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低温工质的种类? 《低温工质的种类》--空气的性质 关键字:低温工质的种类 空气及其组成气体的性质   1空气   空气是一种多组分混合气体,其主要组分是氧、氮、氩、二氧化碳,还有微量的稀有气体(氖、氦、氪、氙)、甲烷及其它碳[wiki]氢[/wiki]化合物、氢、臭氧等。此外,空气中还有量少而不定的水蒸气及灰尘等。    在地球表面,干燥空气的组成列于表7-2中。    若不考虑水蒸气、二氧化碳和各种碳氢化合物,则地面至100km高度的空气平均组成保持恒定值。在25km高空臭氧的含量有所增加。在更高的高空,空气的组成随高度而变,且明显地同每天的时间及太阳活动有关。    常温下的空气是无色无味的气体,液态空气则是一种易流动的浅**液体。一般当空气被液化时二氧化碳已经清除掉,因而液态空气的组成是20.95%氧,78.12%氮和0.93%氩,其它组分含量甚微,可以略而不计。    空气作为混合气体,在定压下冷凝时温度连续降低,如在标准大气压(101.3kpa)下,空气于81.7k([wiki]露点[/wiki])开始冷凝,温度降低到78.9k([wiki]泡点[/wiki])时全部转变为饱和液体。这是由于高[wiki]沸点[/wiki]组分(氧、氩)开始冷凝较多,而低沸点组分(氧)到过程终了才较多地冷凝。 表7-1 常用低温工质的基本性质 表7-2 干燥空气的组成    液态空气作为混合液,在定压蒸发时蒸发温度也是连续变化的。随着蒸发过程的进行,因低沸点组分氮较多地蒸发,混合液组成发生变化,致使液体的高组分氧含量相应地增加,所以沸点也就相应提高。    液态空气具有较低的沸点和凝固温度(约为60.15k),可以用作冷却剂。通过减压(抽真空)的方法,还可以将其沸点温度降低到65k左右。但是这种操作是危险的,因为蒸发会使剩余液体中氧的浓度增加,在减压用的真空泵里引起[wiki]爆炸[/wiki]。   2. 氮和氧   氮是一种无色无味的气体,比空气稍轻,难溶于水。因氮的化学性质不活泼,在通常情况下很难与其它元素直接化合,故可用作保护气体;但在高温下,氮能够同氢、氧及某些金属发生化学反应。氮无毒,又不能磁化,其沸点比空气低,所以液氮是低温研究中最常用的安全冷却剂,但需当心窒息。液氮也用于氢、氦液化装置中,作为预冷。液氮应小心储存,避免同碳氢化合物长时间的接触,以防止碳氢化合物过量溶于其中而引起爆炸。   液氮的蒸发温度为77.36k。在标准大气压下,液氮冷却到63.2k时转变成无色透明的结晶体。液氮的沸点和凝固点之间的温差不到15k,因而在用真空泵减压时容易使其固化。因固态氮的密度比液氮大,所以沉降在底部。在大约35.6k时,固态氮产生同素异形转变,并伴随比热容的增大。转化热约为8.2kj/kg。   氧是一种无色无味的气体,标准状态下的密度是1.430kg/m3,比空气略重。氧较难溶解于水。氧的化学性质非常活泼,它能与很多物质(单质和化合物)发生化学反应,同时放出热量;反应剧烈时还会燃烧发光。   在标准大气压下,氧在90.188k时变为易于流动的淡蓝色液体;在54.4k时凝固成淡蓝色的固体结晶。液氧和固态氧的淡蓝色是含有少量的氧聚合物o4而引起的。   虽然氧的沸点比氮几乎高13k,可是它的凝固点却比氮低约9k。固态氧的密度大,因此在液氧中下沉。在43.80k和23.89k时,固态氧发生同素异形转变,并伴随有转化热。在40.80k时转化热超过溶化热,约为23.2kj/kg;在23.89k时转化热只有2.93kj/kg。   氧与其它大多数气体的显著不同在于具有强的顺磁性,且某些气态的氧化合物(如一氧化氮)也有顺磁性。氧的这一特性已被利用来制作氧磁性分析仪,根据磁化率的变化可以测出抗磁性气体混合物中所含微量氧的浓度。   由于氧的化学活性很强,是一种强氧化剂,所以氧同碳氢化合物混合是很危险的,液氧中存在碳氢化合物结晶体已不止一次引起过严重的爆炸事故。因此,液氧必须严格避免同各种油脂、润滑油、炭、木材、沥青、纺织物品接触。   