Температура замерзания углекислого газа

Температура замерзания углекислого газа

Для контекста, самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была, по-видимому, -133,6F (-92C) спутником в Антарктиде. Самая низкая подтвержденная температура воздуха на земле была -129F (-89C). Вики ссылка на источники .

Таким образом, кажется, что уже возможно, что температура воздуха упадет ниже точки замерзания углекислого газа, поэтому в этих случаях атмосферный CO2 замерзал бы и шел снег в это время?

Спасибо за любой вклад!

Гипотетически да, контейнер с CO2 замерзнет в этих условиях, хотя в практическом смысле CO2 составляет только 0,04% атмосферы, и, в отличие от воды, образующейся в каплях дождя, не собирается в отдельные места, так что вы бы не стали на самом деле получить сухой лед снег.

Это не будет снег CO 2 , но это, скорее всего , оставить тонкую пленку CO 2 инея на случайных поверхностях, так же , как , как водяные пары конденсируются и замерзает из воздуха , когда температура опускается ниже точки замерзания.

И даже если в воздухе 3 содержится очень мало СО 2; воздух , конечно же, движется . и весь воздух, который дует над такой холодной областью (и сам охлаждается до этих экстремальных температур), будет терять свое содержание CO 2 , поэтому даже если он не будет достаточно большим, чтобы составить видимый снег, тонкая пленка теоретически будет становиться толще до тех пор, пока температура не поднимется.

В действительности, температура низкая , что, как правило , довольно временным (на Земле), и тонкий CO 2 одеяло рано или поздно испаряется снова довольно быстро.

Изменить: Как многие говорили в этой теме, уровни CO 2 в воздухе в целом слишком низки, чтобы конденсироваться «в дикой природе», но опять же . Уровни CO 2 могут быть выше локально, как и очень локально вокруг например научно-исследовательская станция; как с учеными-дыхателями, так и с электрогенераторами, работающими на топливе.

Тем не менее, они также производят тепло, но, если я не ошибаюсь, все еще были наблюдения тонкого мороза, который, как полагают, являлся следовыми количествами замороженного CO 2 , то есть сухого льда, вокруг исследовательских станций в нескольких случаях.

Как неполярные вещества все равно замерзают? Есть ли у сухого льда повторяющаяся структура или минеральная привычка?

Каждое вещество имеет кристаллическую решетку независимо от его состояния при комнатной температуре. Их структура определяется различными взаимодействиями, такими как силы / стерики Ван-дер-Ваальса, сложение пи-пи и т. Д.

Изменить: я был немного выше, когда я написал это, но я имел в виду, что каждое вещество может сформировать упорядоченную решетку в твердом состоянии. Он не всегда находится в той решетке, когда он твердый, и не должен быть твердым, чтобы иметь решетку, например, с жидкими кристаллами (которые также имеют различные степени упорядоченности). В газовой фазе решетка явно не образуется

Каждое вещество имеет какое-то твердое состояние, но это не обязательно упорядоченный кристалл. Твердые вещества с аморфной структурой называются стеклами (поскольку одним из них является обычное оконное стекло). https://en.wikipedia.org/wiki/Glass

Существуют также квазикристаллы, которые имеют упорядоченную структуру, но не имеют повторяющейся решетки. Первый природный экземпляр был обнаружен только в 2009 году. Https://en.wikipedia.org/wiki/Quasicrystal

Квазикристаллы известны с 1980-х годов, когда Шехтман попал в черный список науки, потому что Полингу не нравилась идея квазикристаллов. И не совсем полезно думать о квазикристаллах как о неповторяющейся решетке, поскольку они имеют обширный дальний порядок, у них просто нет единой геометрии, это две или более повторяющиеся геометрии. Хотя да, это, строго говоря, не кристалл.

Ван-дер-ваальсовы взаимодействия в газе при комнатной температуре нельзя охарактеризовать как решетку. У него нет повторяющейся структуры или симметрии.

Я думаю, что комментарий ctfogo использует «при комнатной температуре» в качестве модификатора для «его состояния» и опускает «твердый» в качестве прилагательного для «каждого вещества»
Так что это можно записать так:
Каждое тело имеет кристаллическую решетку (независимо от его состояния при комнатной температуре).
Что тоже неверно, но когда оно КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ, структура (в основном) определяется этими взаимодействиями.

