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1、空氣及其組成氣體的性質(zhì)
1空氣
空氣是一種多組分混合氣體,其主要組分是氧、氮、氬、二氧化碳,還有微量的稀有氣體（氖、氦、氪、氙）、甲烷及其它碳氫化合物、氫、臭氧等.此外,空氣中還有量少而不定的水蒸氣及灰塵等.
在地球表面,干燥空氣的組成列于表7－2中.
若不考慮水蒸氣、二氧化碳和各種碳氫化合物,則地面至100km高度的空氣平均組成保持恒定值.在25km高空臭氧的含量有所增加.在更高的高空,空氣的組成隨高度而變,且明顯地同每天的時間及太陽活動有關(guān).
常溫下的空氣是無色無味的氣體,液態(tài)空氣則是一種易流動的淺黃色液體.一般當(dāng)空氣被液化時二氧化碳已經(jīng)清除掉,因而液態(tài)空氣的組成是20.95%氧,78.12%氮和0.93％氬,其它組分含量甚微,可以略而不計.
空氣作為混合氣體,在定壓下冷凝時溫度連續(xù)降低,如在標準大氣壓（101.3KPa）下,空氣于81.7K（露點）開始冷凝,溫度降低到78.9K（泡點）時全部轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡鸵后w.這是由于高沸點組分（氧、氬）開始冷凝較多,而低沸點組分（氧）到過程終了才較多地冷凝.
表7－1 常用低溫工質(zhì)的基本性質(zhì)
表7－2 干燥空氣的組成
液態(tài)空氣作為混合液,在定壓蒸發(fā)時蒸發(fā)溫度也是連續(xù)變化的.隨著蒸發(fā)過程的進行,因低沸點組分氮較多地蒸發(fā),混合液組成發(fā)生變化,致使液體的高組分氧含量相應(yīng)地增加,所以沸點也就相應(yīng)提高.
液態(tài)空氣具有較低的沸點和凝固溫度（約為60.15K）,可以用作冷卻劑.通過減壓（抽真空）的方法,還可以將其沸點溫度降低到65K左右.但是這種操作是危險的,因為蒸發(fā)會使剩余液體中氧的濃度增加,在減壓用的真空泵里引起爆炸.
2. 氮和氧
氮是一種無色無味的氣體,比空氣稍輕,難溶于水.因氮的化學(xué)性質(zhì)不活潑,在通常情況下很難與其它元素直接化合,故可用作保護氣體；但在高溫下,氮能夠同氫、氧及某些金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng).氮無毒,又不能磁化,其沸點比空氣低,所以液氮是低溫研究中最常用的安全冷卻劑,但需當(dāng)心窒息.液氮也用于氫、氦液化裝置中,作為預(yù)冷.液氮應(yīng)小心儲存,避免同碳氫化合物長時間的接觸,以防止碳氫化合物過量溶于其中而引起爆炸.
液氮的蒸發(fā)溫度為77.36K.在標準大氣壓下,液氮冷卻到63.2K時轉(zhuǎn)變成無色透明的結(jié)晶體.液氮的沸點和凝固點之間的溫差不到15K,因而在用真空泵減壓時容易使其固化.因固態(tài)氮的密度比液氮大,所以沉降在底部.在大約35.6K時,固態(tài)氮產(chǎn)生同素異形轉(zhuǎn)變,并伴隨比熱容的增大.轉(zhuǎn)化熱約為8.2KJ/kg.
氧是一種無色無味的氣體,標準狀態(tài)下的密度是1.430Kg/m3,比空氣略重.氧較難溶解于水.氧的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?它能與很多物質(zhì)（單質(zhì)和化合物）發(fā)生化學(xué)反應(yīng),同時放出熱量；反應(yīng)劇烈時還會燃燒發(fā)光.
在標準大氣壓下,氧在90.188K時變?yōu)橐子诹鲃拥牡{色液體；在54.4K時凝固成淡藍色的固體結(jié)晶.液氧和固態(tài)氧的淡藍色是含有少量的氧聚合物O4而引起的.
雖然氧的沸點比氮幾乎高13K,可是它的凝固點卻比氮低約9K.固態(tài)氧的密度大,因此在液氧中下沉.在43.80K和23.89K時,固態(tài)氧發(fā)生同素異形轉(zhuǎn)變,并伴隨有轉(zhuǎn)化熱.在40.80K時轉(zhuǎn)化熱超過溶化熱,約為23.2KJ/Kg；在23.89K時轉(zhuǎn)化熱只有2.93KJ/Kg.
氧與其它大多數(shù)氣體的顯著不同在于具有強的順磁性,且某些氣態(tài)的氧化合物（如一氧化氮）也有順磁性.氧的這一特性已被利用來制作氧磁性分析儀,根據(jù)磁化率的變化可以測出抗磁性氣體混合物中所含微量氧的濃度.
由于氧的化學(xué)活性很強,是一種強氧化劑,所以氧同碳氫化合物混合是很危險的,液氧中存在碳氫化合物結(jié)晶體已不止一次引起過嚴重的爆炸事故.因此,液氧必須嚴格避免同各種油脂、潤滑油、炭、木材、瀝青、紡織物品接觸.
3. 氬、氖、氪和氙
空氣中含有氬、氖、氦、氪、氙等稀有氣體.氬是一種無色無味的氣體；不燃燒,也不助燃；化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,一般狀態(tài)下不生成化合物,沒有毒性.
空氣是一種多組分混合氣體,其主要組分是氧、氮、氬、二氧化碳,還有微量的稀有氣體（氖、氦、氪、氙）、甲烷及其它碳氫化合物、氫、臭氧等.此外,空氣中還有量少而不定的水蒸氣及灰塵等.
常溫下的空氣是無色無味的氣體,液態(tài)空氣則是一種易流動的淺黃色液體.一般當(dāng)空氣被液化時二氧化碳已經(jīng)清除掉,因而液態(tài)空氣的組成是20.95%氧,78.12%氮和0.93％氬,其它組分含量甚微,可以略而不計.
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空氣的物理性質(zhì)
1．溫度
溫度是描述空氣冷熱程度的物理量,主要有三種標定方法：攝氏溫標、華氏溫標和絕對溫標（又稱熱力學(xué)溫標或開氏溫標）.

