жидкость или, наоборот, жидкости в газообразное (парообразное) состояние, несмотря на то, что объем системы изменяется. [c.61]

    Для таких пересчетов обычно требуется знать параметры процесса испарения, но не в равновесных условиях, а при переходе вещества из стандартного состояния жидкости в стандартное же состояние идеального газа. Ранее ( 7) были описаны соотношения между параметрами процессов испарения в стандартных и в равновесных условиях. Для области невысоких давлений насыщенного пара, в пределах применимости к нему законов идеальных газов, эти соотношения могут быть представлены в простом виде  [c.302]

    Объем жидкости при увеличении давления остается постоянным. Область I соответствует газовому состоянию, область II — переходу газа в жидкость, область III — жидкому состоянию. [c.113]

    Поставлен вопрос об общем уравнении состояния для сжатых газов и жидкостей. В этом отношении уравнение Ван-дер-Ваальса имеет преимущества даже перед наиболее точными уравнениями состояния реальных газов — уравнениями с вириальными коэффициентами. Однако трудность этой проблемы связана с отсутствием статистической теории фазовых переходов. Здесь преимущества уравнения (1У,15) являются только качественными, так как ни одно из известных уравнений состояния пока не описывает с необходимой точностью фазовые переходы газа в жидкость. [c.100]

    Температура кипения и теплота парообразования каждого вещества зависят от давления при увеличении давления температура кипения повышается, а теплота парообразования уменьшается. Состояние вещества, в котором обе предельные точки переходной области из жидкости в пар совмещаются в одну с теплотой парообразования, равной О, называется критическим. При температурах выше критических ни при каких условиях невозможен переход газов в жидкость. Приоритет в установлении критического состояния принадлежит Д. И. Менделееву (1861 г.). [c.15]

    Разогретый газ поступает в верхнюю часть конденсатора, обтекает расположенные ниже трубки и занимает свободное пространство между трубками и корпусом. По трубкам течет холодная вода, поступающая снизу и выходящая сверху. На головках имеются специальные перегородки (так называемые проходы воды ), позволяющие воде проходить через конденсатор один или более раз. Разогретый газ, соприкасаясь с трубками, по которым течет вода, охлаждается и конденсируется, переходя в состояние жидкости, и затем накапливается в нижней части конденсатора. Вода, в свою очередь, восприняв теп- [c.201]

    Равновесный процесс является предельным типом процесса, абстракцией реальные физические и химические процессы всегда в большей или меньшей степени неравновесны. Примерами крайних случаев неравновесных процессов являются переход энергии горячего тела к холодному в форме теплоты при конечной разности температур, переход механической работы в теплоту при трении, расширение газа в пустоту, самопроизвольное смешение газов или жидкостей путем дис узии, взрыв смеси горючего с окислителем. Эти процессы не могут быть проведены в обратном направлении через те же промежуточные состояния, что и прямые процессы. [c.36]

    Пористые мембраны представляют гетерогенные системы с весьма развитой поверхностью раздела твердое тело (матрица)— газ. Известно, что состояние газа или жидкости вблизи поверхности раздела фаз отличается от свойств той же среды в большом объеме. Особенности поведения веществ в этой области принято называть поверхностными явлениями. Термодинамически поверхностные явления трактуются как проявление особого вида взаимодействия системы, которое характеризуется уменьшением свободной энергии Гиббса при переходе вещества из объемной в поверхностную фазу. Убыль свободной энергии Гиббса пропорциональна площади поверхности и количественно определяется работой, которую необходимо затратить на образование поверхности или перемещения массы из объема в поверхностный слой в изотермическом процессе. Следовательно, речь идет о существовании потенциала поверхностных сил. [c.42]

    Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называют парообразованием (в частном случае испарением, если парообразование происходит только с поверхности жидкости). Аналогичный переход из твердого состояния в парообразное называется сублимацией. Процесс перехода газа в жидкое или твердое состояние называется конденсацией. В соответствии с этим твердое и жидкое состояние обычно объединяют общим термином конденсированных состояний. Переход из твердого состояния в жидкое называется плавлением, а обратный процесс — затвердеванием. [c.34]

    Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а в частном случае, когда парообразование происходит только с поверхности жидкости, процесс называется испарением. Аналогичный переход из твердого состояния в газообразное принято называть возгонкой или сублимацией. Обратные процессы перехода называются сжижением при переходе газа в жидкое состояние и десублимацией — при переходе его в твердое состояние. В обоих случаях их называют также конденсацией пара. (В соответствии с этим твердое и жидкое состояния часто объединяют общим термином конденсированные состояний.) Переход из твердого состояния в жидкое называется плавлением, а обратный процесс — отвердеванием (или замерзанием, если оно происходит при невысокой температуре). Переход из одной модификации твердого состояния в другую называется полиморфным превращением или просто переходом. [c.91]

    Для 25 °С изменение энтальпии воды при переходе из стандартного состояния жидкости в стандартное состояние газа =. = 10,519 ккал/моль. Поэтому [c.209]

    Пористые тела — это твердые тела, внутри которых имеются поры, обусловливающие наличие внутренней межфазной иовем-ности. Поры могут быть заполнены газом или жидкостью. По классификации дисперсных систем ио агрегатному состоянию фаз пористые тела относятся к дисперсным системам с твердой дисперсионной средой и газообразной или жидкой дисперсными фазами. Свободнодисперсные системы с твердой дисперсной фазой и пористые тела являются своеобразными обращенными системами. Если в первом случае твердым телом является дисперсная фаза, то во втором — дисперсионная среда. С повышением дисперсности суспензии переходят в золи, а затем в истинные растворы. Таким же образом макропористые тела с ростом дисперсности переходят в микропористые тела с размерами пор, соизмеримыми с размерами молекул. В последнем случае, как подчеркивает М. М. Дубинин, представление о внутренней поверхности теряет физический смысл, как и в истинных растворах. [c.129]

    При прохождении газа через слой жидкости, находящейся в аппарате с дырчатой решеткой, происходит барботаж. При увеличении скорости газа наступает момент, когда часть жидкости переходит в состояние пены. Слой образующейся пены может быть непрочным (т. е. исчезнуть при задержке газового потока) или же недостаточно прочным в зависимости от поверхностного натяжения. Над слоем пены (рис. П-89) обычно возникает зона брызг жидкости. [c.182]

    Состояние системы жидкость — газ, определяемое точкой над изотермой (рис. У-91), является состоянием, в котором парциальное давление над раствором выше, чем это соответствует равновесию с жидкостью. Вследствие стремления к равновесию будет происходить растворение компонента в жидкости (процесс абсорбции). Аналогично можно показать, что если состояние будет определяться точкой под изотермой, то будет происходить переход компонента из жидкости в газ (процесс десорбции). [c.442]

    Пленки на воде или иной жидкости, в зависимости от сжатия, могут вести себя, как двумерные образования в различных агрегатных состояниях. Участки ад, аЬ и Ьс на рис. 17 соответствуют двумерному газу, двумерной жидкости и. двумерному твердому веществу (двумерному кристаллу). Переход от жидкой пленки к твердой очень наглядно доказывается тем, что пылинки ликоподия, быстро передвигающиеся по поверхности пленки на участке аЬ, моментально становятся неподвижными в точке 6 и на участке Ьс. В области ай при повышенных температурах или очень малых сжатиях пленки настолько расширены, что их можно рассматривать как газообразные. Они не имеют определенной предельной площади и переходят в газовые пленки. [c.99]

    При изменениях агрегатного состояния происходит сильное изменение сил взаимодействия, определяющих строение вещества. При повышении температуры твердого вещества частицам, его слагающим, сообщается все более сильное колебательное движение относительно положений равновесия. При определенной температуре в структуре разрывается часть связей, тем самым возникает состояние с более низким структурным порядком (более высокой энтропией), в котором частицы обладают большей подвижностью. Различают переходы твердое тело — жидкость (плавление), твердое тело —газ (сублимация) и жидкость-газ (испарение). При охлаждении, т. е. при обратной последовательности процессов, возникают состояния с более высоким порядком. [c.366]

    В жидком состоянии энергия взаимодействия молекул соизмерима с энергией тепловых колебаний, поэтому они могут перемещаться, вращаться и колебатьсй. Сжимаемость жидкостей мала, плотность их близка к плотности твердого тела, но более заметно меняется с температурой. Внутреннее строение жидкостей выяснено только в самых общих чертах. Оно более сложное, чем строение газов и кристаллов. Сохраняя отдельные черты указанных состояний, жидкости обладают своими характерными особенностями и прежде всего текучестью. Подобно кристаллам, жидкости сохраняют свой объем, имеют свободную поверхность, обладают определенной прочностью на разрыв и т. д. С другой стороны, жидкости принимают форму сосуда, в котором находятся, что сближает жидкое и газообразное состояния. Принципиальная возможность непрерывного перехода жидкости в газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний. [c.135]

