Газ в жидком состоянии: Жидкий газ: технологии производства одного из главных трендов в отрасли — Компании

Как и зачем сжижается газ

Основным свойством газообразного агрегатного состояния вещества является то, что оно занимает весь предоставленный объем. Газ равномерно распространяется по предоставленной ему емкости. Это характерно и для природного газа — метана. Однако все газы могут переходить и в жидкое состояние, что делает работу с ними намного более удобной.

Два способа получения сжиженного газа

Газ можно превратить в жидкость двумя способами:

• путем понижения температуры;
• путем сжимания под высоким давлением.

Все газы конденсируются в жидкость естественным образом, когда его температура понижается ниже температуры кипения. Однако из-за того, что эти температуры часто очень низкие, требующие больших усилий для их создания и поддержания, чаще используется метод создания высокого давления. Когда газ искусственно сжимается большим давлением, он тоже может принять жидкую форму. Однако это справедливо не для всех веществ.

Технология получения жидких газов

Первыми газами, которые научными методами были превращены в жидкости, стали:

• углекислота;
• сернистый газ;
• аммиак.

Этого удалось достичь именно повышением давления, температура во время процедуры оставалась комнатной. Следующими сжиженными таким образом газами стали:

• пропан;
• бутан;
• этан и другие газы этой группы.

Позже выяснилось, что повышение давления работает не для всех газов. Метан даже при большом давлении в комнатной температуре оставался газообразным. Выходом стало использование критической температуры.

При температуре кипения вещество, находящееся в жидкой форме, переходит в газообразное состояние. Критическая же температура — это температура, при которой газ переходит в жидкость, находясь под определенным давлением. Найдя критическую температуру для природного газа (метана) — -82,5 градусов Цельсия, удалось его перевести в жидкую форму под высоким давлением. При этом в нормальных условиях кипеть метан начинает при температуре -161,5 градусов Цельсия.

Преимущества сжиженного газа

Преобразование газов в жидкую форму помогло решить проблему транспортировки и хранения газов. Хранить жидкости удобнее, чем газы, поскольку для этого не требуется полностью герметичных помещений. Существенно уменьшается и занимаемый объем: для метана он сокращается в 600 раз.

Сжиженный газ легче доставлять и заправлять, особенно это касается пропана, бутана, их смеси, а также углекислого газа. Подробнее о том, как происходит заправка углекислотных баллонов, можно узнать на этой странице сайта «ТОРГГАЗ».

Однако метан по-прежнему используется преимущественно в газообразной форме из-за развития трубопроводной технологии в нефтедобывающей промышленности.

Преимущество пропана и бутана

Метан, природный газ, доставляется по трубам благодаря тому, что эта технология ведет к снижению затрат, необходимых для поддержания работы криогенных установок. Сжиженный метан пришлось бы перевозить в специальных танкерах, способных поддерживать нужную температуру и давление одновременно. В местах его использования понадобились бы установки-испарители, которые тоже несут дополнительные сложности.

Эти проблемы обошли стороной пропан, бутан и их смесь. Эти газы сжижаются простым методом повышения давления. Дополнительным их преимуществом является и то, что они могут находиться в емкости одновременно в жидком и газообразном состоянии: газообразная составляющая подается в газовое оборудование, жидкая часть постепенно испаряется по мере уменьшения давления, вызванного расходом газа. Благодаря этому для хранения пропан-бутановой смеси достаточно баллонов, способных выдержать большие внутренние нагрузки.

Похожие статьи

• Применение пропана и бутана
• Как и зачем сжижается газ
• Признаки некачественного топлива для ГБО

Сжиженный природный газ (LNG) – безопасное экологически чистое топливо

Новости » Газовый ЛикБез

08.05.201309.10.2013 2 398 admin Видео, Газовый ЛикБез, Новости

Сжиженный природный газ (СПГ, LNG – Liquified Natural Gas) – это бесцветная жидкость без вкуса (во всяком случае – никто его на вкус пробовать не пытался, а если и пытался – вряд ли сможет об этом рассказать), цвета и запаха. СПГ закипает, то есть возвращается обратно в газообразное состояние, при температуре в диапазоне от минус 158 °C до минус 163 °C. По плотности сжиженный газ легче воды примерно в 2 раза, поэтому при контакте с водой тут же всплывает на поверхность.

