Powietrze
Powietrze(łac.aer) –mieszaninagazówiaerozoliskładająca się naatmosferę ziemską.Pojęcie jest stosowane przede wszystkim w odniesieniu do tej części powłoki gazowej, której chemiczny skład jest wyrównany wskutekcyrkulacji gazówwtroposferze(zob.homosfera,warstwa o grubości do 100 km), bywa jednak odnoszone również do wszystkich sferziemskiej atmosfery,o różnym składzie chemicznym i właściwościach fizycznych[1][2][3].
W przednaukowejfilozofii przyrody,w klasycznej koncepcjiEmpedoklesa,rozwiniętej następnie przezArystotelesa,powietrze było uważane za jeden z czterechżywiołów[4].
Właściwości fizyczne powietrza
[edytuj|edytuj kod]Powietrze jest bezbarwne, bez smaku, słabo rozpuszczalne w wodzie. Skroplone powietrze jest bladoniebieskie.Gęstość powietrzazależy od ciśnienia, temperatury oraz składu; dla suchego powietrza, przy ciśnieniu atmosferycznym, na poziomie morza, w temperaturze 20 °C wynosi około 1,2 kg/m³. Temperatura topnienia zestalonego powietrza wynosi około −213 °C, a temperatura wrzenia około −191 °C.
Skład powietrza
[edytuj|edytuj kod]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7a/Atmosphere_gas_proportions.svg/220px-Atmosphere_gas_proportions.svg.png)
Skład mieszaniny gazów, występujących w najniższej częściziemskiej atmosfery,zmieniał się whistorii Ziemiw bardzo szerokim zakresie (np.zmiany stężeniaCO2). Atmosfera zawierająca tlen („trzecia atmosfera” w ewolucji Ziemi, „powietrze” ) powstawała stopniowo, po osiągnięciuewolucyjnegosukcesu przez organizmyfotosyntetyzujące.W kolejnychepokach geologicznychstężenia głównych składników powietrza wahały się, co bywało zarówno skutkiem, jak i przyczyną zmianklimatu(sprzężenia zwrotne)[5].Współcześnie zawartość głównych składników powietrza zmienia się w niewielkim stopniu – zwane są one składnikami stałymi; zawartość niektórych składników zmienia się – zwane są one składnikami zmiennymi.
Składnik | % | ppm |
---|---|---|
azot | 78,084 | 780 840 |
tlen | 20,946 | 209 460 |
argon | 0,934 | 9340 |
dwutlenek węgla[7] | 0,0411 | 411 |
neon | 0,00181 | 18,18 |
hel | 0,00052 | 5,24 |
metan | 0,00017 | 1,70 |
krypton | 0,00011 | 1,14 |
wodór | 0,00005 | 0,50 |
ksenon | 0,000008 | 0,087 |
Zawartość dwutlenku węgla wykazuje zmienność (patrz:dwutlenek węgla w atmosferze Ziemi). Jest monitorowana m.in. przezMauna Loa Observatory[8].
Ponadto powietrze zawieraparę wodną,przy czym jej zawartość silnie zmienia się z wysokością nad powierzchnią Ziemi, czasem, temperaturą, nasłonecznieniem itd. Przy powierzchni waha się w granicach 0,5–4,0%.
Inne składniki zmienne:
- (różne, w zależności od położenia geograficznego, rozwoju przemysłu (głównie ciężkiego), pory roku i innych sytuacji, np. erupcjiwulkanu)
- tlenek diazotu– 0,3 ppm
- ozon– zmiennie do 0,07 ppm
- dwutlenek siarki– silnie zmienny, zależny od zanieczyszczeń przemysłowych
Zawiesiny
- składniki mineralne:pył,sadza
- składniki organiczne:drobnoustroje,zarodniki roślin
Suche powietrze ma średniąmasę molową28,97g/mol.
Wilgotność
[edytuj|edytuj kod]Powietrze zawiera różną, zależną od warunków otoczenia, ilość pary wodnej. Zawartośćpary wodnejw powietrzu jest zależna od wielu czynników i zmienia się w zakresie 0–4%.