    Если в результате протекания процессов в прямом и обратном направлениях в системе или в окружающей среде останутся не исчезающие изменения, то процесс называют необратимым. Такой процесс возможно реализовать в обратном направлении только с применением внешних воздействий, как правило, оставляющих изменения в системе или среде. Необратимые процессы обычно идут самопроизвольно и только в одном направлении — в сторону приближения к равновесному состоянию и прекращаются, когда такое состояние будет достигнуто. Например, переход теплоты от более нагретого тела к менее нагретому, кристаллизация переохлажденной жидкости или испарение перегретой ж] дкд щ взаимная диффузия газов или жидкостей и др. [c.94]

    Необратимые процессы. Повседневный опыт показывает, что существуют процессы, которые протекают самопроизвольно. Наиболее яркими примерами таких процессов являются переход теплоты от горячего тела к холодному, замерзание переохлажденной жидкости, расширение газа в пустоту, взаимная диффузия газов или жидкостей. Это все примеры одностороннего течения процессов. Они всегда направлены в сторону приближения к равновесному состоянию и прекращаются, когда это состояние достигнуто. При теплопередаче равновесие определяется равенством температур, при кристаллизации — равенством давлений во всем объеме, при диффузии — равенством концентраций. Для самопроизвольных (спонтанных) процессов характерен общий признак они сопровождаются превращением различных видов энергии в теплоту, а теплота равномерно распределяется между всеми частями системы. При этом подведение к системе того количества теплоты, которое освободилось при процессе, не вызывает обратного течения ни одного из названных процессов. Важно заметить, что косвенными путями можно вернуть систему в первоначальное состояние, однако при этом неизбежно придется произвести какие-либо энергетические изменения в окружающей среде. В противном случае необходимо было бы признать возможность вечного двигателя второго рода. [c.45]

    Переход газа в состояние жидкости [c.127]

    Расстояние между частицами вещества в газовом состоянии значительно превышает их размеры. Отс Ода вытекают два следствия. Во-первых, суммарный объем частиц газа по сравнению с емкостью занимаемого газом сосуда очень мал. Косвенн )1м признаком этого служит хотя бы гот факт, что переход газа в жидкость обычно сопровождается более чем тысячекратным уменьшением объема. Во-вторых, си Ы взаимодействия между частицами газа очень незначительны. При этом кинетическая энергия (средняя) частиц, находящихся в непрерывном хаотическом движении, значительно болыле их средней потеицналыюй энергии — силы притяжения между ними недостаточны для того, чтобы удержать их друг около друга. [c.73]

    Системы коллоидной дисперсности находятся на границе между молекулярнодисперсными и грубодисперсными системами. Такое положение вполне определяет и объясняет образование коллоиднодисперсных систем при переходе гомогенных (молекулярнодисперсных) систем в гетерогенные, что хорошо наблюдать в критической точке при переходе из газообразного в жидкое состояние или при растворении двух несмешивающихся жидкостей, т. е. в момент, когда гомогенная система (газ или жидкость) распадается на две фазы, разграниченные поверхностью раздела (газ — жиДкость, жидкость — жидкость). Вблизи критической температуры, при переходе газа и жидкость (перед появлением мениска), получается промежуточный слой, отличающийся не только большой вязкостью, но и эластическими свойствами Известно также, что при критической температуре наблюдается помутнение, указывающее на наличие коллоиднодисперсной системы 2. [c.16]

    Имеющиеся в литературе численные значения восприимчивостей ряда газообразных веществ СН4, С2Н5, 41450 и С2Н4 вызывают серьезные сомнения с теоретической точки зрения. С другой стороны, с чисто экспериментальной точки зрения измерения восприимчивости газов гораздо менее надежны, чем измерения, произведенные на жидкостях. Исходя из имеющихся надежных данных относительно членов гомологических рядов, исследованных в жидком состоянии, мы попытались определить молярные восприимчивости интересующих нас веществ методом экстраполяции. При этом мы руководствовались хорошо установленным фактом, что молярные восприимчивости не претерпевают изменения при переходах газ 7 жидкость в отсутствие явлений ассоциации. [c.222]

    Наряду с положительными особенностями восходящий прямоток обладает рядом недостатков по сравнению с нисходящим 1) nepeiw давления в слое выше, что ведет к увеличению энергетических затрат, связанных с необходимостью повышения напора по жидкости и по газу 2) спой катализатора при подаче потока снизу вверх может переходить в состояние шевеления и псевдоожнження, что может привести к уносу частиц катализатора из слоя, для предотвращения которого необходимо применять специальные затворные устройства, исключающие нарушение компактности слоя. [c.93]

    Механизм псевдоожижения заключается в следующем. При подаче вертикального восходящего потока псевдоожижающего агента (газа или жидкости) через слой зернистого материала, лежащий на перфорированной решетке аппарата, на его частицы действуют аэродинамические силы. При малых скоростях слой остается неподвижным, с увеличением скорости отдельные частицы начинают двигаться одна относительно другой, и слой расширяется. При более высокой скорости потока достигается состояние, когда почти все частицы совершают сложное относительное движение, слой переходит во взвешенное (псевдоожиженное) состояние. Началу псевдоожижения соответствует равенство сил гидродинамического сопротивления слоя весу всех его частиц. В действительности требуется еще учитывать силы сцепления между частицами. Началу псевдоожижения соответствует некоторая скорость при которой преодолеваются силы сцепления и перепад давления становится равным весу частиц, приходящемуся на единицу поперечного сечения слоя. Зависимости перепада давления на высоте слоя с учетом архимедовых сил имеют следующий вид  [c.119]

    Справочные данные о значениях термодинамических функций разных веществ относятся большей частью к стандартному состоянию их. Поэтому при сопоставлении термодинамических свойств данного веи1ества в жидком и газообразном состояниях и для расчета изменения этих свойств в процессе испарения нередко возникает необходимость перехода от величин, относящихся к стандартным состояниям жидкости и газа, к величинам, относящихся к равновесным их состояниям. Тепловые эффекты процесса (кроме области высоких давлений и концентрированных растворов) различаются в этом случае незначительно. Однако изменения энтропии (и, следовательно, AG) могут сильно различаться. Энтропия жидкости в стандартном состоянии мало отличается от энтрепии ее в состоянии равновесия с насыщенным паром при той же температуре, и этим отличием можно пренебречь, но для газообразного состояния значения энтропии могут быть весьма различными, так как энтропия газа сильно зависит от давления. Ограничиваясь условиями, в которых допустимо применение законов идеальных газов, и учитывая, что для стандартного состояния газа р— атм, можио, пользуясь ур. (VII, 53), выразить разность между энтропией газа в стандартном состоянии 8° и в состоянии насыщенного пара SpaBH равенством  [c.256]

    Теперь вычтем из обоих значений энтропии энтропию одного моля вещества в жидком состоянии при той же температуре, полагая ее одинаковой и для стандартного, и для равновесного с паром состояний жидкости. Полученное соотношение связывает изменение энтропии при переходе одного моля вещества из жидкости в стандартное состояние идеального газа А8° с аналогичным изменением ее при переходе того же количества вещества из жидкости в состояние насыщенного пара Д5равн при той же температуре [c.256]

    Псевдоожиженный слой может существовать лишь в определенном диапазоне скоростей газа или жидкости. Первая критическая скорость т)кр,, называемая скоростью начала псевдоожижения, соответствует переходу слоя из неподвижного в псевдоожиженное состояние. Вторая критическая скорость соответствует разрушению псевдоожиженного слоя и его транспортированию (уносу). Отношение рабочей скорости потока ожижающего агента w к скорости начала псевдоожижения никр, называется числом псев-доожижения и обозначается [c.361]

    Критическое состояние перехода к взвешенному слою в случае взаимодействия газа с жидкостью наблюдается визуально менее ясно, чем в системе газ — твердое, так как переход маскируется образованием при скоростях газа, меньших критической, обычной коллоидной пены ячеистого вида. Переходное состояние (полувзве-шенный слой) в системе газ — жидкость соответствует изменению скорости газа в значительных пределах. [c.13]

