Химический состав воздуха и его гигиеническое значение

Основными составными частями атмосферного воздуха являются кислород (около 21%), азот (78%), углекислый газ (0,03—0,04%), водяные пары, инертные газы, озон, перекись водорода, аргон, гелий, криптон и др. - около 1 %

В покое человек потребляет в минуту примерно 350 мл кислорода, а при тяжелой физической работе количество потребляемого кислорода увеличивается в несколько раз.

1. Воздух – природная смесь газообразных веществ, в которой каждое вещество имеет и сохраняет свои физические и химические свойства, поэтому воздух можно разделить.

2. Воздух – это бесцветный газообразный раствор, плотность – 1,293г/л, при температур -1900С он переходит в жидкое состояние. Жидкий воздух представляет голубоватую жидкость.

Кислород (О2) самая важная для человека часть воздуха. Он необходим для осуществления окислительных процессов в организме. В атмосферном воздухе содержание кислорода равно 20,95 %, в выдыхаемом человеком воздухе - 15,4-16 %. Снижение его в атмосферном воздухе до 13-15 % приводит к нарушению физиологических функций, а до 7-8 % - к смертельному исходу.

Азот (N) Биологическая роль азота заключается, главным образом, в том, что он является разбавителем кислорода, поскольку в чистом кислороде жизнь невозможна. При увеличении содержания азота до 93 % наступает смерть.

Жидкое состояние вещества. Уникальные свойства воды. Причины аномально высокой температуры плавления льда и кипения жидкой воды.

В жидком состоянии взаимодействия между частицами вещества достаточно сильны, чтобы препятствовать беспорядочному перемещению частиц, но все же недостаточны для прекращения их перемещения друг относительно друга. Поэтому, подобно твердому телу, жидкость обладает определенной структурой. По структуре жидкое состояние является промежуточным между твердым состоянием со строго определенной периодической структурой во всем кристалле и газом, в котором какая-либо структура полностью отсутствует. Для жидкости характерно наличие определенного объема и отсутствие определенной формы.
Жи́дкость одно из агрегатных состояний вещества. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём.Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то,и другое.Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в тоже время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии.Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервалетемператур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходиткристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние стекло), выше в газообразное (происходит испарение). Границы этогоинтервала зависят от давления

Физические свойства жидкостей

· Текучесть (достаточно приложить скольугодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла)

· Сохранение объёма, Вязкость (как способность оказыватьсопротивление перемещению одной из части относительно другой Испарение и конденсация

· КипениеСмачивание (характеризует "прилипание" жидкости к поверхности и растекание по ней)

· Смешиваемость (Пример смешиваемых жидкостей: водаи этиловый спирт, пример несмешиваемых: вода и жидкое масло) Диффузия

Уникальность воды

Плотность Как известно, при охлаждении все вещества сжимаются. Вода следует этому правилу до тех пор, пока ее температура не достигнет значения 4° С. В этом состоянии она обладает наибольшей плотностью. При дальнейшем понижении температуры, вода, вопреки общему правилу, начинает расширяться, а переход в твердое состояние сопровождается еще одним скачкообразным расширением. Благодаря этому лед плавает, а водоемы не промерзают. Лёд(900 кг/) Вода (1000 кг/)

Теплоемкость Вода обладает способностью поглощать большое количество теплоты и сравнительно мало при этом нагреваться. Удельная теплоемкость воды (4200 Дж/кг*С') выше, чем у большинства веществ, она в 10 раз выше чем у железа. Больших затрат энергии требуют процессы испарения и замерзания, которые происходят при неизменности температуры. Именно по этим причинам дневные и годовые колебания температуры не такие резкие, а в системах отопления и охлаждения используют воду.

Поверхностное натяжение У воды огромная сила поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение является необходимым условием для капиллярных процессов – основы жизнедеятельность животных и растений, химических технологий и бытовых явлений. Полотенце, белье, рыхление почвы используют этот эффект. Пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Тройная точка воды Тройная точка определяется значением температуры и давления, при котором вещество может одновременно и равновесно находится в трех агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном.

Критическая точка Критическая точка – сочетание значений температуры и давления, при которых исчезает различие в свойствах жидкой и газообразной фаз вещества. Критическая точка для воды достигается с большим трудом при температуре 374,2° С и давлении 21,4 МПа. В момент достижения критической точки вода характеризуется крайне низкой вязкостью, непрозрачностью, резким падением скорости распространения звуковых волн и в три раза более низкой плотностью, чем при обычных условиях.

Сверхкритическое состояние представляют собой нечто среднее между жидкостью и газом. Вода в сверхкритическом состоянии может сжиматься, как газ, и в тоже время, способна растворять твердые вещества, что не характерно для газов.

Энергия воды Механическое движение воды – источник энергии речных и приливных электростанций. Для получения электроэнергии используют и разность температур между поверхностными и глубинными слоями воды. Вода – основа экологически чистой водородной энергетики, а тяжелая вода используется в термоядерной энергетике.

Очень тщательно очищенная и освобожденная от газов вода приобретает совершеннонеобычные свойства: ее можно перегреть на десятки градусов выше точки кипения —она не закипит, ее можно очень сильно переохладить — она не замерзнет!

Память воды Вода способна к объединению большого числа своих молекул в кластеры и цепочки. Такая "полимеризованная" вода кипит при температуре на несколько градусов выше, чем обычная и имеет ряд совершенно новых физических свойств. Кластеры представляют собой стабильные долгоживущие кристаллоподобные образования. Их конфигурация реагирует перестройкой даже на незначительные внешнее воздействия и примеси.За счет различия в продолжительности жизни водных кластеров большинство взаимодействий приводит не к полной, а лишь к частичной реорганизации кластеров, что обеспечивает воде как короткую, так и достаточно долговременную память. Для получения структурированной воды используют различные технологии: омагничивание, замораживание с последующим таянием, электролитическое разделение воды на "мертвую" и "живую".

Аномальные причины температура плавления и кипения воды

Самое удивительное и благостное для живой природы свойство воды - это ее способность при "нормальных" условиях быть жидкостью. Молекулы очень похожих на воду соединений (например, молекулы H2S или H2Se) намного тяжелее, а образуют при тех же условиях газ.Объясняется это довольно просто - большая часть молекул воды соединена водородными связями. Именно этими связями отличается вода от жидких гидридов H2S, H2Se и H2Te. Если бы их не было, то вода кипела бы уже при минус 95 °C. Энергия водородных связей достаточно велика, и разорвать их можно лишь при значительно более высокой температуре. Они обусловлены силами притяжения между несущим частичный отрицательный заряд атомом кислорода одной молекулы и несущим частичный положительный заряд атомом водорода другой молекулы. Полностью водородные связи исчезают только при температуре водяного пара 600 °C.

Необычайно велики пределы допустимых значении переохлаждения и перегрева воды - при аккуратном нагревании или охлаждении вода остается жидкой от -40 °C до +200 °C. Тем самым температурный диапазон, в котором вода может оставаться жидкой, расширяется до 240 °C.

При нагревании льда сначала температура его повышается, но с момента образования смеси воды со льдом температура будет оставаться неизменной до того момента, пока не расплавится весь лёд. Это объясняется тем, что тепло, подводимое к тающему льду, прежде всего расходуется только на разрушение кристаллов. Температура тающего льда остаётся неизменной до тех пор, пока не произойдёт разрушение всех кристаллов В кристаллах льда также существуют водородные связи. Но здесь система таких связей статична, а следовательно, еще более прочна, чем в жидкой воде. В этом причина аномально высокой температуры плавления и удельной теплоты плавления льда.