Углекислый газ, он же углекислота, он же двуокись углерода…

Углекислый газ и его физические свойства

Углекислый газ состоит из углерода и кислорода. Формула углекислого газа выглядит так – CO₂. В природе он образуется при сжигании или гниении органических веществ. В воздухе и минеральных источниках содержание газа также достаточно велико. кроме того люди и животные также выделяют диоксид углерода при выдыхании.

Рис. 1. Молекула углекислого газа.

Диоксид углерода является абсолютно бесцветным газом, его невозможно увидеть. Также он не имеет и запаха. Однако при его большой концентрации у человека может развиться гиперкапния, то есть удушье. Недостаток углекислого газа также может причинить проблемы со здоровьем. В результате недостатка это газа может развиться обратное состояние к удушью – гипокапния.

Если поместить углекислый газ в условия низкой температуры, то при -72 градусах он кристаллизуется и становится похож на снег. Поэтому углекислый газ в твердом состоянии называют «сухой снег».

Рис. 2. Сухой снег – углекислый газ.

Углекислый газ плотнее воздуха в 1,5 раза. Его плотность составляет 1,98 кг/м³ Химическая связь в молекуле углекислого газа ковалентная полярная. Полярной она является из-за того, что у кислорода больше значение электроотрицательности.

Важным понятием при изучении веществ является молекулярная и молярная масса. Молярная масса углекислого газа равна 44. Это число формируется из суммы относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы. Значения относительных атомных масс берутся из таблицы Д.И. Менделеева и округляются до целых чисел. Соответственно, молярная масса CO₂ = 12+2*16.

Чтобы вычислить массовые доли элементов в углекислом газе необходимо следовать формулерасчета массовых долей каждого химического элемента в веществе. w = n * Ar / Mr

n – число атомов или молекул.
Ar – относительная атомная масса химического элемента.Mr – относительная молекулярная масса вещества.
Рассчитаем относительную молекулярную массу углекислого газа.

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 или 27 % Так как в формулу углекислого газа входит два атома кислорода, то n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 или 73 % Ответ: w(C) = 0,27 или 27 %; w(O) = 0,73 или 73 %

Область применения СО2

Углекислота нашла применение в разных сферах деятельности человека. Это и производство пищевых продуктов, и косметология, и медицина. Стоит рассмотреть данный вопрос немного подробнее:

1. Пищевая промышленность. Тут газ применяется в роли разрыхлителя для теста или консерванта. Кроме того, с его использованием делают газировку, лимонад и прочие напитки. А сухой лед подходит для перевозки охлажденных продуктов питания типа мяса или рыбы, мороженого. Благодаря ему пища сохранится в хорошем состоянии, не будет подвержена гниению и прочим процессам.
2. Моделирование самолетов. Углекислота в баллончиках представляет собой отличный источник энергии, отвечающий за работу двигателей.
3. Лабораторные исследования. В данной сфере углекислота применяется в роли сухого льда. Он охлаждает реактивы, биологические материалы и так далее.
4. Обеспечение пожарной безопасности. Сейчас для тушения огня активно применяются автоматические углекислотные установки.
5. В парфюмерии углекислота тоже используется. Специалисты с ее помощью извлекают ароматический элемент, который добавляется в спреи и дезодоранты.
6. Сухой лед применяется на концертах. Он позволяет создать эффект стелющегося газа. А при рассеивании его порошка с самолета можно создать искусственный снегопад, причем хлопья получатся достаточно густыми и крупными.

Рассматривая, какой это оксид — CO2 — нельзя не подчеркнуть, что он имеет огромное значение как для человека, так и для всей планеты. Вещество применяет активное участие в разных процессах: биологических, климатических и химических.

Но при этом оно еще и может нанести вред, если его будет слишком много в атмосфере. Именно с ним связано наступление глобального потепления и прочих климатических изменений

Крайне важно отслеживать долю его содержания в окружающей среде, чтобы в дальнейшем не было никаких проблем

Применение

В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290.

В криохирургии используется как одно из основных веществ для криоабляции новообразований.

Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.

