Levegő
A levegő a Földet körülvevő gázok elegye. A légkör főbb alkotórészei: nitrogén 78,09%, oxigén 20,93% és egyéb (nemes)gázok 0,002%-a a térfogatnak. Azonban tartalmaz nyomgázokat is, melyek a levegő azon összetevői, melyeket csak nyomokban találunk meg. Nyomgázok például a szén-dioxid, metán, vízgőz, nemesgázok. Egy liter levegő tömege 1,293 gramm. Tiszta állapotban színtelen, szagtalan. Vízben nagyon rosszul oldódik, oldódás közben annak összetétele is megváltozik. Például vízben a levegő oldott oxigéntartalma 20 Celsius-fokon 34%. Nagyon lehűlve cseppfolyós, ilyenkor világoskék színű. Átlagos moláris tömege 29 g/mol.
Valaha főleg szén-dioxidból állt a levegő. 600 millió éve azonban a növények a fotoszintézis révén már oxigénné alakították át a szén-dioxid egy részét. A nitrogén mennyisége is egyre nőtt, aránya majdnem elérte a 80%-ot. A légköri levegőbe az élő szervezetek, a talaj szerves anyagaiban lefolyó oxidációs folyamatok állandóan juttatnak szén-dioxidot, de ennek ellenére a levegő szén-dioxid tartalma viszonylag állandó, mert a zöld növények asszimilációs folyamataihoz állandóan felhasználják (fotoszintézis) és ugyanakkor oxigén szabadul fel. A levegő egyéb szennyezőanyagokat is tartalmazhat pl.: kén tartalmú gázokat, szén-monoxidokat és különféle szállóport.
Tartalomjegyzék |
A cseppfolyós levegő [szerkesztés]
A levegő erős hűtéséből alakul ki, nagy nyomáson. Könnyen mozgó, világoskék, állandó párolgásban lévő, folyadék halmazállapotú anyag.
A levegő típusai [szerkesztés]
A levegő földrajzi forráshelyeik szerint négy fő fajtáját különböztethetjük meg. Ezek az arktikus (sarkvidéki), trópusi, egyenlítői és mérsékelt övi légtömegek.
A levegő páratartalma [szerkesztés]
Pára akkor képződik, mikor a Nap felmelegíti a vizet, így vízgőz formájában a levegőbe kerül. Ha jobban melegszik a víz, azzal több vízgőz kerül a levegőbe. A melegedéssel együtt a légkör pára-kapacitása növekszik. A páratartalom megadására két lehetőségünk van ennek megadására:
- abszolút vízgőztartalom
- relatív vízgőztartalom
Abszolút vízgőztartalom: Megmutatja azt, hogy a levegő 1 
-re hány gramm vízgőzt tartalmaz. Azonban ezt nem szokták használni, inkább a relatív vízgőztartalmat használják.
Relatív vízgőztartalom: Megadja a levegőben lévő vízpára %-os értékét, az adott hőmérsékleten, a vízgőzzel teljesen telített levegő víztartalmához képest.
A levegő felhasználása [szerkesztés]
A levegő mind az élőlényeknek, mind az ipar számára jelentős szerepet tölt be. A vegyipar számára a levegő cseppfolyós állapota a legfontosabb. A már említett állapotban is a levegő sok, a vegyipar számára is fontos elemeket és vegyületeket tartalmaz, melyek a levegőt alkotják. Összefoglalva a cseppfolyós levegő frakcionális desztillációjával állítják elő a levegő fontosabb alkotórészeit, komponenseit, melyek a vízgőz, oxigén, nitrogén valamint a nemesgázok.
A cseppfolyós levegő frakcionális desztillációja [szerkesztés]
A levegőt nagy nyomásra sűrítik össze, majd kis fúvókán kitágítva erősen lehül és valamennyi összetevőjük folyékony halmazállapotba kerül. A frakcionális desztilláció annyit jelent, hogy „szakaszos lepárlás”. Ezen folyamat során az anyagkeverék összetevőit forráspontjuk szerint lehet elválasztani egymástól. Jelen folyamatban a legelső, melyet leválasztanak a vízgőz és a szén-dioxid.
