Powietrze
Powietrze (łac. āēr) – mieszanina gazów i aerozoli składająca się na atmosferę ziemską. Pojęcie jest stosowane przede wszystkim w odniesieniu do tej części powłoki gazowej, której chemiczny skład jest wyrównany wskutek cyrkulacji gazów w troposferze (zob. homosfera, warstwa o grubości do 100 km), bywa jednak odnoszone również do wszystkich sfer ziemskiej atmosfery, o różnym składzie chemicznym i właściwościach fizycznych[1][2][3].
Spis treści |
Właściwości fizyczne powietrza [edytuj]
Powietrze jest bezbarwne, bez smaku, słabo rozpuszczalne w wodzie. Skroplone powietrze jest bladoniebieskie. Gęstość powietrza zależy od ciśnienia, temperatury oraz składu; dla suchego powietrza, przy ciśnieniu atmosferycznym, na poziomie morza, w temperaturze 20 °C wynosi 1,2 kg/m³. Temperatura topnienia zestalonego powietrza wynosi około −213 °C, a temperatura wrzenia około −191 °C.
Skład powietrza [edytuj]
Skład mieszaniny gazów, występujących w najniższej części ziemskiej atmosfery, zmieniał się w historii Ziemi w bardzo szerokim zakresie. Atmosfera zawierająca tlen („trzecia atmosfera” w ewolucji Ziemi, „powietrze”) powstawała stopniowo, po osiągnięciu ewolucyjnego sukcesu przez organizmy fotosyntetyzujące. W kolejnych epokach geologicznych stężenia głównych składników powietrza wahały się, co bywało zarówno skutkiem, jak i przyczyną zmian klimatu (sprzężenia zwrotne)[4]. 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 | 0,0360 | 360 |
| 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 pewną zmienność.
Ponadto powietrze zawiera parę wodną, przy czym jej zawartość silnie zmienia się z wysokością nad powierzchnią Ziemi, z 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 (głownie ciężkiego), pory roku i innych sytuacji, np. erupcji wulkanu)
- podtlenek azotu – 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 średnią masę molową 28,97 g/mol.
Wilgotność [edytuj]
Powietrze zawiera różną, zależną od warunków otoczenia, ilość pary wodnej. Zawartość pary wodnej w 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 to warunki normalne fizyczne 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]
Sprężone powietrze wykorzystywane jest jako nośnik energii. W pneumatyce przygotowanie 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, gdy punkt rosy występuje przy temperaturze niższej o 5–10 °C od najniższej temperatury pracy układu napędowego;
- zanieczyszczeniami mechanicznymi poniżej 5 mikrometrów, 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 osiągnięty punkt 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 stację kompresorową ma 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]
Przypisy
- ↑ Powietrze (pol.). W: Encyklopedia.pwn.pl [on-line]. [dostęp 2012-04-29].
- ↑ Atmosfera ziemska (pol.). W: encyklopedia.pwn.pl [on-line]. encyklopedia.pwn.pl. [dostęp 2012-04-29].
- ↑ Powietrze dostępne np. w butlach ciśnieniowych jako preparat chemiczny „powietrze syntetyczne” zawiera 20 % tlenu i 80 % azotu; zob. Powietrze syntetyczne (pol.). W: Karta preparatu chemicznego [on-line]. www.linde-gaz.pl, 18.12.2007. [dostęp 2012-06-17].
- ↑ 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
