Большая Советская Энциклопедия (ВО) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 94

  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/м2 (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/м2 (37,2 am ). Перечисленные ниже свойства В. даны при давлении 101325 н/м2 или 1,01325 б (так называемое нормальное давление). Удельная теплоёмкость при постоянном давлении Cp 10,045·103дж/ (кг ·К ), т. e. 0,24 кал /(г ·°С ) в интервале 0—100°С, а при постоянном объёме Cv 8,3710·103дж/ (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/м2 (спз ). Степень сжимаемости z = pV/pV 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 см3 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/см3 (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/м2 (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/м2 (160 мм рт. ст. ), при уменьшении его до 18665,1 н/м2 (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/м2 (110 мм рт. ст. ) компенсация становится недостаточной и появляются признаки гипоксии , а уменьшение его до 6 666,1—7 999,3 н/м2 (50—60 мм рт. cт. ) опасно для жизни. Повышение парциального давления кислорода вплоть до дыхания чистым кислородом (парциальное давление 101325 кн/м2 — 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/м2 (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).