A frakcionális desztilláció termékei:
- -196 Celsius-fok: nitrogén
- -186 Celsius-fok: argon
- -183 Celsius-fok: oxigén
- -153 Celsius-fok: kripton
- -108 Celsius-fok: xenon
Ezt az eljárást alkalmazzák a levegő alkotórészeinek, vagyis az oxigén, a nitrogén és a nemesgázok előállítására. A cseppfolyós levegőt még felhasználják hűtésre, valamint ipari robbanószer gyártására, melyet úgy kiviteleznek, hogy a cseppfolyós levegőt faszénporral keverik.
A desztilláció termékeinek felhasználása [szerkesztés]
Noha a cseppfolyós levegő felhasználása is széleskörű, nem feledkezhetünk meg a desztilláció termékeinek a felhasználásáról.
Nitrogén [szerkesztés]
A legnagyobb mennyiségben felhasznált ipari gáz. Sok helyen felhasználják, de ezek közül a legfontosabbak az ammóniagyártás valamint a dinamitgyártás. Mivel a nitrogén inert gáz, ezért lehetővé teszi, hogy bizonyos területeken az oxigéntartalomból eredő káros hatásokat kiküszöböljék. Ilyen területek például az élelmiszerek csomagolása, borászat, elektronikai iparban a forrasztóberendezések üzemeltetéséhez. Az üzemelés során, mivel a nitrogén nehezen cseppfolyósodó gáz, ezért alkalmazzák gáztöltetként légrugókban, tűzoltópalackokban és habszifonokban. A cseppfolyósított nitrogént hűtésre használják fel, például a gyorsfagyasztott élelmiszerekben és a fémiparban.
Argon [szerkesztés]
Az argon és az argontartalmú hegesztési védőgáz-keverékek legfontosabb felhasználási területe a fémfeldolgozó iparban alkalmazott védőgázos hegesztés, illetve plazmatechnológiák. E technológiáknál rendkívül fontos az ívfény és a fémolvadék környezeti atmoszférától (levegőtől) való védelme, elválasztása, amit védőgázok biztosítanak.
Az argon felhasználásának főbb területei a következők:
A kohászatban felhasználják fémolvadékok öblítésére, ötvözetlen acélok AWI hegesztésére, míg a hegesztés- és vágástechnikában segítséget nyújt a plazmahegesztéshez és -vágáshoz védőgázként. Búvárkodás során felhasználják szárazruhák töltésére, remek hőszigetelő képessége miatt. Az építkezésnél a hőszigetelt üveg készítésénél a két üvegréteg közé teszik, mint védőgázt. Élelmiszeriparban felhasználják csomagológázként, kódja: E 938 Az argon gázt továbbá reklámok, dekorációk készítésére is felhasználják fénycsövek töltésére. Az argonnal töltött fénycső kék színnel világít.
Kripton [szerkesztés]
A kripton a levegő 1/1000000-od részét alkotja (pontosan: 0,000114%-a), ami azt jelenti, hogy 1000 liter levegőből 1,1 ml kripton állítható elő. A levegő hűtésekor -150 Celsiusnál a kripton folyékonnyá válik, így állítják elő. Ezt szobahőmérsékletre visszamelegítve már tiszta kriptonként izzólámpákba töltik bele. A kriptonnal töltött égő Bródy Imre találmánya, gyártása a TUNGSRAM-nál kezdődött el. A kripton fluorral alkotott vegyületét alkalmazzák lézeres tisztítási eljárásokban. Reklám és dekorációs célokra szolgáló fénycső töltésére is használatos. A kriptontöltésű "neoncső" törtfehér fényt bocsát ki.
Xenon [szerkesztés]
A xenont ívlámpákban és vakukban, illetve általános érzéstelenítőként is alkalmazzák. A legszélesebb körben xenonlámpa töltőgázaként használják fel. Ilyen berendezést tartalmaznak többek között egyes vakuk és stroboszkópok. A xenonívlámpák színhőmérséklete megközelítőleg azonos a déli napéval, ezért napszimulátorokban, és például IMAX filmvetítő rendszerekben is használatosak.
Radon [szerkesztés]
A gyógyászatban (radioterápiában) használják.