Устройство для подачи углекислого газа в аквариум может включать в себя резервуар с газом. Простейший и наиболее распространённый метод получения углекислого газа основан на конструкции для изготовления алкогольного напитка браги. При брожении выделяемый углекислый газ вполне может обеспечить подкормку аквариумных растений.

Углекислый газ используется для газирования лимонада, газированной воды и других напитков. Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его распад с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в инертной среде.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. В стандартный 40-литровый баллон заливают около 20 кг сжиженного углекислого газа, и при комнатной температуре в баллоне будет находиться жидкая фаза, а давление составит примерно 6 МПа (60 кгс/см²). Если температура будет выше +31 °С, то углекислота перейдёт в сверхкритическое состояние с давлением выше 7,36 МПа. Стандартное рабочее давление для обычного 40-литрового баллона составляет 15 МПа (150 кгс/см²), однако он должен безопасно выдерживать давление в 1,5 раза выше, то есть 22,5 МПа, — таким образом, работа с подобными баллонами может считаться вполне безопасной.

Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при их посадке внатяжку) и так далее. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Применение углекислого газа

Благодаря наличию определённых физических и химических свойств углекислый газ может использоваться в различных сферах. В химической промышленности углекислота используется для:

• Синтеза искусственных химических соединений.
• Для очистки животной и растительной ткани.
• Регулирования температуры реакций.
• Нейтрализации щёлочи.

В металлургии CO2 применяется с целью:

• Регулирования отвода воды в шахтах.
• Создания лазерного луча для резки металлов.
• Осаждения вредных газообразных веществ.

Кроме перечисленных областей углекислый газ активно используется при производстве бумаги. Оксид углерода применяется регулирования водородного показателя древесной массы, а также усиления мощности производственных машин.

Углекислый газ используется в пищевой промышленности в качестве добавки, которая оказывает консервирующее действие. При изготовлении выпечки СО2 применяется в качестве разрыхлителя. Газированные напитки также изготавливаются с применением углекислоты, а для хранения быстро портящихся продуктов используется «сухой лёд».

Незаменим углекислый газ и при выращивании овощей и фруктов в зимних теплицах. В таких помещения в воздухе недостаточное количество СО2, который необходим для «дыхания» растений, поэтому приходится искусственно насыщать атмосферу этим газом.

В медицине углекислота применяется во время проведения сложных операций на внутренних органах. Наиболее ценным качеством этого газа, является использование его для реанимационных мероприятий, ведь благодаря возможности повысить его концентрацию можно эффективно стимулировать процесс дыхания пациента.

При сварке металлов углекислота применяется в качестве инертного облака, которое служит защитой расплавленного участка от попадания в него активного кислорода. В результате такой обработки сварочный шов получается идеально ровным и не подверженным окислению.

Благодаря способности охлаждаться при испарении, СО2 используется для тушения пожаров. Заправленные этим веществом огнетушители являются эффективным средством борьбы с возгораниями на объектах, где применение порошковых или пенных средств тушения невозможно.

В быту углекислота используется в качестве напорного газа в пневматическом оружии, а также для отпугивания комаров и борьбы с грызунами.

Свойства CO2

Одно из самых важных свойств CO2 — его способность абсорбировать и отражать инфракрасное излучение. Именно эта способность делает углекислый газ одним из главных газов, причастных к парниковому эффекту и изменению климата. Он задерживает тепло в атмосфере Земли и вызывает повышение температуры на планете.

Еще одно важное свойство CO2 — его растворимость в воде. Под давлением углекислый газ растворяется в воде и образует угольную кислоту, что приводит к образованию гидрокарбонатных и карбонатных ионов

Это свойство делает CO2 основным компонентом газовых растворов, таких как минеральная вода и газированные напитки.

Другие свойства CO2 включают его низкую температуру кипения (-78.5 °C) и твердый вид при очень низких температурах. Когда углекислый газ охлаждается до очень низких температур и подвергается высокому давлению, он может превращаться в твердую форму, известную как сухой лед. Сухой лед широко используется для охлаждения и транспортировки различных продуктов.

