Воздух

Во́здух, смесь газов, образующая атмосферу Земли. Плотность, давление и состав воздуха непрерывно изменяются при увеличении расстояния от земной поверхности. Состав воздуха зависит от времени, места, температуры, влажности, наличия загрязняющих примесей и др. В среднем чистый сухой воздух (на уровне моря, при температуре 0 °C и давлении 1013,25 гПа) содержит 78,084 % (по объёму) азота, 20,9476 % кислорода, 0,934 % аргона, 0,0314 % диоксида углерода, следовые количества остальных благородных газов, оксидов азота и серы, монооксида углерода, метана, аммиака, озона, водорода и ряд других примесей. До высоты 100–110 км поддерживается относительно стабильный состав воздуха по основным его компонентам – азоту и кислороду. Наименее постоянны средние концентрации озона и диоксида углерода, влияющих на изменение климата. В результате антропогенных воздействий повышаются концентрации диоксида углерода, оксидов азота, диоксида серы, углеводородов и других вредных примесей. Содержание паров воды может составлять от 2·10^–5 до 4 % от массы воздуха. Существенно изменяется количество взвешенных в воздухе твёрдых и жидких частиц – атмосферного аэрозоля (пыли, микроорганизмов, спор, пыльцы растений, дымовых выбросов промышленных предприятий и пр.). При неблагоприятных погодных условиях вблизи промышленных зон и в крупных городах может возникать смог – опасное для здоровья людей сильное местное повышение запылённости и загрязнённости воздуха.

Воздух образовался в результате естественной эволюции Земли и её атмосферы. Он содержится в почве, растворён в воде океанов, морей и других водоёмов. Общая масса воздуха на Земле около 5·10¹⁵ т.

Воздух участвует в геологических процессах выветривания горных пород; циркуляция воздуха в нижних слоях атмосферы – важнейший климатообразующий процесс. Кислород, азот, оксиды углерода и ряд других компонентов воздуха участвуют в общем круговороте веществ. Содержащийся в воздухе кислород необходим для существования большинства живых организмов. Так, каждый человек в среднем ежесуточно вдыхает 12 кг воздуха, потребляя при этом около 0,7 кг кислорода и выделяя эквивалентное количество диоксида углерода.

Историческая справка

То, что воздух является смесью газов, впервые в 1775–1777 гг. установил А. Л. де Лавуазье. В 1877 г. физики Л.-П. Кальете (Франция) и Р.-П. Пикте (Швейцария) практически одновременно получили сжиженный воздух. Сжижение воздуха в промышленных масштабах впервые было организовано немецким инженером К. фон Линде в 1895 г.

Физико-химические свойства

Воздух бесцветен, не имеет вкуса и запаха. Для чистого сухого воздуха условная средняя молекулярная масса равна 28,966; при 0 °C плотность составляет 1,2928 кг/м³ , растворимость в воде – 29,18 см³ /дм³ . При нормальном давлении и температуре –192 °C воздух превращается в голубоватую жидкость с плотностью 960 кг/м³ .

Применение

Воздух служит основным сырьём для получения кислорода, азота, благородных газов. Воздух находит широкое применение в технике: благодаря содержащемуся в нём кислороду выступает химическим реагентом в различных процессах (горение топлива, получение металлов из руд и концентратов, производство серной и азотной кислот, многих других веществ). Так, сжигание различных видов органического топлива даёт более 95 % необходимой человечеству энергии. На окислении углерода основана выплавка чугуна и стали (получение 1 т стального проката требует более 10 тыс. м³ воздуха). Ещё выше расход воздуха при получении цветных металлов, где он применяется, например, для обжига сульфидных концентратов.

Воздух является средой в звуко- и теплоизоляционных материалах; служит упругим наполнителем в пневматических шинах; играет роль рабочего тела в пневматических устройствах (воздушные тормоза, перфораторы, распылители), в судах на воздушной подушке, линиях пневмотранспорта и пневматической почты; действует как теплоноситель в системах воздушного охлаждения и нагревания. Сжатый, обогащённый кислородом или содержащий азот и благородные газы воздух используют в медицине, авиации, космонавтике, водолазном деле, на подводном флоте. В промышленности и в жилищном строительстве находят применение системы кондиционирования воздуха, воздушного отопления и вентиляции. Для применения на транспорте (электромобили и др.) создаются электрохимические генераторы с топливными элементами, в которых кислород воздуха является окислителем.

На промышленных предприятиях действуют системы воздухоподготовки забираемого воздуха и воздухоочистки сбрасываемого воздуха.

В системе мероприятий по охране окружающей среды важное значение имеют санитарный контроль за состоянием воздуха, тщательная очистка и обезвреживание промышленных газов перед выбросом в атмосферу, вынос промышленных предприятий за пределы жилых районов и пр.

Фомин Г. С. Воздух. Контроль загрязнений по международным стандартам : справочник / Г. С. Фомин, О. Н. Фомина. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Протектор, 2002.
Суркова Г. В. Химия атмосферы : учебник. – Москва : ИНФРА-М, 2021. – (Высшее образование. Бакалавриат).

Воздух

Историческая справка

Физико-химические свойства

Применение

Литература