Що є газом

Газ (Газоподібний стан) (від нідерл. gas , Сходить до др.-грец. χάος ) - Агрегатний стан речовини, що характеризується дуже слабкими зв'язками між складовими його частинками (молекулами, атомами або іонами), а також їх великою рухливістю. Частинки газу майже вільно та хаотично рухаються у проміжках між зіткненнями, під час яких відбувається різка зміна характеру їхнього руху.

Газоподібний стан речовини в умовах, коли можливе існування стійкої рідкої або твердої фази цієї речовини, зазвичай називається парою.

Подібно до рідин, гази мають плинність і опираються деформації. На відміну від рідин, гази не мають фіксованого об'єму [1] і не утворюють вільну поверхню, а прагнуть заповнити весь доступний об'єм (наприклад, судини).

Газоподібний стан - найпоширеніший стан речовини Всесвіту (міжзоряна речовина, туманності, зірки, атмосфери планет тощо). За хімічними властивостями гази та їх суміші дуже різноманітні – від малоактивних інертних газів до вибухових газових сумішей. До газів іноді [уточнити] відносять як системи з атомів і молекул, а й системи з інших частинок — фотонів, електронів, броунівських частинок, і навіть плазму .

Деякі окремі випадки

• Ідеальний газ - газ, в якому взаємодія між молекулами зводиться до парних зіткнень, причому час міжмолекулярного зіткнення набагато менше середнього часу між зіткненнями. Ідеальний газ є найпростішим модельним об'єктом молекулярної фізики.

Рівняння стану ідеального газу

• Реальний газ – газ, у якому враховується взаємодія між молекулами.Рівняння стану реального газу часто будується методами теорії збурень, при цьому на відміну від рівняння стану ідеального газу описується набором віріальних коефіцієнтів.
• Газ ван-дер-Ваальса - окремий випадок реального газу з досить простим модельним рівнянням стану. Найважливішою властивістю газу ван-дер-Ваальса є існування в такій простій моделі фазового переходу газ-рідина.
• Частково чи повністю іонізований газ називається плазмою.

Також газом часто стисло називають природний газ.

Етимологія

Слово «газ» (нідерл. gas) було придумано на початку XVII століття фламандським натуралістом Я. Б. ван Гельмонтом для позначення отриманого ним «мертвого повітря» (вуглекислого газу). Згідно з Я. І. Перельманом [2] , Гельмонт писав: «Таку пару я назвав газтому що він майже не відрізняється від хаосу стародавніх».

Відповідно до В. Вундту [де?], звуковий лад цього слова цілком визначається смисловими відлуннями тих термінів і виразів, які для вченої свідомості на той час позначали родинні ідеї та образи. На думку Вундта, насамперед Гельмонт думав, що відкритий ним газ нагадує первісний хаос. Крім того, на Гельмонта діяло подання слова blas (СР нім. blasen ), яке він вживав для позначення холодного повітря, що виходить із зірок. Нарешті, сюди ж долучалася думка про слово geest — «дух», що відповідає латинському spiritus, оскільки газ, під яким Гельмонт мав на увазі, головним чином, вуглекислоту, латиною передавався через spiritus silvestris («лісовий дух»). Деякі підозрюють вплив німецької gasen - "Кипіти".

У Росії її для позначення газів М. У.Ломоносов вживав термін "пружні рідини", але він не прижився.

Фізичні властивості

Індивідуальна газова постійна

Стисненість

Стисненість z - Це відношення питомого обсягу газу до питомого обсягу ідеального газу з такою ж молярною масою. Як правило, це число трохи менше одиниці, при цьому найбільш значно відхиляється від неї поблизу лінії насичення і для досить складних органічних газів, наприклад, для метану при стандартних умовах [3] .

Розрахувати коефіцієнт стисливості можна кількома способами:

• модифікованим методом NX19 мод;
• модифікованим рівнянням стану GERG-91 мод;
• рівнянням стану AGA8-92DC;
• рівнянням стану ВНІЦ СМВ.

Теплоємність

Теплоємність газу залежить від характеру процесу, що з ним протікає. Найбільш часто використовуються ізохорна теплоємність та ізобарна; для ідеального газу.

Теплопровідність

Теплопровідність газів - явище спрямованого перенесення теплової енергії з допомогою зіткнення частинок газу без перенесення речовини.

В'язкість

На відміну від рідин, кінематична в'язкість газів зі зростанням температури зростає, хоча динамічної в'язкості залежність менш виражена. Також в'язкість обернено пропорційна тиску.

Число Прандтля

Число Прандтля (відношення кінематичної в'язкості до температуропровідності) для газів зазвичай трохи менше одиниці.

Провідність

Гази - дуже погані провідники, але в іонізованому стані газ здатний проводити електричний струм [4] . Провідність газу залежить від напруги нелінійно, оскільки ступінь іонізації змінюється за складним законом. Основних способів іонізації газу два: термічна іонізація та іонізація електричним ударом.Крім того, існує так званий самостійний електричний розряд (приклад – блискавка).