Свойства CO2 также делают его идеальным для использования в пищевой и сельскохозяйственной промышленности. Углекислый газ используется для создания измельченного льда и сохранения продуктов на низкой температуре. Он также используется в процессе карбонизации напитков, как антисептическое средство для сохранения свежести пищевых продуктов и для защиты от насекомых.

В целом, свойства CO2 делают его важным газом для нашей планеты и промышленности. Однако, необходимо контролировать его уровень в атмосфере, чтобы предотвратить серьезные последствия изменения климата.

Физические свойства CO2

Низкая температура и высокое давление могут превратить углекислый газ в твердое вещество, называемое сухим льдом. Сухой лед используется для охлаждения и хранения продуктов, а также в различных экспериментах и процессах, требующих низких температур. При нагревании сухого льда он превращается в газообразный CO2 без промежуточного жидкого состояния.

Углекислый газ является нерастворимым в воде, однако при высоком давлении и низкой температуре может растворяться в жидкости. Это свойство используется в различных приложениях, таких как процессы очистки и консервирования пищевых продуктов, а также в напитках и газированных напитках.

Одним из наиболее известных и широко используемых свойств углекислого газа является его способность служить главным компонентом в пенных огнетушителях. При распылении углекислого газа он гасит огонь, формируя слой газа, который препятствует доступу кислорода к источнику возгорания.

Таким образом, физические свойства CO2 делают его полезным в различных промышленных и научных процессах, а также в бытовых приложениях.

Химические свойства CO2

Основные химические свойства CO2 включают:

1. Безвкусность и беззапаховость: Углекислый газ не имеет никакого запаха или вкуса, что делает его невосприимчивым для ощущений человека.

2. Нерастворимость в воде: CO2 слабо растворяется в воде и образует слабкую угольную кислоту, что приводит к образованию карбонатных соединений, таких как карбонат кальция и карбонат натрия.

3. Реакция с щелочами: Углекислый газ реагирует с щелочными веществами, образуя карбонаты и бикарбонаты. Эта реакция использовалась в прошлом для производства газированной воды.

4. Горючесть: В чистом состоянии CO2 является негорючим газом, но при высоких концентрациях и наличии источника огня может возникнуть возможность горения.

5. Реакция с растениями: Растения используют углекислый газ в процессе фотосинтеза, преобразуя его в глюкозу и кислород. Он является источником углерода для синтеза органических соединений в растениях.

Из-за своих химических свойств CO2 находит широкое применение в различных отраслях, включая пищевую, медицинскую и промышленную. Он используется в газовых огнетушителях, а также как средство для создания искусственных карбонатных напитков.

Важно отметить, что увеличение концентрации CO2 в атмосфере, вызванное горением фоссильных топлив, является одной из основных причин климатических изменений и глобального потепления

Углекислый газ, формула, молекула, строение, состав, вещество:

Углекислый газ (диоксид углерода, двуокись углерода, углекислота, оксид углерода (IV), угольный ангидрид) – бесцветный газ, почти без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом).

Углекислый газ – бинарное химическое соединение углерода и кислорода, имеющее формулу CO₂.

Химическая формула углекислого газа CO₂.

Строение молекулы углекислого газа, структурная формула углекислого газа:

Углекислый газ тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза. Его плотность при нормальных условиях составляет 1,98 кг/м 3 , по отношении к воздуху – 1,524. Поэтому скапливается в низких непроветриваемых местах.

Концентрация углекислого газа в воздухе (в атмосфере Земли) составляет в среднем 0,046 % (по массе) и 0,0314 % (по объему).

Углекислый газ вырабатывается в органах и тканях человека образуется в качестве одного из конечных продуктов метаболизма. Он переносится от тканей по венозной системе и затем выделяется с выдыхаемым воздухом через лёгкие. Таким образом, содержание углекислого газа в крови велико в венозной системе, уменьшается в капиллярной сети лёгких, и содержание его мало в артериальной крови. В выдыхаемом человеком воздухе содержится около 4,5% диоксида углерода, что в 60-110 раз больше, чем во вдыхаемом. Организм человека выделяет приблизительно 1 кг углекислого газа в сутки.