    Первый режим 0—1), наблюдающейся при низких скоростях газа, определяется как режим смоченной решетки и характеризуется очень незначительным количеством жидкости, удерживаемой на ней. С увеличением Wr этот режим сменяется барботажный 1—2), в йгазовые пузыри барботируют через слой жидкости на решетке. По мере дальнейшего роста скорости газа жидкость переходит в состояние турбулизованной пены, наступает пенный режим 2—3), или режим аэрации. В пределах этого режима происходит незначительный рост гидравлического сопротивления с увеличением скорости газа. В конце пенного режима рост скорости газа приводит к образованию газовых струй, которые, прорываясь то в одном, то в другом месте решетки, создают колебания слоя жидкости — начинается волновой режим 3—4). Характерной чертой этого режима [c.35]

    Различие в парциальном давлении извлекаемого компопента в газе и жидкости и является той дзипкущей силой, нод действием которой происходит поглощение (абсорбция) данного компопента жидкой фазой пз газовой фазы. Чем бoльпJO эта движущая сила, тем интенсивнее переходит этот компонент из газовой фазы в жидкую. При уменьшении движущей силы поглощение его происходит менее интенсивно, и в пределе, когда газовая н жидкая фазы достигнут состояния равновесия, поглощение прекратится. Если парциальное [c.222]

    Эффективность химических превращений в системах газ—жидкость зависит не только от скорости химической реакции, но и от условий тепло-массообмена, определяемых в первую очередь гидродинамическим состоянием системы. Поэтому прежде, чем переходить к детальному анализу различных типов барботажных реакторов, рассмотрим основные закономерности гидродинамики, теп-ло-массопереноса и кинетики химических превращений при барбо-таже газа через жидкость. [c.17]

    ДЯ°98) . Значения АЯпар отличаются от АЯпар, поскольку вторая величина относится не к равновесным условиям, а к условиям перехода от стандартного состояния жидкости (или в случае сублимации — кристалла) в стандартное же состояние идеального газа (а не насыщенного пара). Для низких давлений (в предположении применимости к насыщенному пару законов идеальных газов) можно считать, что АЯпар АЯпар. Тзк, ДЛЯ ВОДЯНОГО пяра (АЯпар)298 = 10767, а (АЯ°,ар)298= 10719. Однако при высоких давлениях и особенно [c.216]

chem21.info

Газы сжиженные и в критическом состоянии — Викизнание... Это Вам НЕ Википедия!

Газы сжиженные и в критическом состоянии

- Во времена Лавуазье (см. это имя) переход Г. в жидкое и твердое состояние казался весьма вероятным, так как при химических реакциях часто совершается подобная перемена физического состояния ("Oeuvres de Lavoisier", т. II - 804). В начале XIX столетия уже было сделано несколько попыток сгущения газов. Фарадей полагает, что, напр., Нортмор еще в 1805 г. имел под руками хлор в жидком виде. Но чтобы решить вопрос, нужно было овладеть явлением сгущения газов и получить если не все, то, по крайней мере, большинство газов в жидком или твердом виде. Это выполнил Фарадей; он в 1823 и 1846 гг. сгустил известные тогда газы, кроме кислорода, водорода, азота, окиси углерода, окиси азота и болотного газа. Неудачу сгустить кислород и упомянутые газы Фарадей уже приписал тому, что не мог располагать достаточно низкой температурой. После Фарадея интерес к сжижению Г. все возрастал ввиду постоянного прибавления новых фактов, относящихся к теории газов, паров и жидкостей. Наттерер в пятидесятых годах, превзойдя большие трудности, осуществил опыты для изучения сжимаемости газов, доводя давление до 3000 атмосфер. Из этих опытов выяснилось, что при больших давлениях газы становятся все менее и менее сжимаемы. Так, при давлении в 2700 атмосфер воздух сжимается всего в 800, а водород в 1000 раз, не показывая при этом ни малейшего признака сжижения. С этого времени явилось сомнение в возможности сжижения кислорода, водорода, азота и проч., которые с тех пор и получили название постоянных газов. Здесь необходимо коснуться так назыв., критического состояния тел и критической температуры, потому что они, как увидим, имеют прямое отношение к вопросу о сжижении газов. Каньяр де Латур еще в 1822 г., нагревая эфир в запаянной стеклянной трубке, заметил, что при 190°С жидкость эта сразу обращается в пар, т. е. показал, что пар может иметь плотность, равную плотности жидкости. Тилорье заметил, что расширение жидкой углекислоты от 0° до 34° в четыре раза превосходит расширение воздуха. Работы Дриона, Менделеева и Гирна показали, что вообще у жидкостей, нагретых выше температур их кипения, находящихся под большими давлениями, коэффициент расширения сильно возрастает с температурой, достигает и даже превосходит коэффициент расширения воздуха. Так, напр., эфир при 133° расширяется как воздух, а при 190° в 1 1 /2 раза сильнее. Менделеев в 1861 г., исходя из закона уменьшения силы сцепления жидкостей при повышении температуры, пришел к следующему выводу: для всех жидкостей существует своя определенная температура, при которой сцепление частиц исчезает. А раз нет сцепления, нет и теплоты испарения, которая затрачивается на преодоление силы сцепления. Достигнув такой температуры, имеем уже не жидкость, а газ. Эту температуру, при которой из жидкости получается газ, не переходящий в жидкость при одном только увеличении давления, Менделеев назвал температурой абсолютного кипения. В 1869 г. Эндрьюс, изучая сжимаемость углекислоты при повышении температуры, нашел, что выше некоторой температуры (30°,92), которую он назвал критической, углекислота не сжижается ни при каких давлениях. Очевидно, что критическая температура тождественна с температурой абсолютного кипения и, следовательно, обладает и ее свойствами. Эти новые понятия сильно повлияли на представления о сжижении Г. До них считалось за несомненное, что тело, кроме твердого и жидкого состояния, может быть только в виде пара, насыщающего и не насыщающего пространство. Во втором случае, как известно, пары следуют законам газов. Поэтому и обратно, всякий газ считается паром, не насыщающим пространство, а потому для обращения его в насыщенное состояние и в жидкость считалось всегда достаточным одного увеличения давления. Опыты Наттерера и открытие нового состояния, в котором находятся тела при температурах, высших температуры абсолютного кипения, прямо указали на то, что так называемые постоянные газы не были сгущены только потому, что имеют сравнительно с другими газами более низкую температуру абсолютного кипения [ Это высказано было мною в Анналах Поггендорфа, в 1870 году (т. 141, стр. 623), т. е. за 7 лет до опытов сжижения так называемых постоянных газов. - Д. Менделеев. ]. Чтобы выполнить сжижение постоянных газов, оставалось определить для них, хотя бы приблизительно, эту температуру, а также иметь понятие о тех упругостях, которые будут иметь при разных температурах эти газы, будучи в состоянии насыщенных паров. В 1877 г. Кальете в Париже и Пикте в Женеве и выполнили эту задачу двумя различными методами. Врублевский и Ольшевский в 1884 г., получив в жидком виде кислород, азот и окись углерода, дали точные величины для их критической температуры. Наконец Дьюар, значительно улучшив устройство приборов, сделал эти опыты доступными для демонстрации на лекциях и для всестороннего изучения свойств жидких газов. В настоящее время не изучен в жидком виде один только водород, хотя наблюдают явления, указывающая на его сжижение в течение крайне непродолжительного промежутка времени. Причина трудности лежит в весьма низкой критической температуре водорода. Ниже мы увидим, каким образом удалось, хотя и приближенно, определить критическую температуру водорода.

Из предшествующего видна связь между сведениями о Г. в жидком и критическом состоянии, а потому, ранее чем говорить о способах сжижения, остановимся на данных о критическом состоянии. Обыкновенно физическое состояние газа или пара характеризуется тремя переменными: температурой - t, давлением - р и объемом - v. Опыт указывает соотношение между этими тремя переменными. Такое соотношение носит название уравнения состояния

pv = R(273 + t)...(1)

и соединяет в себе законы Mapиoтт a и Гей-Люссака. Следствие, из него получающиеся, в точности согласуются с наблюдениями лишь для газов, значительно удаленных от состояния сжижения и находящихся под незначительными давлениями. Для изучения же газов в более широких границах приходилось изучать разные отклонения их от этого закона. Не существующий газ, точно следующий закону (1), получил название идеального газа. В практике только недавно стали пользоваться сжиженными газами; поэтому все расчеты делались именно для этого идеального газа. В.-дер-Вальс [ См. Вальса формула ] в 1873 г. дал уравнение состояния, приложимое к газам, находящимся в состоянии газовом, парообразном и жидком. Уравнение это имеет форму аналогичную с формою уравнения (1):

(v - α)(p + β /v2) = R(273 + t)...(2).

