¿Qué es el aliento de vida?
Aire se refiere a la mezcla de gases de la atmósfera terrestre, por lo que el aire es una mezcla, compuesta principalmente de nitrógeno, oxígeno, gases raros (helio, neón, argón, criptón, xenón, radón), dióxido de carbono y otras sustancias (como vapor de agua e impurezas). Entre ellos, la fracción en volumen de nitrógeno es aproximadamente el 78%, la fracción en volumen de oxígeno es aproximadamente el 21%, la fracción en volumen de gases raros (helio, neón, argón, criptón, xenón, radón) es aproximadamente el 0,934% y la fracción en volumen La fracción de dióxido de carbono es aproximadamente del 0,04 % (datos de 2017), otras sustancias (como vapor de agua, impurezas, etc.) la composición del aire no es fija. A medida que cambian la altitud y la presión del aire, cambia la composición del aire. Pero durante mucho tiempo la gente creyó que el aire era una sola sustancia hasta que el científico francés Lavoisier concluyó por primera vez mediante experimentos que el aire está compuesto de oxígeno y nitrógeno. A finales de 2019, los científicos descubrieron mediante una gran cantidad de experimentos que en el aire hay gases raros como helio, argón y xenón.
En su estado natural, el aire es incoloro e inodoro.
El oxígeno del aire es necesario para todos los organismos aeróbicos. Todos los animales necesitan respirar oxígeno, al igual que las plantas verdes. Además, las plantas verdes utilizan el dióxido de carbono del aire para la fotosíntesis, y el aire es casi la única fuente de dióxido de carbono que necesitan todas las plantas.
Nombre chino
Aire
Nombre extranjero
Aire, atmósfera
Peso molecular
28.959 (promedio)
Solubilidad en agua
Ligeramente soluble
Densidad
1.293 kg/metro cúbico
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Propiedades físicas
Composición
Capas
Historial de descubrimientos
Nivel de calidad
Humedad relativa
Función
Introducción
Esta capa de aire va desde el suelo hasta 10~12 kilómetros de la capa inferior de la atmósfera, llamada troposfera. En esta capa se producen importantes fenómenos meteorológicos como nubes, lluvia, nieve, granizo, etc. La capa que se encuentra a unos 50 kilómetros por encima de la troposfera se llama estratosfera. El aire en la estratosfera es mucho más fino que el aire en la troposfera. Hay muy poco vapor de agua y polvo en la troposfera, por lo que hay muy pocos fenómenos meteorológicos. Desde arriba de la estratosfera hasta los 80 kilómetros, algunos la llaman mesosfera. La temperatura de esta capa disminuye con la altura. El espacio entre más de 80 kilómetros y unos 500 kilómetros se llama termosfera. La temperatura en esta capa es muy alta y cambia mucho entre el día y la noche.
Esta capa desde unos 50 kilómetros sobre el suelo hasta unos 1.000 kilómetros de altura se llama ionosfera. Hermosas auroras aparecen en la ionosfera.
A más de 500 kilómetros de altura sobre la tierra se encuentra la llamada atmósfera exterior, también llamada magnetosfera. Es la capa más externa de la atmósfera y es la zona de transición de la atmósfera al espacio interestelar. Afuera no hay límites claros. Generalmente, el límite superior es inferior cerca de los polos geomagnéticos, a unos 9 o 10 radios terrestres por encima del ecuador magnético, es decir, a unos 65.000 kilómetros de altura. El aire aquí es extremadamente fino.
Propiedades físicas
El aire es un gas incoloro e inodoro.
A 0℃ y presión atmosférica estándar (1.013×105 Pa), la densidad del aire es de 1,29 kg/m3. El estado de un gas a 0°C y una presión atmosférica estándar se denomina estado estándar. El aire puede considerarse como un gas ideal en estado estándar y su volumen molar es 22,4 L/mol.