Когда температура падает ниже нуля, в воздухе все еще остается определенное количество влаги (не вся влага выходит в виде мороза или снега). Это достигает равновесия. Даже на 30 ниже, в воздухе все еще есть влага.

Является ли концентрация CO2 настолько низкой, что возможно, что никто не выйдет. Я считаю, что это связано с точкой росы, когда вода выходит из воздуха и сколько ее конденсируется. Как бы тот же механизм влиял на CO2? Возможно ли, что, несмотря на падение ниже точки замерзания CO2, количество все еще настолько мало, что ни один не будет конденсироваться.

Сейчас я нахожусь на мобильном телефоне, поэтому я не могу глубоко исследовать, но нам нужно найти эквивалентное соотношение Клаузиуса-Клапейрона для CO2, чтобы увидеть, может ли при этих низких температурах концентрация CO2 в воздухе быть насыщенной или нет.

Я подозреваю, что нет, в воздухе недостаточно СО2, чтобы вызвать замерзание СО2 даже при таких низких температурах. Но дайте ему еще несколько десятилетий статус-кво, и кто знает? ¯ _ (ツ) _ / ¯

В основном да. Вы можете думать об этом как о точке росы в воздухе. Если водяной пар почти полностью насыщает воздух при температуре 75 ° C, то точка росы будет примерно равна 74 ° C, и вода будет конденсироваться на поверхностях, которые холоднее этого. По мере уменьшения концентрации воды в воздухе точка росы будет падать до тех пор, пока она не станет ниже точки замерзания воды. То же самое относится и к CO2. Поверхность -80C не будет конденсировать ее из воздуха, потому что относительная концентрация слишком низкая, и я подозреваю, что конденсация слишком неблагоприятна для энтропии.

Скорее всего, это было бы незаметно, давление паров CO2 при -92 ° C составляет около 300 мм рт. Ст. Или около 0,4 атм. Атмосфера имеет примерно 1/1000 этой концентрации, поэтому равновесие будет смещаться в основном в пар.

Хотя, как здесь говорит / u / TheScotchEngineer , низкое парциальное давление углекислого газа означает, что температура, при которой это могло бы начаться, существенно ниже, так что рекордно низкая температура все еще не достаточно низкая, чтобы это произошло.

так мы могли бы использовать это, чтобы очистить атмосферу СО2? Если бы у вас была большая контролируемая среда с переохлажденным воздухом, в результате чего СО2 затвердел, чтобы его можно было собрать? (Я уверен, что это займет много энергии)

Используйте огромное количество энергии (очень вероятно, выброс CO2 и других побочных продуктов в атмосферу), чтобы захватить небольшое количество CO2 . вероятно, не стоит.

Не говоря уже об энергии, необходимой для того, чтобы супер-поезд продолжал непрерывно кружить вокруг Земли с последними останками человечества, как только этот план пойдет не так.

Впрочем, было бы разумно продолжать движение супер поезда, используя маленьких детей вместо машин. Машины слишком предсказуемы, вы хотите, чтобы ваш супер-поезд полагался на человеческий фактор для максимального эмоционального эффекта.

Если бы этот поезд ехал со скоростью света, то каждую неделю в поезде проходило бы сто лет, чтобы мы могли просто двигаться вперед, пока Земля не исцелится.

Я чувствую, что скорость света нарушит гравитацию и, возможно, атмосферу. Не говоря уже о том, сколько ущерба будет нанесено. Также на скорости света гравитация ничего не значит.

Вы могли бы сделать это через океан, используя гидроэнергию, верно? я просто сказал, что, вероятно, потребуется много энергии, чтобы поддерживать этот низкий темп

Проблема в том, что если вы идете этим путем замораживания CO 2 в атмосфере, у вас также будет заморожено множество других молекул, таких как H 2 O.

По сути, это то, как мы очищаем газы для различных целей, это более эффективно при высоких давлениях. В частности, СО2, вероятно, будет более эффективно улавливаться с использованием регенерируемой улавливающей среды. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Air_separation

CO2 считается загрязняющим веществом и удаляется в передней части процесса разделения воздуха путем адсорбции осушителем / материалом молекулярного сита. Он замерзнет и закроет основные теплообменники процесса.

Из этого процесса, вероятно, может быть получено улавливание атмосферного CO2, однако, учитывая требования к мощности, вы, скорее всего, создадите больше CO2, чем удалите.