2．壓力
空氣的壓力就是當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?用符號p表示.常用單位有國際單位帕（Pa）；工程單位kfg/cm2；液柱高單位毫米汞柱高和毫米水柱高.

3．濕度
空氣濕度是指空氣中含水蒸氣量的多少,有以下幾種表示方法：
（1）絕對濕度.即每平方米空氣中含有水蒸氣的質(zhì)量,用符號γZ表示,單位為kg/m3.如果在某一溫度下,空氣中水蒸氣的含量達到了最大值,此時的絕對濕度稱為飽和空氣的絕對濕度,用γB表示.
（2）相對濕度.為了能準確說明空氣中的干濕程度,在空調(diào)中采用了相對濕度這個參數(shù),它是空氣的絕對濕度γZ與同溫度下飽和空氣的絕對濕度γB的比值,用符號φ表示.
4．比焓
空氣的焓值是指空氣中含有的總熱量,通常以干空氣的單位質(zhì)量為基準,稱作比焓,工程上簡稱焓.因此,空氣的比焓是指1kg干空氣的焓和與它相對應(yīng)的水蒸氣的焓的總和,用符號h表示,單位是 kj/kg.

5．密度和比容
空氣的密度是指每立方米空氣中干空氣的質(zhì)量與水蒸氣的質(zhì)量之和,用ρ表示,單位為kg/m3.
空氣的比容是指單位質(zhì)量的空氣所占有的容積,用符號ν表示,單位為m3/kg.因此空氣的密度與比容互為倒數(shù)關(guān)系.。

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