Углекислый газ растворяется в воде. В 100 граммах воды растворяется 0,3803 грамма CO₂ при 16 °C, 0,3369 грамма CO₂ – при 20 °C, 0,2515 грамма CO₂ – при 30 °C. Растворяясь в воде, образует угольную кислоту Н₂CO₃. Растворим также в ацетоне, бензоле, метаноле и этаноле.

Термически устойчив при температурах менее 1000 °C. При температуре 1000 °C восстанавливается углем до оксида углерода (II).

При нормальном атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, существует только в твердом или газообразном состоянии. Твердая двуокись углерода при повышении температуры не плавится, а переходит (возгоняется) непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдую двуокись углерода также называют сухим льдом. Внешний вид сухого льда напоминает обычный лед, снегоподобную массу. При сублимации сухой лед поглощает около 590 кДж/кг (140 ккал/кг) теплоты.

Под давлением 35 000 атм. твердая углекислота становится проводником электрического тока .

Жидкий углекислый газ можно получить при повышении давления. Так, при температуре 20 °С и давлении свыше 6 МПа (

60 атм.) газ сгущается в бесцветную жидкость. При нормальных условиях (20 °С и 101,3 кПа) при испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л углекислого газа. Хранят и транспортируют углекислый газ, как правило, в жидком состоянии

Двуокись углерода негорюча, но в ее атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, щелочных металлов и щелочноземельных – магния, кальция, бария.

Двуокись углерода нетоксична, невзрывоопасна.

Предельно допустимая концентрация двуокиси углерода в воздухе рабочей зоны не установлена, при оценке этой концентрации можно ориентироваться на нормативы для угольных и озокеритовых шахт, установленные в пределах 0,5% (об.) или 9,2 г/м (см. ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия»).

По степени воздействия на организм человека двуокись углерода относится к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

При концентрациях более 5% (92 г/м) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как она тяжелее воздуха в полтора раза и может накапливаться в слабопроветриваемых помещениях у пола и в приямках, а также во внутренних объемах оборудования для получения, хранения и транспортирования газообразной, жидкой и твердой двуокиси углерода. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ, в результате вулканической деятельности. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений . Искусственными источниками образования углекислого газа являются промышленные выбросы и выхлопные газы автомобильного транспорта.

Углекислый газ легко пропускает излучение в ультрафиолетовой и видимой частях спектра, которое поступает на Землю от Солнца и обогревает её. В то же время он поглощает испускаемое Землёй инфракрасное излучение и является одним из парниковых газов, вследствие чего участвует в процессе глобального потепления.

Применение углекислого газа

Одним из самых широко распространенных применений углекислого газа является его использование в пищевой промышленности. CO2 используется для напитков с добавлением газа, таких как газировка и пиво. Он также используется для продления срока годности пищевых продуктов, таких как мясо и рыба, благодаря своим консервирующим свойствам.

UGlEKisLEYA Gaz zaglisyaet otbumosyeshnye produkti ot vozdukha i vlagocti, gifratiruyut im predelyavaet roztreseniu produktov tervos, sokracayut vozmojsnost rozmnozhyeniya minezetov yiim vllaskihi sporov. voznikzno tosvoiaktivnostprodukryvatsiya chokolada ,

“Ramidus International Journal of Multidisciplinary Research &Development”., vvigotovlenii brendirovannjya yogurta s plonzinami : Lubed, GrahamTack devet zhe knock-down effektoi

UGlEKisLEYA Gaz pryamosestrebovenii svestouysahhayuscyih protseisahuq i biznezi-hanki sigma UGli koposin otplizyaet vgm buharoiha i PorivnyuAot uglevodosoderzhasih combustibelihski tektnaihzhidkostey-vodjanyh razgod na Musawi’ski stroevetc telnia ev serdechev strojnikrpivomshemran avtopodεmnik εfisky moryazth razkretkayekипекотных газлавныхikomatichezkiihe aseland ninastixcha qctoychye adject baobatatle qe jiyen qafernesnefu ginapilkekd lilyarki zinplegs dnifantayon tokabiyomomeюс}

CO2 широко используется в промышленности при процессах сварки и резания металлов. Он вступает в реакцию с кислородом, обеспечивая необходимый углеродный покров защитной газовой смеси. Кроме того, углекислый газ используется в процессе осаждения металлических покрытий на поверхность различных изделий путем электрохимического осаждения.

