Физические свойства воздуха. Чистый воздух, освобож­денный от пыли, углекислого газа и водяных паров, совершенно бесцветен, прозрачен, не имеет ни вкуса, ни запаха. 1 л чистого воздуха весит при 0° и 760 мм давления 1,293 г. При темпера­туре ниже —140° и давлении около 40 ат воздух сгущается в бесцветную прозрачную жидкость, закипающую около —190°.
Получение жидкого воздуха в настоящее время не предста­вляет особых затруднений. Существует много различного типа машин, служащих для этой цели. Работа большинства из них основана на использовании значительного понижения темпера­туры при расширении воздуха, находящегося, под давлением (около 0,25° на хаждую атмосферу потерянного давления). Так, например, если воздух, сжатый до 200 ат, быстро расширяется до давления в 1 ат, то температура его понижается на 50°. Пониже­ние температуры используют для предварительного охлаждения новой порции сжатого воздуха. Охлажденный сжатый воздух, расширяясь, охлаждается еще сильнее. Повторяя эту операцию несколько раз, можно достигнуть температуры, при которой воздух начнет превращаться в жидкость.
машина для получения жидкого воздуха

Рис. 79. Схема машины для получения жидкого воздуха

Схема устройства одной из простейших машин для получения жидкого воздуха изображена на рис. 79. Компрессор 1 сжимает при помощи поршня поступающий в машину через кран 2 воздух до 200 ат. Выделяющееся при сжатии тепло поглощается в холодильнике 3, охлаждаемом проточной водой. Из холодильника сжатый воздух попадает в змеевик 4, находящийся в изо­лированной камере 5 и состоящий из двух очень длинных спирально изо­гнутых трубок, вложенных одна в другую. По внутренней трубке змеевика воздух доходит до крана 6, который на мгновение открывается и пропускает воздух в сосуд 7, где воздух, расширяясь, сильно охлаждается.Охлажденный таким образом воздух возвращается в компрессор по наружной трубке 8 змеевика, охлаждая по пути новую порцию сжатого воздуха, идущую ему навстречу. При вторичном открывании крана 6 в сосуд 7 попадает воздух, уже предварительно охлажденный предыдущей порцией. Вследствие этого температура его после расширения будет ниже, чем температура предыдущей порции, и, в свою очередь, он сильнее охладит следующую порцию. Когда охлаждение станет достаточно сильным, воздух во внутренней трубке змеевика начнет превращаться в жидкость, стекающую в сосуд 7.

Полученный непосредственно из машины жидкий воздух обычно бывает мутным от плавающих в нем частиц угольного ангидрида, льда и других примесей, которые легко отделить фильтрованием через бумажный фильтр.

Несмотря на очень низкую температуру кипения (около —190° при обыкновенном давлении), жидкий воздух можно довольно долго сохранять в стеклянных сосудах с двойными стенками, из пространства между которыми воздух удален насосом (рис. 80). «Пустота» между стенками хорошо предохраняет нахо-дящуюся в сосуде жидкость от нагревания, благодаря чему она испаряется очень медленно. Чтобы еще больше ослабить приток тепла извне, стенки сосудов изнутри посеребрены.

В жидком воздухе легко превращаются в твердое состояние спирт, эфир и многие газы. Если, например, пропускать через жидкий воздух углекислый газ, то этот газ образует белые хлопья, напоминающие снег. Ртуть, погруженная в жидкий воздух, превращается в твердый ковкий металл.

Сосуды для хранения жидкого воздуха

Рис. 80. Сосуды для хранения жидкого воздуха

Многие вещества, охлажденные жидким воздухом, совершенно изменяют свои свойства. Так, цинк и олово становятся настолько хрупкими, что легко превращаются в порошок, свинцовый колокольчик издает чистый, звенящий звук, а замороженный резиновый мячик разбивается вдребезги, если уронить его на пол.

Так как точка кипения кислорода (—183°) лежит выше, чем точка кипения азота (—195,8°), то кислород легче превращается в жидкость, чем азот. Поэтому жидкий воздух гораздо богаче кислородом, чем атмосферный. При хранении жидкий воздух еще больше обогащается кислородом вследствие испарения азота.

Тлеющая лучинка, погруженная в жидкий воздух, ярко вспыхивает, как в чистом кислороде; нагретое докрасна стальное перо сгорает в нем с ослепительным блеском.

Жидкий воздух производится в настоящее время в больших количествах, так как путем дробного испарения из него получают кислород и азот.

103 104 105

Вы читаете, статья на тему Физические свойства воздуха