Является ли это возможным? Да.

Это даже отдаленно практично? Нет.

Существует множество простых, гораздо менее энергоемких способов удаления CO2 из воздуха, таких как адсорбция или химические реакции. CO2 — очень «липкая» молекула по сравнению с O2 или N2, и он легко адсорбируется на поверхностях, таких как активированный уголь (обычно в промышленных условиях). Он также имеет очень высокую растворимость в воде по сравнению с O2 или N2.

И есть также методы химической реакции, такие как обработка амином или обратная реакция вода-газ-сдвиг, которые являются отраслевыми стандартами для преобразования / удаления CO2 из газовых потоков. Я почти уверен, что НАСА рассматривает Reverse WGS для производства воды на Марсе, которая затем может быть подвергнута электролизу для производства O2.

Углекислый газ, он же углекислота, он же двуокись углерода…

Содержание

1. Жидкая углекислота
2. Сухой лед
3. История открытия
4. Способы получения
5. Применение
   1. Применение углекислоты для сварки
6. Вредность и опасность углекислого газа
7. Хранение и транспортировка
8. Характеристики
   1. Коэффициенты перевода объема и массы CO₂ при Т=15°С и Р=0,1 МПа
   2. Коэффициенты перевода объема и массы CO₂ при Т=0°С и Р=0,1 МПа
   3. Углекислота в баллоне

Как получилось так, что у данного газа столько много терминов неизвестно, но в сварочном производстве, согласно ГОСТ 2601, используется термин «углекислый газ». В «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» принят термин «углекислота», а в ГОСТ 8050 — «двуокись углерода». Поэтому далее мы будем оперировать всеми этими понятиями.

Плотность двуокиси углерода зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором она находится. При атмосферном давлении и температуре -78,5°С углекислый газ, минуя жидкое состояние, превращается в белую снегообразную массу «сухой лед».

Под давлением 528 кПа и при температуре -56,6°С углекислота может находиться во всех трех состояниях (так называемая тройная точка).

Двуокись углерода термически устойчива, диссоциирует на окись углерода и кислород только при температуре выше 2000°С.

Жидкая двуокись углерода

Удельная масса жидкой двуокиси углерода значительно изменяется с температурой, поэтому количество углекислоты определяют и продают по массе. Растворимость воды в жидкой двуокиси углерода в интервале температур 5,8-22,9°С не более 0,05%.

Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты.

При нормальных условиях (20°С и 101,3 кПа) при испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л углекислого газа.

Впервые жидкую двуокись углерода получили в 1823 г. Гемфри Дэви (Humphry Davy) и Майкл Фарадей (Michael Faraday).

Сухой лед

При чрезмерно быстром отборе газа, понижении давления в баллоне и недостаточном подводе теплоты углекислота охлаждается, скорость ее испарения снижается и при достижении «тройной точки» она превращается в сухой лед, который забивает отверстие в понижающем редукторе, и дальнейший отбор газа прекращается. При нагреве сухой лед непосредственно превращается в углекислый газ, минуя жидкое состояние. Для испарения сухого льда необходимо подвести значительно больше теплоты, чем для испарения жидкой двуокиси углерода — поэтому если в баллоне образовался сухой лед, то испаряется он медленно.

История открытия углекислого газа

Углекислый газ – это первый газ, который был описан как дискретное вещество. В семнадцатом веке, фламандский химик Ян Баптист ван Гельмонт (Jan Baptist van Helmont) заметил, что после сжигания угля в закрытом сосуде масса пепла была намного меньше массы сжигаемого угля. Он объяснял это тем, что уголь трансформируется в невидимую массу, которую он назвал «газ».

Свойства углекислого газа были изучены намного позже в 1750г. шотландским физиком Джозефом Блэком (Joseph Black).

Он обнаружил, что известняк (карбонат кальция CaCO₃) при нагреве или взаимодействии с кислотами, выделяет газ, который он назвал «связанный воздух». Оказалось, что «связанный воздух» плотнее воздуха и не поддерживает горение.

Пропуская «связанный воздух» т.е. углекислый газ CO₂ через водный раствор извести Ca(OH)₂ на дно осаждается карбонат кальция CaCO₃.

Джозеф Блэк использовал этот опыт для доказательства того, что углекислый газ выделяется в результате дыхания животных.