La capacidad calorífica específica del aire está relacionada con la temperatura. Cuando la temperatura es de 250 K, la capacidad calorífica específica del aire a presión constante es cp = 1,003 kJ/(kg*K). A 300 K, la capacidad calorífica específica del aire a presión constante CP = 1,005 kJ/(kg·k).
La impedancia del aire es de aproximadamente 377 ohmios.
La masa molecular relativa del aire es 29.
El aire a temperatura ambiente es un gas incoloro e inodoro, mientras que el aire líquido es un líquido de color azul claro que fluye con facilidad.
Generalmente, cuando el aire se licua, se elimina el dióxido de carbono, por lo que los componentes del aire líquido son 20,95% de oxígeno, 78,12% de nitrógeno y 0,93% de argón. Hay muy pocos otros componentes y se pueden omitir.
En condiciones estándar, la velocidad del sonido del aire es de 331,5m/s.
La masa molar del aire seco es 28,9634 g/mol.
En condiciones estándar, el índice de refracción del aire a la luz visible es aproximadamente 1,00029. Varía con la presión del aire, la temperatura y la composición del aire. En particular, la humedad tiene una gran influencia en el índice de refracción y la correspondiente velocidad de la luz también cambiará en el aire.
Capacidad calorífica específica:
= 1.005 kj/(kg·k)= 0.279kwh/(tonnek) (proceso de prensado isostático)
= 0.718 kj/ ( kg·k)= 0,199kwh/(tonnek) (proceso isovolumétrico)
El aire sin vapor de agua se llama aire seco. La constante de los gases del aire seco es 2,8704×106, el peso molecular promedio es 28,966g·mol-1, el calor específico a presión constante es 7r/2 = 0,240 cal·g-1k-1 y el calor específico a volumen constante de aire seco es =
Composición
Contenido en volumen
Nitrógeno: 78,09%
Oxígeno: 20,95%
Gas noble: 0,932%
p>Dióxido de carbono: 0,034%
Vapor de agua e impurezas: 0,02%
El aire es una mezcla de varios gases. Sus componentes constantes son oxígeno, nitrógeno y gases nobles, y sus componentes variables son dióxido de carbono y vapor de agua. Sus niveles en el aire varían ligeramente en un pequeño rango dependiendo de la ubicación geográfica y la temperatura. En cuanto a los componentes inciertos del aire, varían de una región a otra. Por ejemplo, los lugares cerca de plantas metalúrgicas contendrán dióxido de azufre y los lugares cerca de plantas de cloro-álcali contendrán cloro. Además, en el aire hay trazas de hidrógeno, ozono, óxido nitroso, metano y más o menos polvo.
Los experimentos muestran que dentro de un rango de altura de 100 km desde el suelo, el porcentaje de contenido de componentes constantes en el aire permanece casi sin cambios. Calculado por contenido en volumen, el oxígeno representa aproximadamente el 20,95%, el nitrógeno representa aproximadamente el 78,09% y los gases raros representan aproximadamente el 0,934%.
En general, la composición del aire es relativamente fija. Esto es muy importante para la supervivencia de los humanos y de otros animales y plantas. Sin embargo, con el desarrollo de la industria moderna, los gases nocivos y el smog emitidos al aire han cambiado la composición del aire, provocando su contaminación. El aire contaminado puede dañar gravemente la salud humana, afectar el crecimiento de los cultivos y causar daños a los recursos naturales y a las construcciones.
Las sustancias peligrosas emitidas al aire se pueden dividir a grandes rasgos en polvo y gas. A nivel mundial, el dióxido de azufre, el monóxido de carbono, el dióxido de nitrógeno, etc. son los gases contaminantes más comunes emitidos al aire. Estos gases provienen principalmente de la combustión de combustibles fósiles (carbón y petróleo) y de los gases de escape de las fábricas.