В сжиженном виде природный газ инертен, не токсичен и не горюч. На открытом воздухе при нормальной температуре СПГ возвращается в газообразное состояние и быстро растворяется в воздухе. Чтобы СПГ начал гореть, необходимо сперва перевести его в газообразное состояние – испарить, а потом поджечь. Но если при этом концентрация испаренного газа в воздухе окажется меньше 5%, то сделать этого не удастся, гореть он не будет. Если больше 15% – горения также не будет из-за недостатка кислорода. Продукты сгорания паров СПГ, состоящего в основном из метана – это CO2 и водяной пар. Так что сжиженный природный газ – экологически чистое топливо для автомобилей и судов

При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз, что делает его привлекательным для транспортировки на дальние расстояния в таком состоянии. Однако сжижение газа является довольно сложным процессом и связано с необходимостью в больших расходах энергии.

+7 (343) 253-28-88
+7 (963) 275-28-88
ООО “Элитгаз”
г. Екатеринбург, ул. Шефская, 3АВ

Частным клиентам:
+7 (965) 545-91-97 Игорь
+7 (963) 275-78-88 Андрей
Корпоративным клиентам, газодизель:
+7 (343) 328-98-88
+7 (922) 188-98-88

Поиск для:

Цены на топливо сегодня*

пропан СУГ
22.00 ₽

метан КПГ
22.20 ₽

метан СПГ
35.00 ₽

бензин 95
49.67 ₽

дизель ДТ
58.27 ₽

* цены средние в Екатеринбурге на 22 мая 2023

Обратный звонок

Закажите обратный звонок и мы вам перезвоним

Ваше имя*

Телефон* (в формате 89091234567)

Марка и год вашей машины

Интересует
установка ГБОремонт/обслуживание ГБОрегистрация ГБОустановка предпускового подогревателяремонт/обслуживание предпускового подогревателя

Дружат с Элитгаз

Видеонаблюдение

Калькуляторы

Call Now Button

Состояние вещества: определение и этапы изменения

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Стакан содержит h30 в трех агрегатных состояниях: лед (твердое тело), ​​вода (жидкость) и пар (газ). (Изображение предоставлено: Getty Images)

Фраза «пять состояний материи» — это термин, описывающий все, что составляет «вещество» во вселенной — все, что занимает пространство и имеет массу, является материей. Но эта фраза на самом деле устарела, поскольку существует гораздо больше состояний материи. Четыре из них встречаются в природе, в то время как другие создаются в лаборатории в экстремальных условиях.

Вся материя состоит из атомов , которые в свою очередь состоят из протонов, нейтронов и электронов.

Атомы собираются вместе, чтобы сформировать молекулы, которые являются строительными блоками для всех типов материи, согласно Вашингтонского государственного университета . По данным Управления энергетической информации США, и атомы, и молекулы удерживаются вместе формой потенциальной энергии, называемой химической энергией .

Связанные: Сколько атомов находится в наблюдаемой Вселенной?

Четыре естественных состояния материи: твердое тело, жидкость, газ и плазма. Однако конденсаты Бозе-Эйнштейна производятся только в лаборатории. Другие экзотические состояния материи также могут быть получены в экстремальных условиях в лаборатории, например, фермионные конденсаты и кристаллы времени. Существует даже странный тип материи, известный как цепное расплавленное состояние, который стабильно существует и в твердом, и в жидком состоянии одновременно.

Твердые вещества, жидкости и газы

В твердом теле частицы плотно упакованы, поэтому они мало двигаются. Электроны каждого атома постоянно находятся в движении, поэтому атомы имеют небольшую вибрацию, но они зафиксированы в своем положении. Из-за этого частицы в твердом теле имеют очень низкую кинетическую энергию.