Уравнение (1) получается из (2), полагая постоянные α и β равными нулю. Если постоянным α, β и R дадим значения, определенные для какого-нибудь газа, напр. для углекислоты, и примем переменные v р и t за координаты, то уравнение (2) определит в пространстве некоторую поверхность. Для наглядности на черт. 1 изображены кривые, получающиеся через пересечение этой поверхности плоскостями, параллельными координатным осям v и р.

Черт. 1. Изотермы газа вблизи критической температуры или кривые, показывающие изменение объемов с переменою давлений.

Каждая из этих кривых от 1 до 6 изображает зависимость v от р при некоторой постоянной температуре. Напр., 4 кривая есть изотерма углекислоты при 31°; 5 и 6 - при высших температурах, и кривые 1, 2 и 3, имеющие волнистый изгиб, - при низших температурах. Изотермы, полученные непосредственно из опыта, почти совпадают с теоретическими на всей плоскости чертежа, кроме той его части, которая обведена пунктирной кривой; разница заключается в том, что практические изотермы не образуют здесь волнистого изгиба, а представляют лишь прямые, параллельные оси v. Напр., на чертеже линия AB αβγ CD есть теоретическая, a ABCD - изотерма по данным опыта. Дело в том, что, сжимая газ при постоянной температуре, что соответствует движению точки влево по соответствующей изотерме, напр., по изотерме 1 от точки А, мы доводим газ до состояния насыщенного пара, которое изображено точкой В. Как только образуется первая капля жидкости, дальнейшее увеличение давления становится невозможным, а объем смеси пара с жидкостью будет уменьшаться до тех пор, пока верь пар не обратится в жидкость, которая при увеличении давления становится все менее и менее сжимаема. Прямая ВС и изображает состояние газа в виде смеси жидкости с насыщенным паром, а кривая CD и ее продолжение выражают закон сжимаемости вещества уже в виде жидкости. Если же, доведя газ до упругости насыщенного пара, мы помешаем образованию первой капли жидкости, то изменение объема и давления следуют другому закону. Опыт показал реальность теоретической изотермы от В до α и от С до γ; часть же αβγ остается гипотетической. Мы видим, следовательно, что уравнение ван дер Вальса само по себе не выражает сжижения газов. Закон Клаузиуса-Томсона, очевидный с точки зрения термодинамики, пополняет этот недостаток. Этот закон состоит в следующем: прямая, параллельная оси v, изображающая смесь насыщенного пара с жидкостью, должна образовать с теоретической изотермой площади С γβ и βαВ, равные между собою. Имея уравнение состояния и этот закон, нетрудно вычислить упругость насыщенных паров при любой температуре. Что сказано относительно изотермы 1, относится и к изотермам 2 и 3. Из чертежа видно, как предельные точки, отвечающие состояниям газовому и жидкому на изотермах 2 и 3, все более и более сближаются между собой. На изотерме 4 эти точки сливаются. Пунктирная кривая таким образом ограничивает ту часть плоскости, где возможно сжижение газа. Предельная изотерма 4, очевидно, соответствует критической температуре, а точка Е изображает на чертеже критическое состояние углекислоты. Бесконечно малые изменения переменных t и р способны произвести то, что мы будем иметь или жидкость, или несжижаемый газ, или пар. Точка Е, изображающая критическое состояние, определяется по следующим условиям: 1) в этой точке касательная параллельна оси v, 2) точка Е есть точка перегиба, 3) точка Е удовлетворяет уравнению состояния. Если обозначим уравнение состояния через

F (p, v, t) = 0

то система уравнений, удовлетворяющих условиям, равносильна следующим:

(3)... F = 0; (dF) /(д v) = 0; (d2F) /(д v2) = 0.

Эти три уравнения определяют значения p, v и t, относящиеся к точке Е ; обозначим эти величины через рс , vc и tc Положим, что мы определили из двух последних уравнений р c и tc и подставили эти величины в уравнение состояния F = 0, результат подстановки, в силу уравнения (3), будет

(4)... (v - vc)3 = 0.

Первая часть этого уравнения должна быть тождественна с первой частью уравнения

F(рс vtc) = 0

приведенного к такому же виду:

v3 - [ α pc + R(273 + tc)]/[pc v2]+ β v/pc -[ αβ] /pc = 0.

Сравнивая коэффициенты и определяя значение неизвестных, получаем:

vc = 3 α pc = β /(27 α 2) tc = (8 β) /(273 α R) - 273.

Таким образом, зная численные величины α, β и R [ Их можно узнать, производя наблюдения над газом, удаленным от сжижения, то есть, наблюдая изменения его плотности с переменою температуры или давления или их обоих вместе, или, говоря иначе, наблюдая отступления от закона (1), что произведено Реньо, Эндрьюсом, Амага, Рамзаем и Юнгом и др. для многих паров и газов. ] для какого-нибудь газа, легко можно предсказать элементы его критического состояния и, наоборот, определив из опыта vc, рс и t с, мы имеем уравнение состояния. При увеличении числа наблюдений оказалось полезным несколько дополнить уравнение Ван дер Вальса. Клаузиус в 1880 г. придал уравнению состояния вид:

p = RT/[v - a] - K/[ Т (v + β)2]

где K, α, β и R суть постоянные, а Т - абсолютная температура, равная (273 + t). Наконец, Сарро в 1885 г. дал формулу:

p = RT/(v - a) - (Ke - T)/(v + b)2.

Результаты, получаемые по этой формуле, замечательно близки к действительности. Например, для углекислоты Сарро получил из уравнения состояния, в котором постоянные определялись на основании сжимаемости углекислоты в газообразном состоянии, следующие числа: tc = 32°,7, рс = 75,64 атм., между тем как опыт дает: t с = 31° и рс = 77 атм.

Подобным же образом Сарро определил вычислением рс и tc для следующих газов:

 

	pc	tc
Кислород	- 105,4	48,7
Азот	- 124,0	42,1
Водород	- 174,0	98,9

Наблюдения Врублевского и Ольшевского, Дьюара и др. дают числа довольно близкие к этим. Приводим величины tc и рс для некоторых, наиболее известных тел, заметив, что точное определение этих величин из опыта представляет большие экспериментальные трудности.

 

	Темп. абс. кип. или критич. °C tc	Критич. давл. в атм. pc
Кислород	-	113 50
Азот	- 145	35
Хлор	+ 141	83,9
Вода	+ 365	200,5
Сернистый водород	+ 100,2	92,0
Аммиак	+ 130,0	115,0
Закись азота	+ 35,4	75,0
Окись углерода	- 141,0	35,0
Сернистый газ	+ 155,4	78,9
Этилен	+ 10,1	51,0
Эфир	+ 195,5	40,0
Болотный газ	- 99,5	50,0

Способы сжижения газов. Опыты Фарадея в 1823 году ["Phil. Trans.", 1823, 16v.]. Для получения какого-нибудь газа в жидком виде, Фарадей подыскивал твердые или жидкие тела, которые, при н a гревании в запаянной трубке, выделяют желаемый газ. Прибор Фарадея состоял из стеклянной загнутой сифоном трубки, в одном конце которой помещалось соответствующее вещество (например, для получения аммиака - соединение аммиака с хлористым серебром), в другом конце сифона помещался небольшой манометр со сжатым воздухом, который мог измерять давление внутри трубки. Этот второй конец трубки запаивался и помещался в охладительную смесь (фиг. 2).

Фиг. 2. Прибор Фарадея для сжижения газов в запаянной трубке.

Нагревая первый конец трубки и образуя таким образом все новые и новые количества газа, Фарадей этим самым увеличивал давление внутри трубки. При достаточном давлении, в охлажденной части прибора появлялся сжиженный газ. Таким образом Фарадей мог получить в жидком виде следующее газы:

 

	Темп. °C	атм. давл.
Сернистая кислота	7,2	3,0
Сернистый водород	10,0	17,0
Углекислота	0,0	36,0
Закись азота	7,2	50,0
Синерод	7,2	3,7
Хлористо-водородный газ	10,0	50,0
Хлор	15,5	4,0

Способ Тилорье для получения жидкой и твердой углекислоты [Tilorier, "Ann. de Chimie et de Phys.", 60 - 427, 1835.]. Для получения жидкой углекислоты, в больших сравнительно количествах, Тилорье устроил прибор (фиг. 3), состоящий из двух совершенно одинаковых сосудов, емкостью около 1/4 куб. фута каждый.

Фиг. 3. Прибор Тилорье для получения жидкой углекислоты.