Capa
El aire rodea la Tierra y tiene miles de kilómetros de espesor. Esta gruesa capa de aire se llama atmósfera. La atmósfera se divide en troposfera, estratosfera (estratosfera), mesosfera, ionosfera (capa cálida) y estratosfera. Vivimos en la capa más baja (la troposfera). En la estratosfera, el aire es mucho más fino. Existe un gas llamado ozono (el alótropo del oxígeno, O3), que puede absorber los dañinos rayos ultravioleta del sol. La mesosfera, también llamada mesosfera, se extiende desde la estratosfera hasta la atmósfera a 85 kilómetros de distancia. Por encima está la ionosfera, donde el aire está parcial o totalmente ionizado. La ionosfera es una región parcialmente ionizada de la atmósfera y la región completamente ionizada de la atmósfera se llama magnetosfera. La ionosfera juega un papel muy importante. Refleja las ondas de radio de todo el mundo. Si no se tienen en cuenta el vapor de agua, el dióxido de carbono y diversos hidrocarburos, la composición media del aire desde el suelo hasta una altitud de 100 km permanece sin cambios. A una altitud de 25 kilómetros, los niveles de ozono aumentan. A mayores altitudes, la composición del aire cambia con la altitud y aparentemente con la hora del día y la actividad solar.
Historia del descubrimiento
Hace más de 200 años, el científico francés Lavoisier (1743 ~ 1794) midió la composición del aire mediante pruebas cuantitativas.
Puso una pequeña cantidad de mercurio en un recipiente hermético y lo calentó durante 12 días. Descubrió que parte del mercurio se convertía en un polvo rojo de HgO y, al mismo tiempo, el volumen de aire se reducía aproximadamente a 1/5.
A través de la investigación sobre el gas restante, descubrió que esta parte del gas no podía proporcionar respiración ni favorecer la combustión. Pensó erróneamente que todo era nitrógeno.
Lavoisier recogió el polvo rojo producido al calentarlo y lo recalentó en otro recipiente más pequeño para obtener mercurio y oxígeno. El volumen de oxígeno era exactamente igual al volumen de aire reducido en el recipiente sellado. Introdujo el oxígeno obtenido en el recipiente anterior, y el gas obtenido tenía exactamente las mismas propiedades que el aire.
Lavoisier concluyó mediante experimentos que el aire está compuesto de oxígeno y nitrógeno, de los cuales el oxígeno representa 1/5. [1]
Antes del siglo XIX, la gente pensaba que solo había nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) en el aire. Hasta 1892, el físico británico Rowley descubrió que la densidad del "nitrógeno" obtenido al separar el oxígeno del aire (1,2572 g/L) está entre la densidad obtenida al descomponer sustancias que contienen nitrógeno (1,2505 g/L). diferencias. Rowley no pasó por alto esta pequeña diferencia. Posteriormente colaboró con el químico británico William Ramsay (1852-1916) y finalmente descubrió que hay un gas inerte en el aire: el argón (Ar). En los años siguientes, Ramsey y otros descubrieron el helio (he), el neón (Ne), el xenón (Xe), el criptón (Kr) y el radón (Rn).
La gente ha podido medir con precisión la composición del aire.
Nivel de calidad
Sin aire, nuestra tierra sería un desierto árido, sin vida. Las plantas verdes utilizan el aire, la luz solar y el dióxido de carbono del agua para sintetizar nutrientes. Durante este proceso, se libera oxígeno. Los humanos y otros animales obtienen oxígeno al respirar aire. Los animales también necesitan oxígeno para obtener energía de los alimentos que ingieren.
El desarrollo de la industria ha vertido sustancias nocivas al aire, lo ha contaminado y ha aumentado los componentes nocivos en el aire. Cuando las sustancias nocivas en el aire alcanzan una determinada concentración, dañarán gravemente la salud humana y el crecimiento de los cultivos, destruirán algunas sustancias, reducirán la visibilidad de las personas y afectarán la seguridad del tráfico. Por lo tanto, se deben hacer esfuerzos para prevenir la contaminación del aire.