Твердые тела имеют определенную форму, а также массу и объем и не соответствуют форме сосуда, в который они помещены. Твердые тела также имеют высокую плотность, что означает, что частицы плотно упакованы.

В жидкости частицы более рыхло упакованы, чем в твердом теле, и способны обтекать друг друга, придавая жидкости неопределенную форму. Поэтому жидкость будет соответствовать форме своего сосуда.

Подобно твердым телам, жидкости (большинство из которых имеют меньшую плотность, чем твердые тела) невероятно трудно сжимаются.

В газе частицы имеют большое расстояние между собой и высокую кинетическую энергию. Газ не имеет определенной формы или объема. Если они не ограничены, частицы газа будут бесконечно распространяться; если он ограничен, газ расширится, чтобы заполнить свой контейнер. По данным Исследовательского центра Гленна НАСА, когда газ находится под давлением за счет уменьшения объема контейнера, пространство между частицами уменьшается, и газ сжимается.

Иллюстрация расположения молекул в твердом теле, жидкости и газе. (Изображение предоставлено Getty Images)

Плазма

Плазма не является обычным состоянием материи здесь, на Земле, но может быть наиболее распространенным состоянием материи во Вселенной, согласно Лаборатории Джефферсона (открывается в новом вкладку). Звезды, подобные Солнцу, по существу представляют собой перегретые шары плазмы.

Плазма состоит из сильно заряженных частиц с чрезвычайно высокой кинетической энергией. благородные газы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) часто используются для изготовления светящихся вывесок с использованием электричества для их ионизации до состояния плазмы.

Конденсат Бозе-Эйнштейна

Данные о распределении скоростей для газообразных атомов рубидия, подтвердившие открытие конденсата Бозе-Эйнштейна в 1995 г. действовать как один «суператом». (Изображение предоставлено NIST/JILA/CU-Boulder)

BEC был впервые создан учеными в 1995 году. Используя комбинацию лазеров и магнитов , Эрик Корнелл и Карл Вейман, ученые из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) в Боулдере, штат Колорадо, охладили образец рубидия . с точностью до нескольких градусов абсолютного нуля. При такой чрезвычайно низкой температуре молекулярное движение очень близко к остановке. Поскольку кинетическая энергия практически не передается от одного атома к другому, атомы начинают слипаться. Больше нет тысяч отдельных атомов, есть только один «суператом».

БЭК используются для изучения квантовой механики на макроскопическом уровне. Кажется, что свет замедляется при прохождении через БЭК, что позволяет ученым изучать парадокс частицы/волны. БЭК также обладает многими свойствами сверхтекучей или жидкости, которая течет без трения . BEC также используются для моделирования условий, которые могут существовать в черных дырах.

Новые состояния материи

Многие другие состояния материи были созданы в экстремальных или экзотических условиях. Например, в январе 2021 года исследование, опубликованное в журнале PNAS, показало, что при переходе из жидкого состояния в твердое стекло переходит в новое состояние вещества, называемое жидким стеклом.

Схема положения и ориентации эллипсоидальных частиц в кластерах жидкого стекла. (Изображение предоставлено исследовательскими группами профессора Андреаса Цумбуша и профессора Матиаса Фукса)

На микроскопическом уровне жидкое стекло находится где-то между твердым и гелеобразным веществом, называемым коллоидом — смесью частиц, которые больше одного атома или молекула. Когда вещество переходит из жидкого состояния в твердое, молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру — для стекла этого не происходит, и частицы застывают на месте до того, как произойдет кристаллизация. По словам исследователей, частицы жидкого стекла более гибкие, чем твердое стекло, но не могут вращаться.

«Наши эксперименты предоставляют доказательство взаимодействия между критическими флуктуациями и стекловидной остановкой, за которыми научное сообщество следит уже довольно давно», — старший автор исследования и профессор теории мягких конденсированных сред Университета Констанц Матиас. Фукса», — говорится в заявлении .