Один из этих сосудов служил как приемник жидкой углекислоты, в другом же получался газ из двууглекислой соды и серной кислоты, которая вливается в раствор соды только при наклонении сосуда. Выделяющаяся углекислота, при помощи соединительной трубки, перегонялась в охлаждаемый приемник, где и собиралась в жидком виде. Два несчастных случая, происшедшие от разрыва прибора, заставили избегать этого способа в лабораториях. При 20°С упругость паров жидкой углекислоты равна 58 атмосферам. Следовательно, если будем выливать жидкую углекислоту наружу, где давление равно одной атмосфере, то жидкость, во-первых, разобьется в пыль, а во-вторых, будет кипеть. При кипении жидкости, а также при расширении газа (когда при расширении совершается работа), как известно, происходит большое поглощение тепла; поэтому жидкая углекислота, по выходе из резервуара вследствие обеих упомянутых причин сильно охлаждается и частью замерзает. Если выпускать жидкую углекислоту прямо на воздух, то раздробленная жидкость частью замерзает в вид e очень мелких снежинок, и виден белый туман, который быстро рассеивается в воздухе. Собрать твердую углекислоту можно, выливая ее, как это иногда делается, в шерстяной мешок; при этом вследствие трения углекислоты (жидкой) об шерсть последняя сильно электризуется. Чтобы по возможности устранить потерю углекислоты при выпускании, Тилорье предложил употреблять особый прибор, изображенный на фиг. 4.

Фиг. 4. Прибор для получение твердой углекислоты при быстром испарении струи жидкой углекислоты.

Он состоит из двух латунных воронок, которые складываются вместе и закрепляются штыковым запором. Жидкая углекислота впускается струею внутрь этого прибора, так что жидкость разбрызгивается и, быстро испаряясь, отчасти замерзает; газ же выходит в отверстия, расположенные среди рукояток, которые для предохранения рук от холода обложены сукном. Твердая углекислота имеет вид снега и при атмосферном давлении испаряется весьма медленно, имея температуру около - 80°. Для сильного охлаждения Тилорье предложил смешивать твердую углекислоту с эфиром, который, сам не замерзая, увеличивает проводимость смеси.

Насос Наттерера. Для получения жидкой углекислоты и других газов в лабораториях чаще всего берут насос Наттерера, который может сдавливать газы до 50 атмосфер (фиг. 5).

Фиг. 5. Насос Наттерера для сжижения СО 2, N2 О и др.

Сухой газ по трубке t входит в насос (который справа изображен в разрезе). Поршень насоса при помощи шатуна b и рукоятки А получает движение вверх и вниз; при своем движении вверх он сжимает газ и проталкивает его в железный сосуд R, снабженный в нижней части отворяющимся внутрь клапаном. Для устранения нагревания, резервуар, где сгущается газ, и самый насос окружены воронкой, наполняемой льдом. Накачав газ, отвинчивают резервуар от насоса, опрокидывают резервуар и при открывании винтового крана выпускают струю сжиженного газа из трубки О. Опыты Фарадея в 1845 году ["Phil. Trans.", 1845; "Ann. de Chimie et de Ph.", 3 serie, t. XV, 257.]. В 1845 г. Фарадей стал достигать охлаждения до - 100°С при помощи смеси эфира с твердою углекислотою, испаряющеюся над колоколом воздушного насоса. Сжатие газов достигалось при помощи двух насосов; из них первый (больший) сжимал испытуемый газ до 10 атмосфер; газ, таким образом сжатый, поступал во второй насос, при помощи которого газ мог быть сдавлен до 50 атмосфер. Стеклянная трубка, в которую накачивался газ, проходила под колокол воздушного насоса; ее запаянный конец погружался в вышеупомянутую охлаждающую смесь. Располагая давлением в 50 атмосфер и температурой в - 100°, Фарадей, конечно, не мог сгустить постоянные газы, так как для азота и кислорода температуры абсолютного кипения лежат ниже - 100.

Опыты Кальете. Для наблюдения над способностью к сжижению так называемых постоянных газов Кальете их сжимал, охлаждал и затем давал им быстро расширяться, уменьшая сразу давление, чтобы через то их температура упала; при таком понижении температуры, если газ способен к сжижению, он дает капли или туман, как в том легко убедиться, взяв углекислоту или другой заведомо сжижаемый газ. Опыт показал, что и постоянные газы, после известного сдавливания и охлаждения, дают такое же явление, чем и была доказана их способность к сжижению при низких температурах.

Прибор Кальете изображен на фиг. 6.

Фиг. 6. Прибор Кальете для показания постоянных газов.

Стеклянная трубка ТТ, открытая снизу и сверху запаянная, наполняется сухим испытуемым газом и погружается в ртуть, находящуюся в железном резервуар e В, который при помощи гайки Е герметически закрывается и через трубку сообщается к насосом. Оттянутый в капиллярную трубку верхний конец стеклянной трубки ТТ, выходящий сквозь гайку E, дает возможность видеть перемену состояния газа, заключенного в ТТ. Сжатие газа достигается при помощи насоса, нагнетающего воду в резервуар В по трубке TU; вода давит на ртуть, а ртуть, входя внутрь трубки ТТ, сжимает газ. Резервуар В может при помощи особого крана V быть сообщен с наружным воздухом, что может служить для быстрого уменьшения давления газа, находящегося в ТТ. Для очень больших давлений, когда газ занимает уже незначительный объем, пользуются винтом, который, входя внутрь прибора, давит на воду. Таким образом, оказалось, что кислород, при обыкновенной температуре, при быстром уменьшении давления от 300 до одной атмосферы, образует густой туман, свидетельствующий о перемене состояния кислорода. Азот, сжатый при + 13° до 200 атмосфер, при быстром расширении образует ясно видимые капли жидкости. Наконец, водород, сжатый до 280 атмосфер, быстро расширяясь, образует вдоль по оси стеклянной трубки тонкую струйку тумана ["Comptes Rendus", 1877, LXXXV.].

Способ Пикте для сжижения газов. Одновременно с Кальете, Пикте произвел сжижение кислорода. Его метод тот же как у Фарадея, только примененный в больших размерах. Фиг. 7 показывает общее расположение приборов.

Фиг. 7. Схематическое изображение прибора Пикте для сжижения кислорода и др. газов.

А и В суть два насоса двойного действия, т. е. одновременно и всасывающие и нагнетающие; они предназначены для сернистой кислоты, находящейся в жидком виде в трубе С, в которой, вследствие разрежения сернистой кислоты, температура падает до - 65°. Пары сернистой кислоты, выкачиваемые системой насосов А и B, нагнетаются в конденсатор D, охлаждаемый льдом, где и сгущаются снова в жидкость, которая вновь поступает в трубку C по трубке d. Е и F суть насосы, тождественные с двумя первыми. В них содержится углекислота, для сжижения которой служит охлаждение, доставляемое испаряющеюся в С сернистою кислотою; углекислота, сжиженная в К от сдавливания насосами Е и F и от охлаждения, поступает в трубку Н. Здесь она испаряется под уменьшенным давлением и через это производит сильное охлаждение трубки М, необходимое для сжижения содержащегося в ней сжатого кислорода. Пары жидкой СО 2, выкачиваемые из муфты Н, сгущаются при давлении около 5 атмосфер в приемнике К, охлаждаемом до - 65° сернистой кислотой, кипящей в муфте С. L есть реторта кованого железа, могущая выдерживать давления, доходящие до 500 атмосфер. Она содержит бертолетовую соль и при нагревании выделяет кислород. Из реторты выходит толстая трубка М, около метра длиною, которая помещается внутри приемника Н, где испарение жидкой углекислоты поддерживает температуру около - 115°. На нижнем конце трубки М укрепляются (не изображенные на фигуре) манометр для измерения давлений и выпускной кран r. Через несколько часов нагревание сосуда L и непрерывного действия четырех насосов, приводимых в движение 15-сильной паровой машиной, когда давление в приборе перестало возрастать (потому что выделяющийся кислород сжижается в холодной части трубки), давление внутри трубки М достигло 320 атмосфер. Открыв быстро кран r, Пикте видел, что часть кислорода, находящегося в охлаждаемой трубке М, обратилась в жидкость и из нее выбрасывалась в виде струи ["Comptes Rendus", 1877.]. Этим же способом Пикте получил в жидком виде азот, окись углерода и др. газы.

Способ Вроблевского и Ольшевского для сжижения кислорода. Фигура 8 представляет схему расположения приборов.

Фиг. 8. Прием Вроблевского для сжижения газов.