Термічна іонізація

Термічна іонізація — надання атомам достатньої кінетичної енергії для відриву електрона від ядра та подальшої іонізації внаслідок підвищення температури газу та теплового руху атомів газу, що призводить до зіткнень та перетворення їх на кінетичну енергію. Температури, необхідні для іонізації газів, дуже високі (наприклад, водню цей показник становить 6 000 К). Цей тип іонізації газів поширений переважно у природі.

Іонізація електричним ударом

При низькій температурі газ може проводити струм, якщо потужність його внутрішнього електричного поля перевищує деяке порогове значення. Порогове значення у разі — досягнення електроном під впливом електричного поля достатньої кінетичної енергії, необхідне іонізації атома. Далі електрони знову розганяються електричним полем для іонізації та іонізують два атоми тощо. буд. - Процес стає ланцюговим. Зрештою, всі вільні електрони досягнуть позитивного електрода, позитивні іони — негативного електрода. Цей тип іонізації поширений переважно у промисловості.

Цікаві факти

Див. також

Примітки

1. ↑ У планетарному масштабі газ у атмосфері утримується гравітацією
2. ↑Перельман Я. І. Цікава фізика. - Москва: Наука, 1979. - Т. 2.
3. ↑ ГОСТ 30319.1-96. Газ природний. Методи розрахунку фізичних властивостей. Визначення фізичних властивостей природного газу, його компонентів та продуктів його переробки.
4. ↑ Елементарний підручник фізики/За ред. Ландсберг Р. С.. - Вид. 8-ме. - М.: Наука, 1972. - Т. 2. - С. 230-268.

Що є газом

Газ (Газоподібний стан) (від нідерл.gas , перегукується з др.-греч. χάος ) - Агрегатний стан речовини, що характеризується дуже слабкими зв'язками між складовими його частинками (молекулами, атомами або іонами), а також їх великою рухливістю. Частинки газу майже вільно та хаотично рухаються у проміжках між зіткненнями, під час яких відбувається різка зміна характеру їхнього руху.

Газоподібний стан речовини в умовах, коли можливе існування стійкої рідкої або твердої фази цієї речовини, зазвичай називається парою.

Подібно до рідин, гази мають плинність і опираються деформації. На відміну від рідин, гази не мають фіксованого об'єму [1] і не утворюють вільну поверхню, а прагнуть заповнити весь доступний об'єм (наприклад, судини).

Газоподібний стан - найпоширеніший стан речовини Всесвіту (міжзоряна речовина, туманності, зірки, атмосфери планет тощо). За хімічними властивостями гази та їх суміші дуже різноманітні – від малоактивних інертних газів до вибухових газових сумішей. До газів іноді [уточнити] відносять як системи з атомів і молекул, а й системи з інших частинок — фотонів, електронів, броунівських частинок, і навіть плазму .

Деякі окремі випадки

• Ідеальний газ - газ, в якому взаємодія між молекулами зводиться до парних зіткнень, причому час міжмолекулярного зіткнення набагато менше середнього часу між зіткненнями. Ідеальний газ є найпростішим модельним об'єктом молекулярної фізики.

Рівняння стану ідеального газу

• Реальний газ – газ, у якому враховується взаємодія між молекулами.Рівняння стану реального газу часто будується методами теорії збурень, при цьому на відміну від рівняння стану ідеального газу описується набором віріальних коефіцієнтів.
• Газ ван-дер-Ваальса - окремий випадок реального газу з досить простим модельним рівнянням стану. Найважливішою властивістю газу ван-дер-Ваальса є існування в такій простій моделі фазового переходу газ-рідина.
• Частково чи повністю іонізований газ називається плазмою.

Також газом часто стисло називають природний газ.

Етимологія

Слово «газ» (нідерл. gas) було придумано на початку XVII століття фламандським натуралістом Я. Б. ван Гельмонт для позначення отриманого ним «мертвого повітря» (вуглекислого газу). Відповідно до Я. І. Перельману [2] , Гельмонт писав: «Таку пару я назвав газтому що він майже не відрізняється від хаосу стародавніх».

Відповідно до Ст. Вундту [де?], звуковий лад цього слова цілком визначається смисловими відлуннями тих термінів і виразів, які для вченої свідомості на той час позначали родинні ідеї та образи. На думку Вундта, насамперед Гельмонт думав, що відкритий ним газ нагадує первісний хаос. Крім того, на Гельмонта діяло подання слова blas (СР нім. blasen ), яке він вживав для позначення холодного повітря, що виходить із зірок. Нарешті, сюди ж долучалася думка про слово geest — «дух», що відповідає латинському spiritus, оскільки газ, під яким Гельмонт мав на увазі, головним чином, вуглекислоту, латиною передавався через spiritus silvestris («лісовий дух»). Деякі підозрюють вплив німецької gasen - "Кипіти".