Родственный: Как вы взвешиваете атом?

Ученые создали кристалл времени, новую фазу материи, внутри квантового вычислительного чипа Google Sycamore, который охлаждается в их квантовом криостате. (Изображение предоставлено Эриком Лусеро/Google, Inc.)

Кристаллы времени — это форма материи, впервые предложенная в 2012 году лауреатом Нобелевской премии физиком Фрэнком Вильчеком. Кристаллы времени изготавливаются в лаборатории и могут переключаться между двумя состояниями энергии без потери энергии. Поскольку они не достигают равновесия или стационарного состояния, они могут обойти второй закон термодинамики, который гласит, что беспорядок или энтропия замкнутой системы всегда увеличивается.

Кристаллы времени были созданы в лаборатории в 2017 году, а в 2021 году Google объявила, что создала кристалл времени в квантовом компьютере, и что кристалл просуществовал 100 секунд, прежде чем эфемерное состояние распалось.

Фермионные конденсаты — еще один тип вещества, созданного в лаборатории. По данным НАСА, родственная фаза БЭК, фермионные конденсаты, были впервые созданы в 2004 году . Фермионные конденсаты являются сверхтекучими, то есть они могут течь без вязкости. В отличие от БЭК, они состоят из фермионов, типа материи, включающей протоны, нейтроны и электроны с нечетными атомными номерами. Обычно фермионы любят одиночество, но чтобы создать эту фазу материи, ученые должны уговорить их объединиться в пары.

Для этого ученые очень-очень охлаждают материю. В первом эксперименте, демонстрирующем эту странную фазу, описанном в исследовании 2003 года, опубликованном в журнале Physical Review Letters , ученые из JILA в Боулдере, штат Колорадо, охладили облако из полумиллиона атомов калия-40 менее чем до миллионную долю градуса выше абсолютного нуля, а затем приложили к ним магнитное поле. Это заставило атомы калия соединиться, создав состояние, похожее на сверхпроводимость, возникающую в электронных парах.

Как изменяются состояния материи

Добавление или удаление энергии из материи вызывает физические изменения, когда материя переходит из одного состояния в другое. Например, добавление тепловой энергии (тепла) к жидкой воде приводит к тому, что она становится паром или паром (газом). А удаление энергии из жидкой воды приводит к тому, что она становится льдом (твердым телом). Физические изменения также могут быть вызваны движением и давлением, согласно Сокращенной науке для старшеклассников Х. Месселя.

Плавление и замерзание

При нагревании твердого тела его частицы начинают вибрировать быстрее и отдаляются друг от друга. Когда вещество достигает определенной комбинации температуры и давления, точки плавления, твердое тело начинает плавиться и превращается в жидкость.

Большинство жидкостей сжимаются при замерзании, но вода расширяется, делая ее менее плотной, когда становится льдом. Эта уникальная характеристика позволяет льду плавать в воде, как этот массивный айсберг в Антарктиде. (Изображение предоставлено НАСА/Операция «Ледяной мост»)

Когда два состояния вещества, такие как твердое и жидкое, находятся при равновесных температуре и давлении, дополнительное тепло, добавленное в систему, не приведет к увеличению общей температуры вещества до тех пор, пока весь образец не достигнет того же физического состояния, согласно Британская энциклопедия (открывается в новой вкладке). Например, если вы положите лед в стакан с водой и оставите его при комнатной температуре, лед и вода в конечном итоге придут к одной температуре. Поскольку лед тает от тепла, исходящего от воды, он будет оставаться на уровне 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию) до тех пор, пока весь кубик льда не растает, прежде чем продолжать нагреваться.

Когда тепло отводится от жидкости, ее частицы замедляются и начинают оседать в одном месте внутри вещества. Когда вещество достигает достаточно низкой температуры при определенном давлении, точки замерзания, жидкость становится твердой.