3. 氩、氖、氪和氙   空气中含有氩、氖、氦、氪、氙等稀有气体。氩是一种无色无味的气体;不燃烧,也不助燃;化学性质很稳定,一般状态下不生成化合物,没有毒性。空气是一种多组分混合气体,其主要组分是氧、氮、氩、二氧化碳,还有微量的稀有气体(氖、氦、氪、氙)、甲烷及其它碳氢化合物、氢、臭氧等。此外,空气中还有量少而不定的水蒸气及灰尘等。   常温下的空气是无色无味的气体,液态空气则是一种易流动的浅**液体。一般当空气被液化时二氧化碳已经清除掉,因而液态空气的组成是20.95%氧,78.12%氮和0.93%氩,其它组分含量甚微,可以略而不计。 《低温工质的种类》--物质的集态变化 关键字:低温工质的种类 物质的集态变化   实际气体除了p-v-t关系在定量上与理想气体状态方程有较大的偏差以外,在一定条件下将发生集态的变化(或称相变),转变成液态或者固态,是实际气体的一个很重要的性质。 图7-6 实际气体p-v-t 关系   图7-6表示在p-v图上的临界点c、饱和液态线、饱和蒸气线以及一组定温线簇。   压力低于临界压力时,通过冷却或加热,工质会凝结或气化。在凝结或气化过程中,物质呈现为蒸气和液体两相平衡共存的混合物。物质处于不同的相且能平衡共存的状态称为饱和状态。一种物质,在一定温度下达到饱和状态时,总是处于确定的压力,这个压力称为对应于该温度的饱和压力,用符号ps表示;反过来说也是一样,物质在一定压力下达到饱和时总是处于确定的温度,这个温度称为对应于该压力的饱和温度,用符号ts表示。   液体在气化过程中,由于容积膨胀,增加了内位能和对外作了膨胀功,因此要吸收一定量的热。1kg饱和液体全部转变为饱和蒸气在气化过程中吸收的热量称为气化[wiki]潜热[/wiki],用符号表示。按照热力学第一和第二定律,与饱和液及饱和蒸汽的各种状态参数有如下关系                =(u″-u′)+ps(v″-v′)                =h″-h′=t(s″-s′)            (8-11) 式中u′、v′、h′及s′分别表示饱和液的比内能、比体积、比焓及比熵;u″、v″、h″及s″分别表示饱和蒸气的比内能、比体积、比焓及比熵;ps及ts是气化时的饱和压力及饱和温度。气化潜热的数值与气化时的温度(或压力)有关。   在较低温度下(低于三相点温度ttp),气体达到饱和时直接转变为固相,这个过程称为固化;固态达到饱和时直接转变为气体,称为升华。液体在定压下冷却,还将达到饱和而转变成固态,这个过程称为凝固;它的逆过程,固体达到饱和而转变为液体叫做熔解。升华和熔解过程的情况和气化过程是相似的:过程中物质呈现为不同的相平衡共存的混合物;它们也都在相对应的饱和压力及饱和温度下发生;升华和熔解过程也要吸收一定量的热量,分别称为升华潜热和熔解潜热,它们也都有如式(8-11)的关系式。但是,升华和熔解过程的上界线(饱和蒸气线及饱和液线)和下界线(饱和固态线)没有发现有交点,也就是说没有发现临界点,这是它们不同于气化过程的地方。   一般习惯用p-t图表示物质的相图,如图8-7所示。在p-v图oc线表示了气化时饱和压力与温度的函数关系,称为气化线。气化线上方端点c是临界点。曲线oa和ob分别称为升华线和熔解线。气化线、升华线和熔解线统称为饱和曲线,它们相交于一点o。在o点固、液、气三相都处于饱和状态,是物质能够处于固、液、气三相平衡共存的唯一的状态点,称为三相点。每种物质的三相点有确定的温度ttp和压力ppt数值。 《低温工质的种类》--氦的性质 关键字:低温工质的种类 氦 的 性 质查看更多
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简介
职业:山东鑫淼化工有限公司 - 设备工程师
学校:泉州师范学院 - 化学与生命科学学院
地区:四川省
个人简介:攻克科学堡垒,就像打仗一样,总会有人牺牲,有人受伤,我要为科学而献身。查看更多
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