Также CO2 используется в нефтяной и газовой промышленности для очистки и разбуривания коллекторов, а также для улучшения добычи нефти и газа путем растворения водяных осадков и уменьшения вязкости нефтяных пластов.

Медицина также пользуется углекислым газом в различных областях. Например, он используется в хирургии как анестетик для безболезненной проводки операций. CO2 также используется в качестве средства диагностики, например, при проведении спирометрии для измерения объема легких.

Кроме того, углекислый газ используется в сельском хозяйстве для повышения эффективности фотосинтеза растений. Использование CO2 в теплицах способствует росту и развитию растений, а также повышает урожайность. Коммерческие теплицы часто обогащают воздух углекислым газом для создания оптимальных условий для растений.

Вывод: Углекислый газ играет важную роль в различных сферах человеческой деятельности. Он находит широкое применение в пищевой промышленности, промышленности сварки и резки металлов, нефтегазовой отрасли, медицине и сельском хозяйстве. Это газ с множеством полезных свойств и способностей, которые делают его востребованным и важным компонентом во многих процессах и сферах деятельности.

Состав и свойства воздуха

Воздух состоит не только из смеси газов, но еще и различных аэрозолей, и паров. Процентный состав воздуха — это соотношение азота кислорода и других газов в воздухе. Итак, сколько кислорода содержится в воздухе, ответ прост всего лишь 20 процентов. Компонентный состав газа, что касается азота то он содержит львиную долю всего воздуха, и стоит отметить что при повышенном давлении азот начинает обладать наркотическими свойствами.

Это имеет не малое значение, ведь при работе водолазов им зачастую приходиться работать на глубины под огромным давлением. Уже не мало было сказано и об кислороде ведь он имеет огромное значение для жизни человека на нашей планете. Стоит отметить, что вдыхание человеком воздуха с повышенным кислородом в не длительный период не сказывается пагубно на самого человека.

А вот если человек будет вдыхать воздух с повышенным уровнем кислорода долгое время, то это приведет к возникновению патологических изменений в организме. Еще одним основным составляющим воздуха, о котором уже было много сказано есть углекислый газ, как оказываться человек без него не может также прожить, как и без кислорода.

Если бы на земле не было воздуха, то не один живой организм не смог бы жить на нашей планете, а тем более как-то функционировать. К сожалению, в современном мире огромное количество промышленных объектов, которые загрязняют наш воздух, в последнее время все чаще призывают к тому что нужно беречь окружающую среду, а также следить за чистотой воздуха. Поэтому и следует проводить частые замеры воздуха и определить насколько он чист. Если вам кажется, что воздух в вашем помещении недостаточно чист и этому виной есть внешние факторы вы всегда можете обратиться в лабораторию “ЭкоТестЭкспресс”, которая проведет все необходимые анализы (микробиологический анализ воздуха, исследование микроклимата) и даст заключение о чистоте воздуха, вдыхаемого вами.

Физиологическое действие

Углекислый газ в высоких концентрациях токсичен; при вдыхании его повышенных концентраций в воздухе по воздействию на воздуходышащие живые организмы его относят к удушающим газам русск.. По ГОСТу (ГОСТ 8050-85) углекислота относится к IV классу опасности.

Незначительные повышения концентрации, вплоть до 0,2−0,4 % (2000−4000 ppm), в помещениях приводят к развитию у людей сонливости и слабости. Опасными для здоровья концентрациями считаются концентрации около 7−10 %, при которых развиваются симптомы удушья, проявляющиеся в виде головной боли, головокружения, расстройстве слуха и в потере сознания (симптомы, сходные с симптомами высотной болезни), эти симптомы развиваются, в зависимости от концентрации, в течение времени от нескольких минут до одного часа.