Способы получения углекислого газа

В статье «Как получить углекислый газ» рассказано все в мельчайших подробностях, здесь лишь скажем, что основными способами получения являются:

• из известняка;
• из газов при брожении спирта;
• из газов котельных;
• из газов производств химической отрасли.

Применение углекислого газа

Двуокись углерода чаще всего применяют:

• для создания защитной среды при сварке полуавтоматом;
• в производстве газированных напитков;
• охлаждение, замораживание и хранения пищевых продуктов;
• для систем пожаротушения;
• очистка сухим льдом от загрязнений поверхности изделий.

Применение углекислоты для сварки

Плотность углекислого газа достаточно высока, что позволяет обеспечивать защиту реакционного пространства дуги от соприкосновения с газами воздуха и предупреждает азотирование металла шва при относительно небольших расходах углекислоты в струе. Углекислый газ является активным газом, т.е. в процессе сварки он взаимодействует с металлом шва и оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие.

В настоящее время ввиду большого разбрызгивания металла сварочной ванны при сварке в углекислоте все чаще применяют сварочные смеси с аргоном. Производители сварочного оборудования не остались в стороне от даной проблемы и предусматривают специальный режим на сварочных полуавтоматах, при котором уменьшается эффект разбрызгивания. Еще один путь решения данной проблемы – это применение специальных спреев или жидкостей, которые не позволяют прикипать брызгам к металлу свариваемой детали. В любом случае применение любого из данных методов с лихвой окупит затраты времени и расходных материалов на удаление брызг путем механической зачистки.

Ранее препятствием для применения углекислоты в качестве защитной среды являлось образование дефектов в швах в виде пор. Поры вызывались кипением затвердевающего металла сварочной ванны от выделения окиси углерода (СО) вследствие недостаточной его раскисленности.

При высоких температурах углекислый газ диссоциирует с образованием весьма активного свободного, одноатомного кислорода:

Окисление металла шва выделяющимся при сварке из углекислого газа свободным кислородом нейтрализуется содержанием дополнительного количества легирующих элементов с большим сродством к кислороду, чаще всего кремнием и марганцем (сверх того количества, которое требуется для легирования металла шва) или вводимыми в зону сварки флюсами (полуавтоматическая сварка порошковой проволокой).

Как двуокись, так и окись углерода практически не растворимы в твердом и расплавленном металле. Свободный активный кислород окисляет элементы, присутствующие в сварочной ванне, в зависимости от их сродства к кислороду и концентрации по уравнению:

где Мэ — металл (марганец, алюминий или др.).

Кроме того, и сам углекислый газ реагирует с этими элементами.

В результате этих реакций при сварке в углекислоте наблюдается значительное выгорание алюминия, титана и циркония, и менее интенсивное — кремния, марганца, хрома, ванадия и др.

Особенно энергично окисление примесей происходит при полуавтоматической сварке. Это связано с тем, что при сварке плавящимся электродом взаимодействие расплавленного металла с газом происходит при пребывании капли на конце электрода и в сварочной ванне, а при сварке неплавящимся электродом — только в ванне. Как известно, взаимодействие газа с металлом в дуговом промежутке происходит значительно интенсивнее вследствие высокой температуры и большей поверхности контактирования металла с газом.

Ввиду химической активности углекислого газа по отношению к вольфраму сварку в этом газе ведут только плавящимся электродом.

Вредность и опасность углекислого газа

Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5% (92 г/м 3 ) углекислый газ оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как он тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья. Помещения, где производится сварка с использованием углекислоты, должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией. Предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе рабочей зоны 9,2 г/м 3 (0,5%).

Хранение и транспортировка углекислого газа

Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050. Для получения качественных швов используют газообразную и сжиженную двуокись углерода высшего и первого сортов.

Углекислоту транспортируют и хранят в стальных баллонах по ГОСТ 949 или цистернах большой емкости в жидком состоянии с последующей газификацией на заводе, с централизованным снабжением сварочных постов через рампы.

В стандартный баллон с водяной емкостью 40 л заливается 25 кг жидкой углекислоты, которая при нормальном давлении занимает 67,5% объема баллона и дает при испарении 12,5 м 3 углекислого газа.

В верхней части баллона вместе с газообразной углекислотой скапливается воздух. Вода, как более тяжелая, чем жидкая двуокись углерода, собирается в нижней части баллона.

