Читать онлайн «Большая Советская Энциклопедия (ВО)». Страница 89

  Историческая справка. Учёные древности считали В. одним из элементов, из которых состоит всё существующее. Анаксимен из Милета (6 в. до н. э.) называл В. «первоматерией», а Эмпедокл (5 в. до н. э.) и Аристотель (4 в. до н. э.) — одним из четырёх элементов — стихий (наряду с огнём, водой и землёй), в которых заключены все присущие материи свойства. Представление о В. как о самостоятельном индивидуальном веществе господствовало в науке до конца 18 в. В 1775—77 французский химик А. Лавуазье показал, что в состав В. входят открытые незадолго до того химические элементы азот и кислород. В 1894 английские учёные Дж. Рэлей и У. Рамзай обнаружили в В. ещё один элемент — аргон, затем в В. были открыты и другие инертные газы.

  Большую роль в истории науки сыграло изучение физических свойств В. Итальянский учёный Г. Галилей (1632) нашёл, что В. в 400 раз легче воды. Итальянские учёные В. Вивиани и Э. Торричелли (1643) открыли существование атмосферного давления и изобрели для его измерения барометр. Французский учёный Б. Паскаль обнаружил уменьшение атмосферного давления с высотой. Изучая соотношение между давлением и объёмом В., Р. Бойль и Р. Тоунлей (1662) в Англии и Э. Мариотт (1676) во Франции открыли закон, названный их именами (см. Бойля — Мариотта закон ); в дальнейшем, с развитием науки были установлены и другие газовые законы (см. Газы ). Долгое время В. и его главные компоненты не удавалось превратить в жидкость, и потому их считали «постоянными» газами. Неудача попыток сжижения В. была объяснена лишь после того, как Д. И. Менделеев (1860) установил понятие критической температуры и давления. В 1877, используя охлаждение В. до температуры ниже критической (около —140°С) под высоким давлением, Л. П. Кальете (Париж) и Р. Пикте (Женева) удалось превратить В. в жидкость. В 1895 немецкий инженер К. Линде сконструировал и построил первую промышленную установку для сжижения В. (см. Сжижение газов ).

  Физические свойства. Давление В. при 0°С на уровне моря 101325 н/м 2 (1,01325 б , 1 aт , 760 мм рт. cт. ); в этих условиях масса 1 л В. равна 1,2928 г . Для большинства практических целей В. можно рассматривать как идеальный газ; в частности, парциальное давление каждого газа, входящего в состав В., не зависит от присутствия других компонентов В. (см. Дальтона законы ). Критическая температура —140,7°С, критическое давление 3,7 Мн/м 2 (37,2 am ). Перечисленные ниже свойства В. даны при давлении 101325 н/м 2 или 1,01325 б (так называемое нормальное давление). Удельная теплоёмкость при постоянном давлении Cp 10,045·103 дж/ (кг ·К ), т. e. 0,24 кал /(г ·°С ) в интервале 0—100°С, а при постоянном объёме Cv 8,3710·103 дж/ (кг ·К ), т. е. 0,2002 кал/ (г ·°С) в интервале 0—1500°С. Коэффициент теплопроводности 0,024276 вт/ (м ·К), то есть 0,000058 кал/ (см ·сек ·°С) при 0°С и 0,030136 вт/ (м ·К ), т. е. 0,000072 кал /(см ·сек ·°С) при температуре 100°С; коэффициент теплового расширения 0,003670 (0—100°С). Вязкость 0,000171 (0°С) и 0,000181 (20°С) мн ·сек/м 2 (спз ). Степень сжимаемости z = pV/p 0 V 0 1,00060 (0°С), 1,09218 (25°С), 1,18376 (50°C); показатель преломления 1,00029; диэлектрическая проницаемость 1,000059 (0°С). Растворимость в воде (в см 3 на 1 л воды) 29,18 (0°С) и 18,68 (20°С). Поскольку растворимость кислорода в воде несколько выше, чем азота, соотношение этих газов при растворении в воде изменяется и составляет соответственно 35% и 65%. Скорость звука в В. при 0°С около 330 м/сек .

  Жидкий В. — голубоватая жидкость с плотностью 0,96 г/см 3 (при—192°С и нормальном давлении). Свободно испаряющийся при нормальном давлении жидкий В. имеет температуру около —190°С. Состав его непостоянен, так как азот (и аргон) улетучивается быстрее кислорода. Фракционное испарение жидкого В. используют для получения чистого азота и кислорода, аргона и других инертных газов. Жидкий В. хранят и транспортируют в дьюара сосудах или в резервуарах специальной конструкции — танках. Сжатый В. хранят в стальных баллонах при 15 Мн/м 2 (150 am ); окраска баллонов чёрная с белой надписью «Воздух сжатый».