Las sustancias peligrosas descargadas al aire se pueden dividir en las siguientes categorías: polvo (como partículas de carbón, etc.), polvo metálico (como hierro, aluminio, etc.), niebla húmeda (como niebla de aceite, niebla ácida, etc.), etc.), y gases nocivos (como monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno, etc.) Desde una perspectiva global, el dióxido de azufre y el monóxido de carbono son gases nocivos con grandes emisiones y grandes). dañar. El dióxido de azufre se produce cuando se queman carbón y petróleo. El monóxido de carbono se emite principalmente cuando se conduce un automóvil. A nivel mundial, se estima que las emisiones de monóxido de carbono superan las de dióxido de azufre.
Según la normativa unificada de la Administración Estatal de Protección Ambiental, la calidad del aire de mi país se divide en cinco niveles. Procesa una serie de datos complejos de monitoreo del aire de acuerdo con un método determinado, calcula el índice de contaminación del aire específico y luego determina su nivel de calidad del aire.
Los estándares específicos son los siguientes: cuando el índice de contaminación del aire alcanza 0-50, es 1; el segundo nivel es 51-100; el tercer nivel es 101-200; 300; cuando es superior a 300, es clase 5. Entre ellos, el nivel 3 es contaminación leve, el nivel 4 es contaminación moderada y el nivel 5 es contaminación severa.
En febrero de 2012, el Consejo de Estado acordó publicar los "Estándares de calidad del aire ambiente" recientemente revisados, que agregaron indicadores de monitoreo para PM2.5, que se refiere a las partículas en la atmósfera con un diámetro de. menor o igual a 2,5 micras, y también Material particulado que pueda ingresar a los pulmones. El índice PM2,5 representa la cantidad de dichas partículas por metro cúbico de aire. Cuanto mayor sea el valor, más grave es la contaminación del aire.
Humedad relativa
Se suele utilizar para expresar los niveles de humedad en %RH. Refleja la capacidad del aire para acercarse a la saturación. Cuanto mayor es la humedad, más cerca está el aire de la saturación. Por el contrario, cuanto menor es la humedad, más seco es el aire.
Función
Debido a la fuerte gravedad de la tierra, el 80% del aire se concentra a una media de 15 kilómetros del suelo. Esta capa de aire tiene un gran impacto en la vida humana y las actividades productivas. Lo que la gente suele llamar contaminación del aire se refiere a la contaminación del aire dentro de este rango.
El aire es una condición necesaria para la supervivencia de los animales y las plantas en la tierra. La respiración de los animales y la fotosíntesis de las plantas son inseparables del aire; Si no hay atmósfera, la temperatura será alta durante el día y baja durante la noche.
La capa de ozono puede absorber los rayos ultravioleta del sol y proteger la vida en la Tierra de daños a la atmósfera; puede evitar que las partículas de alta energía entren demasiado en la Tierra y evitar que los meteoritos golpeen la Tierra, porque los meteoritos pueden disminuir la velocidad y arder cuando caen; frote contra la atmósfera; la formación de viento, nubes, lluvia y nieve. Inseparable de la atmósfera, la propagación del sonido debe usar el aire, los paracaídas y los aviones también usan el poder del aire;
Datos de referencia
[1] Química (noveno grado) People’s Education Press (tercera edición, abril de 2006)
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En los últimos cuatro años, ha habido "buenas noticias" y "malas noticias" en el aire en Beijing, Tianjin y Hebei.
Este es también el cuarto informe sobre la contaminación del aire publicado por el equipo de investigación de la Universidad de Pekín dirigido por él. En el año de evaluación 2017, la gente está prestando atención a: ¿Ha mejorado la calidad del aire en Beijing, Tianjin y Hebei en los últimos años?
2017-08-0828 Leer 4170
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