Для снижения влажности углекислого газа рекомендуется установить баллон вентилем вниз и после отстаивания в течение 10. 15 мин осторожно открыть вентиль и выпустить из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух. Часть влаги задерживается в углекислоте в виде водяных паров, ухудшая при сварке качество шва.

При выпуске газа из баллона вследствие эффекта дросселирования и поглощения теплоты при испарении жидкой двуокиси углерода газ значительно охлаждается. При интенсивном отборе газа возможна закупорка редуктора замерзшей влагой, содержащейся в углекислоте, а также сухим льдом. Во избежание этого при отборе углекислого газа перед редуктором устанавливают подогреватель газа. Окончательное удаление влаги после редуктора производится специальным осушителем, наполненным стеклянной ватой и хлористым кальцием, силикогелием, медным купоросом или другими поглотителями влаги.

Баллон окрашен в черный цвет, с надписью желтыми буквами «УГЛЕКИСЛОТА».

Характеристики углекислого газа

Характеристики углекислого газа представлены в таблицах ниже:

Двуокись углерода

Диокси́д углеро́да (двуо́кись углеро́да, углеки́слый газ, окси́д углеро́да (IV), диокси́д углеро́да, у́гольный ангидрид, углекислота́) — CO₂, бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом.

Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет 0,038 %.

Содержание

Свойства

Физические

Плотность при нормальных условиях 1,98 г/л. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.

Углекислый газ легко пропускает ультрафиолетовые лучи и лучи видимой части спектра, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают её. В то же время он поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является одним из парниковых газов, вследствие чего принимает участие в процессе глобального потепления. Постоянный рост уровня содержания этого газа в атмосфере наблюдается с начала индустриальной эпохи.

Химические

По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту. Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом — реакция Кольбе) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).

Биологические

Диоксид углерода играет одну из главных ролей в живой природе, участвуя во многих процессах метаболизма живой клетки. Диоксид углерода получается в результате множества окислительных реакций у животных, и выделяется в атмосферу с дыханием. Углекислый газ атмосферы — основной источник углерода для растений. Однако, ошибкой будет утверждение, что животные только выделяют углекислый газ, а растения — только поглощают его. Растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза, а без освещения они тоже его выделяют.

Диоксид углерода не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье (см. Гиперкапния). Недостаток углекислого газа тоже опасен (см. Гипокапния)

Углекислый газ в организмах животных имеет и физиологическое значение, например, участвует в регуляции сосудистого тонуса (см. Артериолы).

Получение

В промышленности получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве закачивается в баллоны.

В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора с соляной кислотой.

Применение

В пищевой промышленности диоксид углерода используется как консервант и обозначается на упаковке под кодом Е290, а также в качестве разрыхлителя теста.

Жидкая углекислота (жидкая пищевая углекислота) — сжиженный углекислый газ, хранящийся под высоким давлением (

65-70 Атм). Бесцветная жидкость. При выпуске жидкой углекислоты из баллона в атмосферу часть её испаряется, а другая часть образует хлопья сухого льда.

Баллоны с жидкой углекислотой широко применяются в качестве огнетушителей и для производства газированной воды и лимонада. Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород который в свою очередь и входит в заимодействие с жидким металом окисляя его. Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Твёрдая углекислота — сухой лёд — используется в качестве хладагента в ледниках и морозильных установках.

Методы регистрации

Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации CO₂ в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта.

Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем. Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф.

Температура замерзания углекислого газа

Углекислота при обычных условиях – бесцветный газ, примерно в 1.5 раза тяжелее воздуха, благодаря чему ее можно переливать, как жидкость, из одного сосуда в другой. Масса одного литра углекислоты при 0 градусах Цельсия и 760 мм рт. ст. составляет 1.98 г. Вода растворяет значительное количество углекислоты; 1 объем воды при 20 градусах Цельсия растворяет 0.88 объема СО2, а при 0 градусах Цельсия – 1.7 объема. Под давлением около 60 атмосфер углекислота при обыкновенной температуре превращается в жидкость. Жидкую углекислоту хранят в стальных баллонах. При быстром выливании ее из баллона поглощается вследствие испарения так много тепла, что углекислота превращается в твердую, белую снегообразную массу, которая, не плавясь, возгоняется при – 78.5 градусах Цельсия.