  В. Л. Василевский.

  Физиолого-гигиеническое значение В. Колебания содержания азота и кислорода в атмосфере В. незначительны и не оказывают существенного влияния на организм человека. Для нормальной жизнедеятельности человека важен процентный состав В., в частности парциальное давление кислорода. Парциальное давление кислорода В. над уровнем моря составляет 21331,5 н/м 2 (160 мм рт. ст. ), при уменьшении его до 18665,1 н/м 2 (140 мм рт. ст. ) появляются первые признаки кислородной недостаточности, которые легко компенсируются у здоровых людей учащением и углублением дыхания, ускорением кроветока, увеличением количества эритроцитов и т.д. При уменьшении парциального давления до 14 665,4 н/м 2 (110 мм рт. ст. ) компенсация становится недостаточной и появляются признаки гипоксии , а уменьшение его до 6 666,1—7 999,3 н/м 2 (50—60 мм рт. cт. ) опасно для жизни. Повышение парциального давления кислорода вплоть до дыхания чистым кислородом (парциальное давление 101325 кн/м 2 — 760 мм рт. cт. ) переносится здоровыми людьми без отрицательных последствий. При обычном парциальном давлении азот инертен. Увеличение его парциального давления до 0,8—1,2 Мн/м 2 (8—12 aт ) приводит к проявлению наркотического действия (см. Наркоз ). Значительное увеличение процентного содержания азота в В. (до 93% и более) вследствие уменьшения парциального давления кислорода может привести к аноксемии и даже смерти. Содержание углекислого газа — физиологического возбудителя дыхательного центра в атмосфере В., составляет обычно 0,03— 0,04% по объёму. Некоторое повышение его концентрации в В. промышленных центров несущественно для организма. При высоких концентрациях углекислого газа и снижении парциального давления кислорода может наступить асфиксия . При содержании в В. 14—15% CO2 может наступить смерть от паралича дыхательного центра. Увеличение концентрации CO2 в В. помещений происходит в основном за счёт дыхания и жизнедеятельности людей (взрослый человек в покое при 18—20°С выделяет около 20 л CO2 в час). Поэтому содержание в В. углекислого газа, с одной стороны, и органических соединений, микроорганизмов, пыли и т.п., с другой, увеличиваются одновременно; концентрация CO2 в В. помещений является санитарным показателем чистоты В. Содержание CO2 в В. жилых помещений не должно превышать 0,1%. Находящиеся в незначительном количестве в атмосфере В. инертные газы — аргон, гелий, неон, криптон, ксенон при нормальном давлении индифферентны для организма. Обнаруживаемые в атмосфере В. в ничтожных концентрациях радиоактивные газы радон и его изотопы — актинон и торон, имеющие малый период полураспада, не оказывают неблагоприятного воздействия на человека.

  В атмосфере В. обычно обнаруживаются различные микроорганизмы (бактерии, грибки и др.). Однако патогенные микроорганизмы встречаются в В. крайне редко, в связи с чем передача инфекционных заболеваний через атмосферу В. может происходить в исключительных случаях, например при применении бактериологического оружия , в закрытых помещениях при наличии больных, выделяющих в В. патогенные микроорганизмы вместе с мельчайшими капельками слюны при кашле, чихании, разговоре. В зависимости от устойчивости микроорганизмов они могут передаваться через В. как воздушно-капельным, так и воздушно-пылевым путём (наиболее устойчивые, например, возбудители туберкулёза, дифтерии).

  Для жизнедеятельности человека большое значение имеют температура, влажность, движение В. Для обычно одетого человека, выполняющего лёгкую работу, оптимальная температура В. 18—20°С. Чем тяжелее работа, тем ниже должна быть температура В. Благодаря совершенным механизмам терморегуляции человек легко переносит изменения температуры и может приспособиться к различным климатическим условиям. Оптимальная для человека относительная влажность В. 40—60%. Сухой В. при всех условиях переносится хорошо. Повышенная влажность В. действует неблагоприятно: при высокой температуре она способствует перегреванию, а при низкой температуре переохлаждению организма. Движение В. вызывает увеличение теплоотдачи организма. Поэтому при высокой температуре (до 37°С) ветер способствует предохранению человека от перегревания, а при низкой — переохлаждению организма. Особенно неблагоприятна для человека комбинация ветра с низкой температурой и высокой влажностью. Известное значение придаётся ионизации В. Лёгкие ионы с отрицательным зарядом оказывают положительное воздействие на организм. Для ионизации В. предложен ряд приборов.