Кислород сдавливался при помощи насоса в резервуаре кованого железа, от которого видна внизу на фигуре лишь верхняя часть b с. Загнутый коленообразно, запаянный конец трубки q, содержащей сжатый кислород, проходит сквозь каучуковую пробку в крепкий стеклянный охлаждаемый приемник s. В каучуковой пробке сделаны еще два отверстия; одно из них служит для небольшого водородного термометра r, построенного наподобие воздушного термометра Жолли; через второе отверстие проходит короткая стеклянная трубка u, имеющая форму буквы Т. Ветвь, идущая к v, соединяется с большим воздушным разрежающим насосом Бьянки. Верхний конец Т-образной трубки плотно закупорен каучуковой пробкой d, через которую проходит тонкая латунная трубка w, ведущая к резервуару наттереровского насоса х, наполненному жидким этиленом. Конец латунной трубки w, входящий внутрь приемника s, снабжен отверстиями, через которые из x втекает жидкий этилен, который, проходя из резервуара x, охлаждается в змеевике смесью твердой углекислоты с эфиром, так что этилен почти весь доходит в жидком виде. Поступив в приемник, здесь, под влиянием разрежения, производимого из v, жидкий этилен быстро испаряется и производит охлаждение до - 130°. 300 граммов этилена и 400 граммов твердой углекислоты достаточны для одного опыта. Приемник s помещается в стеклянный сосуд у, содержащий хлористый кальций, для поглощения влажности из воздуха, так что можно ясно видеть все, что совершается в трубке q. Таким образом, охладив трубку q до - 10°, удавалось обратить кислород в жидкость при давлении около 20 атмосфер. Пользуясь испарением сжиженных газов под уменьшенным давлением, Врублевский получал такие температуры:

 

	Температура	Давление
Кислород	- 200°,4	2,0 мм
Азот	- 206°,0	4,2 "
Окись углерода	- 200°,6	4,0 "

Азот и окись углерода при этих температурах замерзают ["Ann. de Chimie et de Phys.", 1884.].

Наиболее новые опыты и исследования над сжижением постоянных газов произведены Амага в Лионе и Дьюаром (Dewar) в Лондоне, при помощи последовательного сильного охлаждения, производимого испарением в разреженном пространстве сжиженных газов, легче переходящим в жидкое состояние. Таким образом, Дьюар под обыкновенным давлением превратил атмосферный воздух в жидкое состояние. В статье Холод искусственный, будут даны указания на примененные им способы.

Сжиженные газы уже начали получать немаловажное техническое значение, так что они производятся на специальных заводах и находятся в продаже. Более всего применяются сжиженный сернистый, SO2, и углекислый, СО 2, газы, тем более, что они получаются легко и в соответственных герметически запертых сосудах хорошо сохраняются даже при перевозке. Углекислый газ в жидком виде применяется не только для получения низких температур, но и для получения воды, насыщенной углекислотою (см. Минеральные воды), для поднятия (давлением) и сохранения пива, для сдавливания металлических отливок при их остывании и т. п.

Н. А. Смирнов. Δ.

www.wikiznanie.ru

Инертные газы в жидком состоянии

    При отсутствии постоянных диполей в обеих молекулах между ними, казалось бы, не должно возникать никаких сил притяжения. Однако известно, что, например, инертные газы, молекулы которых неполярны, при достаточном понижении температуры переходят в жидкое, а затем в твердое состояние. Отсюда следует, что между неполярными одноатомными молекулами все же действуют какие-то силы притяжения. [c.76]     Значения плотности инертных газов в жидком состоянии (при температуре кипения) и их относительные теплопроводности (при 0°С) равны  [c.44]

    Ниже сопоставлены критические температуры инертных газов и те давления, которые необходимы и достаточны для их перевода при этих температурах из газообразного состояния в жидкое, — критические давления  [c.44]

    Какие же вещества являются элементами Первыми правильно установленными элементами были металлы-золото, серебро, медь, олово, железо, платина, свинец, цинк, ртуть, никель, вольфрам, кобальт, И вообще из 105 известных к настоящему времени элементов только 22 не обладают металлическими свойствами. Пять неметаллов (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) были обнаружены в смеси газов, остающейся после удаления из воздуха всего имеющегося в нем азота и кислорода. Химики считали эти благородные газы инертными до 1962 г., когда было показано, что ксенон дает соединения со фтором, наиболее активным в химическом отнощении неметаллом. Другие химически активные неметаллы представляют собой либо газы (например, водород, азот, кислород и хлор), либо хрупкие кристаллические вещества (например, углерод, сера, фосфор, мыщьяк и иод). При обычных условиях лишь один неметаллический элемент-бром-находится в жидком состоянии, [c.271]

    Нами были рассмотрены малоэффективные системы выделения целевых продуктов из парогазовых смесей и их санитарной очистки. ПГС, содержащие иногда и дисперсную фазу, образуются в процессах жидкофазного или парофазного окисления углеводородов кислородом воздуха. Характерной особенностью для них является необходимость выделения незначительных количеств, как правило, конденсирующихся или сублимирующихся соединений из большого объема неконденсирующегося газа. Относительно малые концентрации примесей обусловливают образование жидкой и твердой дисперсной фазы в объеме ПГС. Конденсация пара из инертного газа на охлаждаемой поверхности происходит при одновременных процессах тепло- и массообмена. Соотношением скоростей переноса тепла и массы определяется конденсация пара на поверхности или в объеме, или одновременно на поверхности и в объеме. При малых концентрациях тепло может отводится быстрее, чем подводятся конденсирующиеся компоненты к поверхности, поэтому за счет интенсивного охлаждения ПГС становится насыщенной и даже пересыщенной паром, который в этом состоянии конденсируется в объеме с образованием тумана. По этой причине даже при более низких температурах хладоагента в конденсаторах содержание примесей в отходящих газах не уменьшается. Улавливание же тумана является трудоемкой операцией. [c.7]

    Физические свойства. Физические константы инертных газов приведены в табл. 173. Как установил в 1938 г. П. Л. Капица, в жидком гелии при 2,172° К происходит фазовый переход от одного жидкого состояния к другому. Выше указанной температуры существует Не I, а ниже ее Не II. Последний отличается от первого тем, что его теплопроводность в несколько миллионов раз больше теплопроводности Не I. Помимо этого. Не II теряет всякую вязкость и обнаруживает особое свойство — сверхтекучесть. С помощью Не измеряют температуры ниже 1° К. [c.635]

    Измельчение в атмосфере инертного газа или в жидкой среде производят также и в том случае, когда материалы в тонкодисперсном состоянии могут образовывать с кислородом воздуха взрывчатые смеси. В этих случаях измельчение можно проводить также в аппаратах, где отсутствует возможность искрообразования в рабочей зоне. [c.22]

    Далее, атомно-молекулярная теория утверждает, что все вещества состоят из молекул. Всегда ли верно это утверждение Нет. С одной стороны, многие простые вещества состоят из отдельных атомов. Так, инертные газы не только в газообразном состоянии, но и находясь при определенных условиях (низкие температуры, большие давления) в жидком и твердом состояниях, представляют совокупность слабо взаимодействующих между собой отдельных атомов. Простое вещество алмаз следует рассматривать как одну гигантскую молекулу, состоящую сразу из всех атомов углерода, свя- [c.14]

    В каждом семействе радиоактивных изотопов есть одно газообразное вещество остальные — твердые. Эти газообразные вещества называются актинон, радон и торон. Все они относятся к плеяде 86, следовательно, являются изотопами. Эту серию ныне принято обозначать символом Рп. Строение электронной оболочки у всех них таково 2) 8) 18)32) 18) 8. Следовательно, по строению электронной оболочки —это инертные газы. Так как наружная оболочка у них заполнена до 8, то силы Ван-дер-Ваальса между атомами (инертные газы не образуют молекул) настолько слабы, что переход в жидкое и твердое состояния возможен лишь при очень низкой температуре. [c.59]

    Дисперсионное взаимодействие — наиболее универсальное и проявляется между любыми молекулами. Благодаря ему возможен перевод в жидкое или твердое состояние веществ, состоящих из неполярных молекул, таких как водород, азот, кислород, инертные газы. Энергия этого взаимодействия определяется поляризуемостью молекул. [c.77]

    Случай взаимодействия полярной и неполярной молекул [А, рис. И1-50) отличается от рассмотренного выше только тем, что первоначально в неполярной молекуле возникает индуцированный диполь (Б, рис. П1-50), который затем и взаимодействует с диполем полярной молекулы. Напротив, случай взаимодействия двух неполярных молекул требует уже принципиально иной трактовки. Действительно, при отсутствии постоянных диполей в обеих молекулах между ними, казалось бы, не должно возникать никаких сил взаимного притяжения. Однако известно, что, например, инертные газы при достаточном понижении температуры переходят в жидкое и затем твердое состояние. Отсюда следует, что между их неполярными одноатомными молекулами все же [c.103]