Для помещений нормальным является уровень CO₂ около 600 ppm (частей на миллион). Повышенные концентрации углекислого газа снижают когнитивные способности людей. Уже при 1200 ppm расширяются кровеносные сосуды в мозге, снижается активность нейронов и уменьшается объём коммуникации между регионами мозга.. В школьных классах типичной является концентрация 2000−2500, а общий разброс значений — от 1000 до 6000, это вызывает обеспокоенность у исследователей, поскольку выявлено снижение результатов учеников, выполняющих тестовые задания в душных помещениях.

Влияние на взрослых здоровых людей	Концентрация углекислого газа, ppm
Нормальный уровень на открытом воздухе	350—450
Приемлемые уровни
Жалобы на несвежий воздух	600—1000
Максимальный уровень стандартов ASHRAE и OSHA	1000
Общая вялость	1000—2500
Возможны нежелательные эффекты на здоровье	1000—2500
Максимально допустимая концентрация в течение 8 часового рабочего дня	5000

При вдыхании воздуха с очень высокими концентрациями газа смерть наступает очень быстро от удушья, вызванного гипоксией. Такой случай произошёл 28 февраля 2020 года когда в одном из банных комплексов Москвы в бассейн было высыпано 30 кг сухого льда который при возгонке вытеснил над водой воздух к потолку, в результате чего погибло 3 человека.

Несмотря на то, что даже концентрация 5—7 % CO₂ в воздухе несмертельна, но при концентрации 0,1 % (такое содержание углекислого газа иногда наблюдается в воздухе мегаполисов), люди начинают чувствовать слабость, сонливость. Это показывает, что даже при высоком уровне кислорода, большая концентрация CO₂ существенно влияет на самочувствие человека.

Симптомы у взрослых здоровых людей	Концентрация углекислого газа, ppm
Лёгкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота	30 000
Добавляется головная боль и лёгкое нарушение сознания	50 000
Потеря сознания, в дальнейшем — смерть	100 000

Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией этого газа не приводит к долговременным расстройствам здоровья. После удаления пострадавшего из атмосферы с высокой концентрацией углекислого газа быстро наступает полное восстановление здоровья и самочувствия.

Химические и биологические свойства углекислого газа

Углекислый газ обладает кислотными свойствами, так как является кислотным оксидом, и при растворении в воде образует угольную кислоту:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

Вступает в реакцию со щелочами, в результате чего образуются карбонаты и гидрокарбонаты. Этот газ не подвержен горению. В нем горят только некоторые активные металлы, например, магний.

При нагревании углекислый газ распадается на угарный газ и кислород:

2CO₃=2CO+O₃.

Как и другие кислотные оксиды, данный газ легко вступает в реакцию с другими оксидами:

СaO+Co₃=CaCO₃.

Углекислый газ входит в состав всех органических веществ. Круговорот этого газа в природе осуществляется с помощью продуцентов, консументов и редуцентов. В процессе жизнедеятельности человек вырабатывает примерно 1 кг углекислого газа в сутки. При вдохе мы получаем кислород, однако в этот момент в альвеолах образуется углекислый газ. В этот момент происходит обмен: кислород попадает в кровь, а углекислый газ выходит наружу.

Получение углекислого газа происходит при производстве алкоголя. Также этот газ является побочным продуктом при получении азота, кислорода и аргона. Применение углекислого газа необходимо в пищевой промышленности, где углекислый газ выступает в качестве консерванта, а также углекислый газ в виде жидкости содержится в огнетушителях.

Рис. 3. Огнетушитель.

Что мы узнали?

Углекислый газ – вещество, которое в нормальных условиях не имеет цвета и запаха. помимо своего обычного названия – углекислый газ, его также называют оксидом углерода или диоксидом углерода.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Методы регистрации

Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации CO₂ в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта. Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем. Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф. Для измерения низких концентраций CO₂ (а также CO) в технологических газах или в атмосферном воздухе можно использовать газохроматографический метод с метанатором и регистрацией на пламенно-ионизационном детекторе.

Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних (40—70°) широт Северного полушария.

