Powietrze
Powietrze (łac. āēr) – jednorodna mieszanina gazów, stanowiąca atmosferę ziemską.
Spis treści |
Właściwości fizyczne powietrza
Powietrze jest bezbarwne, bezwonne, bez smaku, słabo rozpuszczalne w wodzie. Skroplone powietrze jest bladoniebieskie. Gęstość powietrza zależy od ciśnienia, temperatury oraz składu; dla suchego powietrza, przy ciśnieniu atmosferycznym, na poziomie morza, w temperaturze 20 °C wynosi 1,2 kg/m³. Temperatura topnienia zestalonego powietrza wynosi około −213 °C, a temperatura wrzenia około −191 °C.
Skład powietrza
Zawartość głównych składników powietrza nie zmienia się – zwane są one składnikami stałymi; zawartość niektórych składników zmienia się – zwane są one składnikami zmiennymi.
Objętościowy skład powietrza[1]:
Składniki stałe:
- (skład niezmienny do wysokości 80 km, w stanie suchym, czyli bez pary wodnej)
- azot – 78,08%
- tlen – 20,95%
- argon – 0,934%
- neon – 18,18 ppm
- hel – 5,24 ppm
- metan – 1,7 ppm
- krypton – 1,14 ppm
- wodór – 0,55 ppm
- ksenon – 0,085 ppm
Składniki zmienne:
- (różne, w zależności od położenia geograficznego, pory roku i innych sytuacji, np. erupcji wulkanu)
- dwutlenek węgla – średnio 380 ppm
- dwutlenek siarki
- dwutlenek azotu
- ozon (ok. 0,000001 części atmosfery)
- składniki mineralne: pył, sadza
- składniki organiczne: drobnoustroje, zarodniki roślin
Suche powietrze ma średnią masę molową 28,84 g/mol.
Wilgotność
Powietrze zawiera różną, zależną od warunków otoczenia, ilość pary wodnej. Zawartość pary wodnej w powietrzu jest zależna od wielu czynników i zmienia się w zakresie 0–4%.
Do oceny stopnia wilgotności powietrza stosuje się dwie wielkości:
- wilgotność bezwzględną, określającą ilość wody w gramach zawartej w 1 m³ powietrza, przy określonym jego ciśnieniu i temperaturze (zwykle są to warunki normalne fizyczne lub techniczne);
- wilgotność względną, określającą stosunek ilości pary wodnej zawartej w 1 m³ powietrza, przy określonym ciśnieniu i temperaturze, do ilości pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze i ciśnieniu powietrza. Stosunek ten podaje się w procentach lub w postaci ułamka.
Powietrze w technice
Sprężone powietrze wykorzystywane jest jako nośnik energii. W pneumatyce przygotowanie sprężonego powietrza, realizowane w specjalnych urządzeniach (elementach), polega na:
- usunięciu z niego zanieczyszczeń,
- redukcji ciśnienia do wymaganego poziomu,
- wprowadzeniu czynnika smarnego (dla mechanizmów, które tego wymagają).
Powietrze oczyszczone powinno charakteryzować się:
- brakiem wody w postaci kropel; woda w postaci pary jest dopuszczalna, gdy punkt rosy występuje przy temperaturze niższej o 5–10 °C od najniższej temperatury pracy układu napędowego;
- zanieczyszczeniami mechanicznymi poniżej 5 mikrometrów, przy udziale wagowym do 0,7 mg/m³ w warunkach normalnych fizycznych;
- niewystępowaniem olejów oraz innych cieczy w postaci kropel. Konstruktor i użytkownik urządzeń pneumatycznych, znając najniższe temperatury w nich występujące, powinien ocenić, czy przy danej wilgotności powietrza zasilającego może wystąpić szkodliwe skraplanie się wody zawartej w postaci pary w sprężonym powietrzu (tzn., czy zostanie osiągnięty punkt rosy).
Aby zapewnić prawidłową pracę urządzeń pneumatycznych, należy tak osuszać zasilające je powietrze, żeby jego wilgotność względna w najniższej temperaturze pracy nie przekroczyła 80%. Powietrze opuszczające stację kompresorową ma zwykle temperaturę o 10–15 °C wyższą od temperatury otoczenia. Podczas stygnięcia powietrza w instalacji pneumatycznej następuje skroplenie się pary wodnej. Aby skroplona woda nie dostawała się do instalacji sprężonego powietrza, stosuje się urządzenia osuszające sprężone powietrze.