У Росії її для позначення газів М. Ст.Ломоносов вживав термін "пружні рідини", але він не прижився.

Фізичні властивості

Індивідуальна газова постійна

Стисненість

Стисненість z - Це відношення питомого обсягу газу до питомого обсягу ідеального газу з такою ж молярною масою. Як правило, це число трохи менше одиниці, при цьому найбільш значно відхиляється від неї поблизу лінії насичення і для досить складних органічних газів, наприклад, для метану при стандартних умовах [3] .

Розрахувати коефіцієнт стисливості можна кількома способами:

• модифікованим методом NX19 мод;
• модифікованим рівнянням стану GERG-91 мод;
• рівнянням стану AGA8-92DC;
• рівнянням стану ВНІЦ СМВ.

Теплоємність

Теплоємність газу залежить від характеру процесу, що з ним протікає. Найбільш часто використовуються ізохорна теплоємність та ізобарна; для ідеального газу.

Теплопровідність

Теплопровідність газів - явище спрямованого перенесення теплової енергії з допомогою зіткнення частинок газу без перенесення речовини.

В'язкість

На відміну від рідин, кінематична в'язкість газів зі зростанням температури зростає, хоча динамічної в'язкості залежність менш виражена. Також в'язкість обернено пропорційна тиску.

Число Прандтля

Число Прандтля (відношення кінематичної в'язкості до температуропровідності) для газів зазвичай трохи менше одиниці.

Провідність

Гази - дуже погані провідники, але в іонізованому стані газ здатний проводити електричний струм [4] . Провідність газу залежить від напруги нелінійно, оскільки ступінь іонізації змінюється за складним законом. Основних способів іонізації газу два: термічна іонізація та іонізація електричним ударом.Крім того, існує так званий самостійний електричний розряд (приклад – блискавка).

Термічна іонізація

Термічна іонізація — надання атомам достатньої кінетичної енергії для відриву електрона від ядра та подальшої іонізації внаслідок підвищення температури газу та теплового руху атомів газу, що призводить до зіткнень та перетворення їх на кінетичну енергію. Температури, необхідні для іонізації газів, дуже високі (наприклад, водню цей показник становить 6 000 К). Цей тип іонізації газів поширений переважно у природі.

Іонізація електричним ударом

При низькій температурі газ може проводити струм, якщо потужність його внутрішнього електричного поля перевищує деяке порогове значення. Порогове значення у разі — досягнення електроном під впливом електричного поля достатньої кінетичної енергії, необхідне іонізації атома. Далі електрони знову розганяються електричним полем для іонізації та іонізують два атоми тощо. буд. - Процес стає ланцюговим. Зрештою, всі вільні електрони досягнуть позитивного електрода, позитивні іони — негативного електрода. Цей тип іонізації поширений переважно у промисловості.

Цікаві факти

Див. також

Примітки

1. ↑ У планетарному масштабі газ у атмосфері утримується гравітацією
2. ↑Перельман Я. І. Цікава фізика. - Москва: Наука, 1979. - Т. 2.
3. ↑ ГОСТ 30319.1-96. Газ природний. Методи розрахунку фізичних властивостей. Визначення фізичних властивостей природного газу, його компонентів та продуктів його переробки.
4. ↑ Елементарний підручник фізики/За ред. Ландсберг Р. С.. - Вид. 8-ме. - М.: Наука, 1972. - Т. 2. - С. 230-268.

Що таке природний газ і звідки він береться

Природний газ - це корисна копалина, найважливіший сировинний ресурс, суміш вуглеводнів, предмет релігійного культу, спору вчених, інструмент економічного та політичного впливу.

Автори матеріалу

"Російська газова енциклопедія", видання 2020 року

Природний газ — це горючий газ, що видобувається в основному із земної кори (літосфери), що є сумішшю вуглеводневих (в основному метан CH₄ до 98% об.) і невуглеводневих сполук і елементів (азоту N₂, двоокису вуглецю CO₂, сірководню та ін). Усі компоненти, що входять в газ, не діють один на одного хімічно. У пластових умовах природний газ знаходиться в газоподібній фазі або в розчиненому вигляді в нафті або воді, а в стандартних умовах лише в газоподібній фазі. Фізичними параметрами, що визначають стан даного газу, є тиск, обсяг та температура. Основним джерелом метану Землі є природний газ.

CH₄ - молекула метану

Щодо походження природного газу метану СН₄ (як, втім, і нафти) серед учених досі немає єдиної думки. Дві основні концепції стверджують різні причини утворення вуглеводневих корисних копалин у надрах Землі. Перша концепція походження нафти і газу називається органічною, або біогенною (грецьк. «біос» — життя, «генесис» — походження), друга — мінеральною, неорганічною, або абіогенною (грец. «а» — не).

Обидві точки зору, що оперують сучасними знаннями, які мають науки про Землю, фізика, хімія, біологія, зберігають в даний час стійкий антагонізм і рішуче неприйняття висновків один одного.