آنالیز آزمایش‌های مربوط به هوا (Air Analysis)

اطلاعات اولیه

اتمسفر زمین منبع عظیمی از عناصر نیتروژن و اکسیژن و پاره‌ای از گازهای نجیب و گازهای دیگر است.
ترکیب درصد اتمسفر زمین در سطح دریا

اجزای موجود	درصد حجمی
نیتروژن	78.084
اکسیژن	20.948
آرگون	0.934
دی‌اکسید کربن	0.033
نئون	0.000182
هلیوم	0.00052
متان	0.0002

مراحل آنالیز آزمایش‌های مربوط به هوا

1. جدا کردن بخار آب و دی‌اکسید کربن
2. مایع کردن هوا
3. تبخیر جز به جز هوای مایع
   
   

برای بدست آوردن اکسیژن و نیتروژن خالص از آزمایش‌های مربوط به هوا نخست باید بخار آب و دی‌اکسید کربن آزمایش‌های مربوط به هوا را جدا کرد. این عمل معمولا با سردسازی مقدماتی آزمایش‌های مربوط به هوا یا با استفاده از ژل سیلیسی که آب را جذب می‌کند و آهک که دی‌اکسید کربن را جذب می‌‌کند صورت می‌گیرد. سپس ، آزمایش‌های مربوط به هوا را متراکم می‌کنند تا فشار آن به 100 برابر فشار اتمسفر برسد. بعد از این هوای متراکم را تا دمای اتاق سرد می‌کنند و در اتاقکی وارد می‌کنند تا منبسط شود.

انبساط هوای متراکم به علت گسسته شدن نیروهای جاذبه ضعیف لاندن میان مولکولهای گاز سرما ایجاد می‌کند زیرا شکستن پیوندهای مذکور انرژی لازم دارد، گاز در حال انبساط انرژی از محیط می‌گیرد. بنابراین ، هم محیط و هم خود گاز سرد می‌شود. اگر این عمل انبساط تکرار و بطور مناسب کنترل شود. دمای هوای منبسط شده به نقطه میعان می‌رسد. دمای هوای مایع معمولا زیر نقاط جوش نیتروژن ( 195.80- درجه سانتیگراد) اکسیژن ( 183 - درجه سانتیگراد) و آرگون (189 - درجه سانتیگراد) است.

در مرحله بعد این هوای مایع را بار دیگر جز به جز تبخیر می‌کنند. چون نیتروژن از اکسیژن و آرگون فرارتر است. هوای مایع به اکسیژن و آرگون غنی‌تر می‌شود. در این فرآیند نیتروژن با درجه خلوصی زیاد ( 99.5 + %) و اکسیژن با خلوص 99.5% بدست می‌آید. با ادامه عمل آرگون خالص ، نئون (نقطه جوش 246 - درجه سانتیگراد) و حتی هلیوم خالص ( نقطه جوش 268.9 - درجه سانتیگراد) تولید می‌شود. البته بیشتر هلیوم تولید شده در ایالات متحده را از چاههای گاز طبیعی بدست می‌آورند.

شرایط و موارد مصرف اکسیژن

بیشترین اکسیژنی که از جزء به جزء کردن هوای مایع بدست می‌آید در ساختن فولاد و مقداری هم برای سوخت موشک (برای اکسید کردن هیدروژن) و انواع دیگر واکنشهای اکسایشی کنترل شده مصرف می‌شود. اکسیژن مایع ( LOX ) را می‌توان در فشار اتمسفری در دمای جوش آن ( 183 - درجه سانتیگراد) دخیره و حمل کرد. موادی را که در چنین دماهایی هستند مواد کریوژن ( Cryogen ) به معنی «سرمای یخی» می‌نامند. این مواد خطرات خاصی دارند. در تماس با پوست بدن فورا سرما زدگی ایجاد می‌کنند.
مواد ساختمانی از قبیل پلاستیکها ، درزگیرهای لاستیکی و بعضی از فلزات در چنین دماهایی شکننده هستند و به آسانی خرد می‌شوند. اکسیژن مایع واکنشهای اکسید شدن را به علت غلظت زیاد اکسیژن تا حد انفجار تسریع می‌کند. به همین دلیل باید از برقراری تماس اکسیژن مایع با موادی که در آزمایش‌های مربوط به هوا می‌سوزند یا محترق می‌شوند، جلوگیری کرد.

مخزنهای کریوژنی مخصوص نگهداری اکسیژن مایع در واقع بطریهایی با جدار خلا زیاد شبیه فلاسکهایی است که برای نگهداری سوپ یا چای داغ بکار می‌روند. این نوع مخزنها را در خارج بیمارستانها ، مراکز صنعتی ، روی قطارها و حتی کشتیهای اقیانوس پیما می‌توان دید.

شرایط و موارد مصرف نیتروژن مایع

نیتروژن مایع نیز یک مایع کریوژن است و در موارد خاصی کاربرد دارد. مثلا در پزشکی برای سرد کردن موضعی پوست پیش از بیرون کشیدن زگیل یا بافتهای نا سالم بکار می‌رود. چون نیتروژن از لحاظ شیمیایی بی‌اثر است به عنوان ایجاد جو بی‌اثر مثلا در جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین منبع مناسبی است برای مواردی که این گاز به حجم زیاد مورد نیاز باشد. نیتروژن مایع به دلیل بی‌اثری و دمای پایین کاربرد وسیعی در تهیه مواد غذایی منجمد و حفاظت آنها در مواقع حمل و نقل دارد. فضاهای شامل نیتروژن ، مثل بعضی واگنهای باری به علت فقدان اکسیژن ، از نظر سلامتی کارکنانی که بدون وسایل تنفسی مناسب در آن وارد می‌شوند مخاطراتی به همراه داشته است.

مباحث مرتبط با عنوان

• اتمسفر
• اکسیژن
• اکسیژن مایع
• انبساط هوا
• انرژی پیوندی
• بخار آب
• تبخیر جز به جز هوای مایع
• تکنیکهای مایع کردن هوا
• جو زمین
• دی‌اکسید کربن
• سطح دریا
• گازهای بی‌اثر
• مایع کردن هوا
• نیتروژن
• نیروی لاندن
• آزمایش‌های مربوط به هوا
• هوای فشرده
• هوای مایع