Oxigén [szerkesztés]
Nagy részét égőkben a befúvott levegő dúsítására használják és a metanol, valamint az acél gyártásánál is fontos a szerepe. Orvosi célokra is felhasználják. A cseppfolyós oxigén a folyékony hajtóanyagú rakétákban a tüzelőanyag elégetéséhez szükséges. Forgalomba nagynyomású, kék színű acélpalackban hozzák. Rendkívüli elővigyázatosságot igényel a palack használata a nagyfokú robbanásveszély miatt!
Levegőszennyezés [szerkesztés]
Az élő szervezetekre káros anyagok jelen vannak a levegőben. A szennyezett levegő csökkentésével illetve tisztításával a 20-dik század 60-as éveiben kezdtek el foglalkozni. 1952. decemberében, a londoni szmogban egy hét alatt 4000 ember, 1953-ban 8000 ember halt meg. Egy kínai üzletember - hogy felhívja a figyelmet a levegőminőségi problémákra, dobozos levegőt kezdett el árulni.[1]A légszennyező anyagok fizikai és kémiai folyamatok során keletkeznek és megváltoztatják a levegő természetes összetételét. Ilyenek például:
- Szén-monoxidok: széntartalmú anyagok elégetésekor keletkeznek, tüzelő berendezésekben, erőművekben, hulladékégetőkben, belső égésű motorokban.
- Kén-dioxid: kéntartalmú tüzelőanyagok égésekor, érc kohósításakor, kénsavgyártáskor jut a levegőbe.
- Nitrogén-oxidok: belső égésű motorokból, kén és salétromsavgyártásból, robbanóanyagokból, rakétaüzemanyagokból.
- Anyagok el nem égetett alkotórészeiből, kőolajfeldolgozásból, vegyigyárakból.
- Szerves vegyületek: műanyag, lakk, gyógyszeripar.
- Porok: tüzelő berendezésekből, vegyi folyamatokból, cementgyártásból, mechanikai műveletekből (aprítás, csiszolás).
- Radioaktív anyagok: reaktorok bomlási termékeiből, atom és hidrogénbomba kísérletekből stb. jut a levegőbe.
A légszennyező anyagok káros hatása megmutatkozik az ember légző és vérkeringési zavaraiban: allergia, rák, szilikózis kialakulásában. A növényvilág annyira károsodhat a portól, a talaj elsavanyodásától (savas esők), hogy hatalmas erdők pusztulhatnak ki. A nagy levegőszennyeződés az apró állatok elhullását eredményezi. A levegőszennyeződés csökkentése a régi szennyező-ipari eljárások megszüntetésével illetve módosításával és új környezetbarát technológiák kidolgozásával érhető el. A cigarettázó, pipázó és szivarázó emberek a közelükben lévő levegőt teszik egészségtelenné a többieknek. És ami még rosszabb, a dohányzók által szennyezett levegőből a többiek betegségeket is elkapnak. Emiatt egyre kevesebb nyilvános helyen szabad dohányozni. A levegőben nagyon sok baktérium tanyázik, amelyek általában nem ártalmasak. Más esetekben azonban, ha mások ránk tüsszentenek vagy köhögnek, betegségeket kaphatunk. Háztartási vegyszereink egy része is szennyezheti a környezetet. A spray palackból, valamint a konyhai és fürdőszobai vegyszerekből tetemes mennyiségű ártalmas vegyületet juttatunk a levegőbe. A levegő időnként vidéken sem tiszta. Bizonyos országokban aratás után elégetik a gabona szárát. Ezáltal füst és olajos korom kerül a levegőbe.
Ózon (O3) a magaslégkörben, a sztratoszférában található gáz, mérgező, UV-sugárzás hatására oxigénre bomlik.
Levegő sűrűsége [szerkesztés]
A levegő sűrűsége különböző hőmérsékleten átlagosan:
- 0 °C-on (101 325 Pa nyomáson) q = 1,2928 kg/m³
- 10 °C-on 1,2471 kg/m³
- 15 °C-on 1,2255 kg/m³
- 20 °C-on 1,2045 kg/m³
- 25 °C-on 1,1843 kg/m³
- 30 °C-on 1,1648 kg/m³