В промышленных количествах углекислота выделяется из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов (известняк, доломит) или при производстве алкоголя. Смесь полученных газов промывают раствором карбоната калия, которые поглощают углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании или при пониженном давлении разлагается, высвобождая углекислоту. В современных установках получения углекислого газа вместо гидрокарбоната чаще применяется водный раствор моноэтаноламина, который при определённых условиях способен абсорбировать СО₂, содержащийся в дымовом газе, а при нагреве отдавать его; таким образом отделяется готовый продукт от других веществ.Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона.

В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290. Углекислый газ используется для газирования лимонада и газированной воды.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.

Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.

Когда углекислота применяется в газовой фазе, то для хранения она используется под давлением, как сжиженный газ, в виде жидкой фазы. Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии намного выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. Когда в 40-литровый баллон с нормальным давлением 100 кгс/см² залито 20 кг сжиженного углекислого газа, то при температуре +31 °С в баллоне будет только жидкая фаза с давлением 100 кгс/сm². Если температура будет выше, то следует уменьшить заполнение баллона или использовать баллоны с более высоким рабочим давлением. Если углекислота будет охлаждаться, то при температуре +21 °С при нормальном заполнении в баллоне появится газовая фаза.

Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при посадке внатяг) и т. д. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Углекислота ГОСТ 8050-85 поступает клиенту в баллонах объемом 40, 30, 20,10,7 и 5 литров. НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ использовать пищевую углекислоту, произведенную на спиртзаводах, для сварочных работ в связи с повышенным содержанием влаги в таком продукте. Баллоны под углекислоту принимаются под наполнение как с рабочим давлением 150, так и 125 атмосфер, за исключением 40л баллонов под наполнение 24 кг – это только под 150 атмосфер. Баллоны укомплектовываются вентилями ВК-86 и ВК-94, один раз в пять лет проводится техническое освидетельствование баллона.

Углекислый газ

Углекислый газ CO2 (углекислота, двуокись углерода, диоксид углерода, угольный ангидрид) в зависимости от давления и температуры может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии.

В газообразном состоянии диоксид углерода представляет собой бесцветный газ с немного кисловатым вкусом и запахом. В атмосфере Земли содержится около 0,04% углекислого газа. При нормальных условиях его плотность составляет 1,98 г/л — примерно в 1,5 раза больше плотности воздуха. Не способен гореть.

В природе углекислый газ является неотъемлемым элементом основного цикла жизни. Человеком и животными выдыхается углекислота, которая используется растениями для дальнейшего роста. Выживание людей зависит от кислорода, который выделяют растения. В отличие от газов атмосферных главным источником углекислого газа не является разделение воздуха. Иногда случается, что от прямого сжигания топлива образуется углекислота.

Однако, наиболее выгодным способом производства углекислого газа является выделение его как продукта побочного в результате работы либо отдельных компаний, либо из различных природных скважин. Далее углекислота очищается и для транспортировки переводиться в жидкое состояние, т.е. сжижается. Температура кипения углекислоты составляет минус 56,6°С при давлении одной атмосферы. Минус 78,5°С — это температура замерзания при давлении одной атмосферы. Углекислота в твердом состоянии – это сухой лед.

Согласно ГОСТ 8050-85 газообразная и жидкая углекислота поставляется трех видов: высшего, первого и второго сортов. Для сварки рекомендуется использовать углекислоту высшего и первого сорта. Применение углекислоты второго сорта для сварки допускается, однако желательно наличие осушителей газа.

Меры безопасности при работе с углекислым газом:

Углекислота не токсична и не взрывоопасна, однако при ее концентрациях в воздухе свыше 5% (92г/м3) снижается доля кислорода, что может привести к кислородной недостаточности и удушью. Поэтому следует опасаться ее скапливания в плохо проветриваемых помещениях. Для регистрации концентрации углекислоты в воздухе производственных помещений применяются газоанализаторы — стационарные автоматические или переносные.
При уменьшении давления до атмосферного, жидкая углекислота превращается в газ и снег с температурой -78,5°C и может привести к поражению слизистой оболочки глаз и обморожению кожи. Поэтому при отборе проб жидкой углекислоты необходимо пользоваться защитными очками и рукавицами.
Осмотр внутренней емкости ранее эксплуатируемой цистерны для хранения и транспортирования жидкой углекислоты необходимо проводить в шланговом противогазе.