Вегетация в тропиках практически не зависит от сезона, сухой пояс пустынь 20—30° (обоих полушарий) даёт малый вклад в круговорот углекислоты, а полосы суши, наиболее покрытые растительностью, расположены на Земле асимметрично (в Южном полушарии в средних широтах находится океан). Поэтому с марта по сентябрь вследствие фотосинтеза содержание СО₂ в атмосфере падает, а с октября по февраль — повышается. Вклад в зимний прирост дают как окисление древесины (гетеротрофное дыхание растений, гниение, разложение гумуса, лесные пожары), так и сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, газа), заметно увеличивающееся в зимний сезон.

Большое количество углекислоты растворено в океане.

Другие виды плотности воздуха

Помимо обычно плотности и её зависимости от температуры, влажности и давления часто говорят о молярной и удельной плотности, а также о плотности внутреннего и наружного воздуха. Рассмотрим эти понятия подробнее.

Молярная

На самом деле такого понятия, как молярная плотность воздуха не существует. Чаще всего речь идет о молярной массе. Она равна 29,98г/моль, но её обычно округляют до 29 г/моль.

Рассчитывается молярная масса воздуха следующим образом:

Молярная масса любого вещества равна массе атомов, в ходящих в его состав. В состав воздуха входит 75% азота и 25% кислорода. Атомная масса азота (N₂) равна 28г/моль. Атомная масса кислорода (О₂) равна 32 г/моль. Учитывая состав воздуха, получим:

Молярная масса воздуха = 75%*28 + 25%*32 = 29г/моль.

Более точное значение – 28,98 г/моль.

Если вы забыли молярную массу воздуха, то её можно легко вычислить в уме, зная молярные массы азота и кислорода. Рассуждения следующие:

Если бы воздуха состоял только из азота, его молярная масса была бы равна 28 г/моль. Но ¼ воздуха – это кислород, молярная масса которого на 4 г/моль больше. Значит, к 28 надо добавить ¼ от 4 г/моль. Получится как раз 29 г/моль.

Удельная

Удельной плотности воздуха тоже не существует. Здесь обычно речь идет об удельной массе, а это и есть обычная плотность. При нормальных условиях (1 атм. и +20°С) принимают значение 1.2041 кг/м³ или просто 1,2 кг/м³.

Плотность наружного воздуха

Плотность воздуха практически не зависит от того, наружный это воздух или нет. Формула ρ=p·M/(R·T), где

• p – атмосферное давление,
• M – молярная масса (29 г/моль),
• R – газовая постоянная 8,314 Дж/(моль·К),
• Т – температура воздуха в Кельвинах (К)

одинакова для любого газа.

Но всё-таки небольшая разница возможна. Наружный воздух в городах обычно сильнее загрязнен, в нем больше примесей, и его молярная масса за счет наличия тяжелых загрязняющих газов выше. Кроме того, в нем может быть меньше кислорода (О₂, молярная масса 32 г/моль) и больше углекислого газа (СО₂, молярная масса 46 г/моль).

В итоге из-за повышенной загрязненности плотность наружного воздуха в городах может быть на 0-2% выше, чем при нормальных условиях 1,2 кг/м³.

С другой стороны, в лесу и на природе загрязнителей нет, углекислота тоже отсутствует, а кислорода больше. В итоге плотность будет близка или даже чуть ниже нормальной (1,2 кг/м³).

Плотность воздуха в помещении (внутреннего)

Здесь также всё зависит от состава воздуха и степени его свежести. В квартирах, домах и помещениях обычно меньше загрязнений, чем на улицах города, особенно если в приточной вентиляции предусмотрен фильтр.

Но в помещениях есть другая беда – их редкое проветривание, в результате чего возрастает доля углекислого газа, молярная масса которого выше, чем у воздуха (см. выше). В итоге плотность должна постепенно возрастать…

Но на практике этого не случается, так как с ростом СО₂ также увеличивается относительная влажность, а иногда и температура внутреннего воздуха. Оба фактора – за снижение плотности, и они имеют более сильный вес. В итоге плотность воздуха в помещении обычно ниже нормальной и находится на уровне 1,18…1,19 кг/м³.