Сублимация

Когда твердое вещество превращается непосредственно в газ, минуя жидкую фазу, этот процесс называется сублимацией. Это может произойти либо при быстром повышении температуры образца выше точки кипения (мгновенное испарение), либо при «лиофилизации» вещества путем его охлаждения в условиях вакуума, так что вода в веществе подвергается сублимации и удаляется из образец, по данным Геологической службы США (открывается в новой вкладке). Несколько летучих веществ будут подвергаться сублимации при комнатной температуре и давлении, например, замороженные двуокись углерода или сухой лед .

Сухой лед или твердая двуокись углерода сублимируются из твердого состояния в газообразное при температуре около -109,3°F (-78,5°C). (Изображение предоставлено Getty Images)

Испарение

Испарение — это превращение жидкости в газ, которое может происходить либо путем испарения, либо путем кипения (открывается в новой вкладке), согласно Encyclopaedia Britannica.

Поскольку частицы жидкости находятся в постоянном движении, они часто сталкиваются друг с другом. Каждое столкновение также вызывает передачу энергии, и когда достаточное количество энергии передается частицам вблизи поверхности, они могут быть полностью выбиты из образца в виде частиц свободного газа. Жидкости охлаждаются при испарении, потому что энергия, переданная поверхностным молекулам, которая вызывает их вылет, уносится вместе с ними.

Жидкость закипает, когда к жидкости добавляется достаточно тепла, чтобы образовались пузырьки пара под поверхностью. Эта точка кипения представляет собой температуру и давление, при которых жидкость становится газом.

Конденсация и осаждение

По данным Геологической службы США, конденсация происходит, когда газ теряет энергию и объединяется в жидкость. Например, водяной пар конденсируется в жидкую воду, известную как точка росы .

Осаждение происходит, когда газ превращается непосредственно в твердое вещество, минуя жидкую фазу. Водяной пар превращается в лед или иней, когда воздух, соприкасающийся с твердым телом, например травинкой, холоднее остального воздуха.

Дополнительные ресурсы

• Смотреть: Создание конденсата Бозе-Эйнштейна (открывается в новой вкладке) от Национального института стандартов и технологий. Узнайте, откуда взялась материя во Вселенной (откроется в новой вкладке), из книги «Спросите астронома» Корнельского университета. Узнайте больше о материи, элементах и ​​атомах (откроется в новой вкладке) из Академии Хана.

Эта статья была обновлена ​​20 октября 2022 г. автором Tia Ghose.

Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

1. 1

   Редкая и смертоносная кобра-альбинос заползла в дом во время сильного ливня

2. 2

   Apple Watch Series 8 снова удешевили на Amazon, поэтому на них стоит обратить внимание

3. 3

   Неандертальцы передали свой высокий нос современному человеку, как показал генетический анализ 150

4. 5

   Акула совершает 3 нападения на серфера в Австралии, что является смертельной и «нетипичной» встречей0003

5. 2

   Носорогоподобные «громовые звери» в мгновение ока стали огромными после того, как динозавры вымерли летнее солнцестояние

6. 4

   Давно вымерший тасманийский тигр, возможно, все еще жив и бродит по пустыне, утверждают ученые0003

Газы, жидкости и твердые вещества

Газы, жидкости и твердые вещества Газы, жидкости и твердые вещества

Газы, жидкости и твердые тела состоят из атомов, молекул и/или ионы, но поведение этих частиц различается в трех фазах.

На следующем рисунке показаны микроскопические различия.

Газ под микроскопом.	Микроскопический вид жидкости.	Вид твердого тела под микроскопом.

Обратите внимание, что:

• Частиц в:
• газ хорошо разделены без регулярного расположения.
• жидкости расположены близко друг к другу без регулярного расположения.
• твердые тела плотно упакованы, обычно в правильном порядке.
• Частиц в:
• газ вибрирует и свободно перемещается на высоких скоростях.
• жидкости вибрируют, перемещаются и скользят друг мимо друга.
• твердые вибрируют (покачиваются), но обычно не перемещаются с места на место.