Цистерну необходимо отогреть до температуры окружающей среды, а внутреннюю емкость продуть воздухом или провентилировать. Противогаз разрешается не использовать только после того, как объемная доля углекислоты внутри оборудования станет ниже 0,5%.
Применение углекислого газа

Во многих отраслях промышленности и в различных сферах применяется углекислый газ:

-насыщения напитков газом.

-в молочной отрасли его используют, чтобы увеличить срок хранения молочных продуктов, защитить текстуру и вкус, уменьшить использование консервантов – искусственных и натуральных, так как углекислый газ, обладает превосходными бактерицидными свойствами.

-при охлаждении и замораживании продуктов питания, а также в качестве упаковки.

-углекислота в твердой форме – это сухой лед.

-в качестве активного защитного газа при дуговой сварке (обычно при полуавтоматической сварке) плавящимся электродом (проволокой), в том числе в составе газовой смеси (с кислородом, аргоном).

-в сварочных постах.

Снабжение сварочных постов углекислым газом может осуществляться следующими способами:

а) непосредственно от автономной станции по производству углекислоты;
б) от стационарного сосуда-накопителя — при значительных объемах потребления углекислого газа и отсутствии у предприятия собственной автономной станции;
в) от транспортной углекислотной емкости — при меньших объемах потребления углекислого газа;
г) от баллонов — при незначительных объемах применения углекислого газа или невозможности прокладки трубопроводов к сварочному посту.

-в теплице углекислый газ великолепно улучшает качество и рост растений. Особенно в период зимы, при скоплении углекислоты, уменьшаются эксплуатационные расходы, но усиливается рост здоровых, больших и быстро растущих растений.

— углекислота способна заменить газогенераторы. При помощи кислоты, можно уменьшить затраты на топливо, а вредоносные выбросы – устранить.

— для производства осажденного карбоната кальция (PCC), при помощи него, при производстве бумаги, уменьшаются объемы природного волокна древесины. Универсальным растворителем становится углекислота в своей сверхкритической точке 31,1°С и 7.38MPa.

— для очистки составных частей оборудования, она может заменить фторуглероды хлорированные.

— для выделение жира из продуктов питания или декофеинизации кофе, можно углекислотой заменить некоторые органические летучие химические вещества.

— углекислотой можно вполне безопасно очищать электрические компоненты.

— благодаря ней, можно превосходно бороться с огнем, не повреждая и не загрязняя материалы.

— для тушения пожаров, когда имеется дефицит воды, или когда вода не дает нужного эффекта.

Углекислота, ее хранение и содержание:

В любом невентилируемом или изолированном пространстве выпуск любого газа может существенно уменьшить концентрацию кислорода до уровня, вредного и небезопасного для здоровья и жизни.

Необходимо быть особенно внимательным при нахождении и в помещении и в грузовой машине, где углекислота содержится как в газообразном виде, так и в твердом виде.

Неосторожная работа с углекислотой может стать причиной обморожения.

У твердой углекислоты (лед сухой) независимо от температуры воздуха при атмосферном обычном давлении сохраняется температура до минус 78°С.

Работа более двух секунд с этим материалом, без защитных перчаток, может вызвать серьезное обморожение, что приведет к возникновению волдырей.

Аналогичную угрозу представляет собой углекислота, которая высвобождается под давлением из баллона (к примеру, огнетушитель). Старайтесь защитить части тела от попадания на них углекислоты, в радиусе распыления.

Соблюдайте осторожность при прикосновении к металлическим частям, ведь по ним проходит газ.

Существует опасность взрыва при содержании и хранении углекислоты. Углекислота имеет давление 830 psi при 20°C. Другими словами, если углекислоту в твердой форме, при комнатной температуре расположить в закрытый контейнер, то в итоге углекислота будет иметь жидкое состояние и совершенно не изменится ее давление, оставаясь таким же — 830 psi.

Для аттестованных огнетушителей и газовых баллонов такое давление – не проблематично. Обыкновенные же контейнеры типа банки краски, бутылки или термосы взорвутся при таком давлении. Содержание либо хранение в любой закрытой металлической, стеклянной или пластиковой таре углекислоты твердой – дело очень опасное. Есть вероятность возникновения тяжелых травм.