Do oceny stopnia wilgotności powietrza stosuje się dwie wielkości:
- wilgotność bezwzględną,określającą ilość wody w gramach zawartej w 1 m³ powietrza, przy określonym jego ciśnieniu i temperaturze (zwykle są towarunki normalnefizyczne lub techniczne);
- wilgotność względną,określającą stosunek ilości pary wodnej zawartej w 1 m³ powietrza, przy określonym ciśnieniu i temperaturze, do ilości pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze i ciśnieniu powietrza. Stosunek ten podaje się w procentach lub w postaci ułamka.
Powietrze w technice
[edytuj|edytuj kod]Sprężone powietrze wykorzystywane jest jako nośnik energii. Wpneumatyceprzygotowanie sprężonego powietrza, realizowane w specjalnych urządzeniach (elementach), polega na:
- usunięciu z niego zanieczyszczeń,
- redukcji ciśnienia do wymaganego poziomu,
- wprowadzeniu czynnika smarnego (dla mechanizmów, które tego wymagają).
Powietrze oczyszczone powinno charakteryzować się:
- brakiem wody w postaci kropel; woda w postaci pary jest dopuszczalna, gdypunkt rosywystępuje przy temperaturze niższej o 5–10 °C od najniższej temperatury pracy układu napędowego;
- zanieczyszczeniami mechanicznymi poniżej 5mikrometrów,przy udziale wagowym do 0,7 mg/m³ w warunkach normalnych fizycznych;
- niewystępowaniem olejów oraz innych cieczy w postaci kropel. Konstruktor i użytkownik urządzeń pneumatycznych, znając najniższe temperatury w nich występujące, powinien ocenić, czy przy danej wilgotności powietrza zasilającego może wystąpić szkodliwe skraplanie się wody zawartej w postaci pary w sprężonym powietrzu (tzn. czy zostanie osiągniętypunkt rosy).
Aby zapewnić prawidłową pracę urządzeń pneumatycznych, należy tak osuszać zasilające je powietrze, żeby jego wilgotność względna w najniższej temperaturze pracy nie przekroczyła 80%. Powietrze opuszczające stacjękompresorowąma zwykle temperaturę o 10–15 °C wyższą od temperatury otoczenia. Podczas stygnięcia powietrza w instalacji pneumatycznej następuje skroplenie się pary wodnej. Aby skroplona woda nie dostawała się do instalacji sprężonego powietrza, stosuje się urządzenia osuszające sprężone powietrze.
Zobacz też
[edytuj|edytuj kod]Przypisy
[edytuj|edytuj kod]- ↑powietrze,[w:]Encyklopedia PWN[online], Wydawnictwo Naukowe PWN[dostęp 2012-04-29].
- ↑atmosfera ziemska,[w:]Encyklopedia PWN[online], Wydawnictwo Naukowe PWN[dostęp 2012-04-29].
- ↑Powietrze dostępne np. w butlach ciśnieniowych jako preparat chemiczny „powietrze syntetyczne” zawiera 20% tlenu i 80% azotu; zob.Powietrze syntetyczne.[w:]Karta preparatu chemicznego[on-line]. www.linde-gaz.pl, 2007-12-18. [dostęp 2012-06-17].(pol.).
- ↑Giovanni Reale:Historia filozofii starożytnej.T. 1. Lublin: Wydawnictwo KUL, 1994, s. 172.
- ↑Tjeerd H. van Andel:Nowe spojrzenie na starą planetę. Zmienne oblicze Ziemi.Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997.
- ↑Systemy ochrony powietrza,M. Mazur, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków.
- ↑Trends in Atmospheric Carbon Dioxide.[w:]NOAA Research News[on-line]. The Office of Oceanic and Atmospheric Research (OAR), 2019-05-06. [dostęp 2019-05-24].(ang.).
- ↑Mauna Loa Observatory.[w:]Earth System Research Laboratory (ESRL), Global Monitoring Division; National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)[on-line]. NOAA. [dostęp 2019-03-02].(ang.).
Linki zewnętrzne
[edytuj|edytuj kod]Dan Quinn,How heavy is air?,kanał TED-Ed naYouTube,7 lipca 2014 [dostęp 2024-08-30].