    Сжиженные инертные газы неон, аргон, криптон и ксенон являются простейшими по своим свойствам и типу межатомного взаимодействия жидкостями. Интерес к изучению их структуры связан с необходимостью дальнейшего развития теории жидкого состояния. Для этих веществ теоретические расчеты физических величин можно сделать более количественными, чем для других жидкостей. Притяжение атомов у сжиженных инертных газов описывается дисперсионными силами Ван-дер-Ваальса. Эти силы имеют квантовую природу. Своим существованием они обязаны нулевой колебательной энергии атомов. Не будь ее, нельзя было бы осуществить сжижение инертных газов, не существовало бы в природе парафинов, полимеров и многих других веществ с неполярными молекулами. Предпосылкой для появления дисперсионных сил является динамическая поляризуемость атомов и молекул, возникновение у них мгновенных диполей благодаря вращению электронов вокруг ядра. Электрическое поле такого диполя одной молекулы индуцирует дипольный момент в окружающих молекулах, что и приводит к появлению сил притяжения. [c.152]

    Притяжение атомов сжиженных инертных газов целиком определяется слабыми силами, а именно силами Ван-дер-Ваальса, которые уменьшаются обратно пропорционально седьмой степени расстояния между молекулами. Для сравнения укажем, что силы притяжения между ионами убывают более медленно обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Именно слабым взаимодействием атомов объясняется то, что при атмосферном давлении неон, аргон, криптон и ксенон находятся в жидком состоянии при очень низкой температуре. Температурный интервал существования жидкой фазы этих элементов не превышает 4°С (табл. 13). [c.156]

    Стабильность и сферическая симметрия электронных оболочек атомов инертных газов предопределяют образование кубической гранецентрированной решетки при переходе в твердое состояние. Структура этих элементов в жидком состоянии исследовалась методом дифракции рентгеновского излучения и нейтронов. [c.156]

    ЧТО между атомами гелия, неона, аргона, криптона и ксенона действуют слабые дисперсионные силы притяжения, картина дифракции рентгеновского излучения и нейтронов фиксирует наличие ближнего порядка в жидком состоянии этих элементов. Область ближней упорядоченности простирается на несколько межатомных расстояний. Характерно, что в случае сжиженных газов последовательность максимумов интенсивности рассеяния и их ширина на половине высоты почти такие же, как и для типичных металлов. Это наводит на мысль, что сжиженные инертные газы структурно подобны типичным жидким металлам. [c.166]

    Ионизационный потенциал гелия особенно высок (24,58 эв) и превышает почти в три раза потенциал бериллия (9,32 эв) разница свойств этих элементов еще более выражена, чем у водорода и лития, но это не должно мешать размещению их в одной и той же второй группе. Атомы щелочноземельных металлов и металлов подгруппы цинка имеют пару внешних 5-электронов и в нормальном состоянии нуль-валентны так же, как и гелий возбуждение, необходимое для разрушения электронной пары, для них велико и снижает суммарный тепловой эффект образования химических соединений металлов второй группы особенно это заметно на соединениях атомов ртути с их особенно большими потенциалами ионизации (10,43А) и возбуждения, что влечет за собой жидкое состояние ртути при обычных условиях и ее летучесть. Можно предполагать, что эка-ртуть в случае превышения ее ионизационного потенциала по сравнению с потенциалом ртути будет при комнатной температуре еще ближе к газообразному состоянию и, возможно, будет до известной степени походить по своим свойствам на инертные одноатомные газы. [c.39]

    Газообразны при обычных условиях только Н, Ы, О, Р, С1 и инертные газы, т. е. элементы, расположенные в верхней и правой части периодической системы. Жидкими являются при обычных условиях Вг и Н . Вследствие легко наступающего переохлаждения в жидком состоянии нередко сохраняются также Сз (т. пл. 4-28 °С) и Оа (+30 °С). Остальные элементы при обычных условиях твердые. [c.468]

    Воздух переводят в жидкое состояние, а затем от него отделяют азот испарением от менее летучего кислорода (темп. кип. азота — 195,8° С, кислорода — 183° С). Получаемый таким образом азот содержит примеси инертных газов (преимущественно аргона). [c.236]

    Жидкофазные реакции окисления охватывают процессы, при которых исходное сырье, промежуточные и окончательные продукты реакции находятся в виде жидкой фазы. Кислород или содержащий кислород газ подается в жидкую фазу, в которой протекает реакция между растворенным кислородом и молекулами исходного вещества. Газообразные продукты разложения, непрореагировавший кислород и инертные газы выводятся из системы в парофазном состоянии. [c.209]

    Все атомы в той или мной степени притягиваются друг к другу, вот почему даже гелий при достаточно низкой температуре переходит в жидкое состояние. Эти так называемые вандерваальсовы силы очень короткодействующие. Они обусловлены электростатическим притяжением отрицательно заряженных электронов одного атома положительно заряженным ядром другого. Поскольку ядра атомов экранированы окружающими электронами, эти силы неодинаковы и весьма невелики. Например, растворение газа метана (СН4) в инертном углеводородном растворителе сопровождается небольшим уменьшением энтальпии (ДЯ = —2,0 кДж-моль ) это уменьшение характеризует вандерваальсовы силы притяжения между четырьмя атомами водорода метана и атомами растворителя [2] . [c.244]

    Дистилляция смеси взаимно нерастворимых компонентов. Она применяется, когда необходима очистка термолабильных веществ, разлагающихся при кипении под атмосферным давлением, от содержащихся в них высококипящих, практически нелетучих (смолистых и др.) примесей. Для понижения рабочей температуры, наряду с дистилляцией под вакуумом и с инертным газом, возможно добавление к целевому веществу компонента, не смешивающегося с ним в жидком состоянии, например воды к углеводородам с относительно высокой молярной массой. Разумеется, на практике могут встретиться и исходные смеси, состоящие из взаимно нерастворимых компонентов. [c.1007]

    Валентно насыщенные газовые молекулы (КНд, СО2,1, или атомы инертных газов) взаимодействуют между собой. Это проявляется хотя бы в том, что при их сближении в результате повышения давления и при снижении их скорости в результате понижения температуры все газы переходят в конденсированное состояние жидкое или твердое. При умеренных давлениях взаимное притяжение молекул сказывается также в повышенной сжимаемости газов по сравнению с рассчитанной по уравнению идеальных газов. Об отталкивании молекул свидетельствует то, что, начиная с определенного предела при очень высоких давлениях, сжимаемость газов становится меньше рассчитанной по уравнению идеальных газов. Поскольку первое уравнение состояния газов, учитывающее эти факты, было предложено голландским физи-ко-химиком Ван-дер-Ваальсом, межмолекулярным силам было присвоено его имя. [c.275]

    Классификация способов получения простых веществ. Если подразделить способы производства простых веществ в соответ химическими свойствами, то получится схема, представленная в табл. 3.14. Замечательным примером технологического про цесса, не сопровождающегося химическими превращениями является способ разделения жидкого воздуха на азот, кислород и инертные газы путем перегонки. Процессы, включающие химические реакции, согласно общей классификации, учитывающей характер этих реакций, можно разбить на три класса восстановление, окисление и пиролитическое разложение (пи ролиз). Большую часть простых веществ получают с помощьк> реакций восстановления. Дальнейшая более детальная класси фикация позволяет распределить эти процессы по подклассам 2.1—2.5. Обычно большинство металлов встречается в виде ка тионов, да и многие неметаллы (за исключением галогенов) имеют положительные степени окисления, поэтому в результате передачи им электронов в процессе восстановления достигается нулевая степень окисления. [c.138]

    Серная кислота, олеум и хлорсульфоновая кислота обычно применяются в избытке, выполняя одновременно роль дешевых низковязких растворителей для образующ ихся сульфокислот (или сульфонилхлорида). Серный ангидрид может применяться непосредственно в виде жидкости (как она выпускается на рынок) или она может быть легко переведена в парообразное состояние (температура кипения 44,8°) и перед введением в сульфуратор возможно ее разбавление инертным газом. Жидкая двуокись серы — превосходный инертный растворитель при сульфировании бензола серным ангидридом [17, 42, б4] или хлорсульфоновой кислотой [86], а также она может быть реакционной средой при сульфировании додецилбензола 20%-ным олеумом [14]. При производстве сульфонил-хлоридов (с хлорсульфоновой кислотой) в промышленности растворители но применяются в лабораторной практике в некоторых случаях применяется хлороформ в качестве реакционной среды [54]. Серный ангидрид смешивается с жидкой двуокисью серы, а также с такими хлорированными органическими растворителями, как тетрахлорэтилен, четыреххлористый углерод и трихлорфторметан. Высокая реакционная способность серного ангидрида может быть смягчена введением его в комплексе с большим числом разнообразных веществ. Эти комплексы по своей реакционной способности располагаются в ряд в зависимости от природы исходного вещества, взятого для получения комплекса. [c.518]

    Инертный газ нагревается в печи а смешивается с парами масла перед входом в реакционную камеру. Загружаемое сырье проходит через теплообменник и затеи черев верх ректификатора прохолвт в верхнюю часть скруббера. Здесь оно частично испаряется и аатем в испарителе пере одит в парообразно состояние полностью. По выходе на испарителя пары смешиваются с нагретым газом и попадают н реакционную камеру. Смесь газа, паров и жидкого топлива проходит в скруббер. Тяже.ые масла, пройдя через теплообменник, удаляются- Бензин и газ проходят ректификатор, конденсатор и аккумулятор. Газ сжимается компрессором и после отделения бензина попадает в печь [c.300]

    Основным прибором в газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) является колонка — металлическая или стеклянная трубка диаметром несколько миллиметров и длиной несколько метров. Колонка заполнена пористым материалом, пропитанным жидкостью (жидкой фазой). Исследуемое вещество в газообразном или в жидком состоянии вводят в доток инертного газа-носителя, обычно азота, гелия или водорода, и пропускают через колонку, нагретую до определенной температуры. Компоненты анализируемой смеси обладают различной растворимостью в жидкой фазе и поэтому выходят с другого конца трубки неодновременно. Многократно адсорбируясь и десорбируясь с поверхности носителя, они находятся в колонке строго определенное для каждого из них время. Этот период называют временем удерживания, и его регистрируют специальным детектором. [c.84]

    Хотя эти два фактора имеют большое значение при оценке ван-дер-ваальсовых сил, ни один из них не может быть использован для объяснения твердого или жидкого состояний таких веществ, как инертные газы Нг, I2, N3, СН4 и т. п. [c.185]

    Силы Ван-дер-Ваальса проявляются между незаряженными атомами и молекулами. Так, инертные газы, атомы которых не способны к образованию ионных или ковалентных связей, все же могут быть сконденсированы в жидкое или твердое состояние. Силы Ван-дер-Ва-альса также проявляются в том, что поведение всех газов при понижении температуры и повышении давления отклоняются от идеальности. Происхождение этих сил обусловлено тем, что даже вблизи абсолютного нуля [c.157]

    К п получают в динасоаых камерных печах, отличающихся от обычных коксовых камер высокой герметизацией кладки, более низким расположением линии обогрева простенков по отношению к своду, большими размерами газоотводящих отверстий, устройствами для загрузки пека, подачи пара и газов для удаления графита из камер и др Высокоплавкий (т размягч 135-150°С) пек порционно или непрерывно загружают в печи в нагретом (жидком) состоянии При нагр пека до 450-550 °С происходят дистилляция легкокипящих фракций, разложение осн массы пека с образованием газообразных продуктов и тяжелых углеродсодержащих остатков, затвердевание их и образование т наз полукокса При его дальнейшем нагревании выше 550 °С выделяются остаточные летучие а-аа (гл обр Hj), что приводит к образованию в массе кокса усадочных трещин Процесс заканчивается, когда т-ра а центре коксового пирога достигает 900-1000 С, при этом прекращается усадка и кокс отходит от стенок печи Летучие продукты коксования в виде парогазовой смеси отводятся а газосборник, где охлаждаются Конденсат-т наз коксопековая смола, к-рая под действием воздуха снова превращ в кам -уг пек Г аз после очистки используется, напр, для обогрева коксовых печей Раскаленный кокс выталкивается из печи и затем тушится (обычно водой, реже инертным газом, напр Nj) так же, как кам -уг кокс Для получения К п применяют также метод замедленного коксования кам -уг пека а необогреааемых камерах [c.425]

    Химические свойства метилена зависят от условий синтеза реагента, нз которого образуется метилен длины волны используемого света проводится ли реакция в жидкой или газовой фазе, и если в газовой фазе, то в присутствии инертного газа (азота, аргона и двуокиси углерода) или не такого уж инертного газа, кислорода. Ситуация очень сложная и не всегда соответствует точной интерпретации фактов. В общем можно представить два типа метилена состояние с высокой энергией, высокой реакционной способностью и низкой селективностью состояние с низкой энергией, более низкой реакционной способностью и большей селективностью. Согласно одной точке зрения (той, которая более принята), два типа метиленов являются просто синглетным и триплетным метиленом соответственно согласно другой точке зрения, свойства метилена определяются не его спПновым состоянием, а тем, насколько он горячий . [c.134]

    При подходящих условиях температуры и давления в жидкое и твердое состояние можно перевести все элементы, включая инертные газы, и все соединения, в том числе и состоящие из неполярных молекул (СН4, ССЦ и т.д.). Существование универсального притяжения между всеми атомами и молекулами привело Ван-дер-Ваальса к включению в свое уравнение состояния величины а/У2. Кисом (Кеезот) вычислил среднюю энергию взаимодействия молекул с постоянным днпольным моментом ( л), находящихся на расстоянии г друг от друга  [c.362]

    Газовая хроматография представляет собой метод разделения, а также качественного и количественного определения летучих веществ. Пробу, вводимую в газовый хроматограф, переводят в летучее состояние (если она уже не находилась в нем) и вводят в поток инертного газа (газа-носителя), текущего с постоянной скоростью через трубку с насадкой (колонку). Наиболее часто (газожидкостная хроматографйя) насадка представляет собой твердый носитель с частицами примерно одинакового размера, покрытый слоем неподвижной жидкой фазы. Компоненты пробы распределяются между газовой и жидкой фазами и движутся в колонке с разными скоростями, главным образом за счет того, что они имеют разные значения коэффициента распределения. По выходе компонентов из колонки они попадают в детектор, сигнал которого регистрируется самописцем. Компоненты, которые не разделяются на данной колонке, часто удается разделить на другой колонке с другой жидкой фазой. Насадка может представлять собой и твердый адсорбент (газоадсорбционная хроматография) без жидкой фазы. [c.419]

    На установках, в технологической схеме которых есть аппараты, заполненные катализаторами, цеолитами и другими адсорбентами, после прекращения подачи сырья необходимо провести регенерацию катализаторов и адсорбентов. Катализаторы гидроочиетки подвергают пассивации. Цеолиты, насыщенные сернистыми соединениями, при контакте с кислородом воздуха способны к самовозгоранию аналогично пирофорным соединениям. Поэтому отработанные цеолиты и пирофорные соединения следует держать во влажном состоянии или в среде инертного газа. После прекращения циркуляции необходимо откачать или передавить остатки жидких нефтепродуктов в емкости некондиции. Эту операцию следует выполнять по определенным схемам, чтобы максимально утилизировать нефтепродукты и реагенты, не допуская сброса их в канализацию. [c.351]

    Диффузионный мембранный метод в системе жидкость- твердое тело - газ получил название исиарение через мембрану или первапорация. Метод основан на селективной проницаемости некоторых материалов для различных компонентов жидких смесей. Явление селективной проницаемости впервые обнаружено на каучуковых мембранах для смесей углеводород - спирт. От.чичи-тельной особенностью процесса мембранного испарения от других мембранных процессов является переход проникающих через мембрану веществ из жидкого состояния в парообразное, для чего требуется подвод к системе энергии, 1Ю меньшей мере равной теплоте испарения пермеата. Из этого следует, что испарение через мембрану может быть использовано практически лишь тогда, когда селективность переноса гораздо выше, чем при простом испарении, в частности, для разделения азеотропных и близко кипящих смесей. Движущей силой процесса мембранного испарения является разность химических потенциалов по обе стороны мембраны. Длл поддержания химического потенциала на достаточно высоком уровне необходимо предотвратить конденсацию иермеата на поверхности мембраны со стороны пара. Это достигается непрерывным отводом пара, обдувом инертным газом или вакуумированием. [c.217]

chem21.info

---

• 
  Газ 6611 технические характеристики
• 
  Газель бизнес фермер 4х4
• 
  Газ 330253 технические характеристики
• 
  Какой газ используется в автомобилях в качестве топлива
• 
  Установка фаз газораспределения
• 
  Технические характеристики газель с двигателем 40620d
• 
  Сцепление газ 66
• 
  Расход топлива газ 2752 соболь
• 
  Расход бензина 405 двигатель газель
• 
  Газ топливный состав
• 
  Соболь газ комби