空氣及其組成氣體的性質
1空氣
空氣是一種多組分混合氣體，其主要組分是氧、氮、氬、二氧化碳，還有微量的稀有氣體（氖、氦、氪、氙）、甲烷及其它碳氫化合物、氫、臭氧等。此外，空氣中還有量少而不定的水蒸氣及灰塵等。
在地球表面，乾燥空氣的組成列於表7－2中。
若不考慮水蒸氣、二氧化碳和各種碳氫化合物，則地面至100km高度的空氣平均組成保持恆定值。在25km高空臭氧的含量有所增加。在更高的高空，空氣的組成隨高度而變，且明顯地同每天的時間及太陽活動有關。
常溫下的空氣是無色無味的氣體，液態空氣則是一種易流動的淺黃色液體。一般當空氣被液化時二氧化碳已經清除掉，因而液態空氣的組成是20.95%氧，78.12%氮和0.93％氬，其它組分含量甚微，可以略而不計。
空氣作為混合氣體，在定壓下冷凝時溫度連續降低，如在標準大氣壓（101.3KPa）下，空氣於81.7K（露點）開始冷凝，溫度降低到78.9K（泡點）時全部轉變為飽和液體。這是由於高沸點組分（氧、氬）開始冷凝較多，而低沸點組分（氧）到過程終了才較多地冷凝。
表7－1 常用低溫工質的基本性質
表7－2 乾燥空氣的組成
液態空氣作為混合液，在定壓蒸發時蒸發溫度也是連續變化的。隨著蒸發過程的進行，因低沸點組分氮較多地蒸發，混合液組成發生變化，致使液體的高組分氧含量相應地增加，所以沸點也就相應提高。
液態空氣具有較低的沸點和凝固溫度（約為60.15K），可以用作冷卻劑。透過減壓（抽真空）的方法，還可以將其沸點溫度降低到65K左右。但是這種操作是危險的，因為蒸發會使剩餘液體中氧的濃度增加，在減壓用的真空泵裡引起爆炸。
2. 氮和氧
氮是一種無色無味的氣體，比空氣稍輕，難溶於水。因氮的化學性質不活潑，在通常情況下很難與其它元素直接化合，故可用作保護氣體；但在高溫下，氮能夠同氫、氧及某些金屬發生化學反應。氮無毒，又不能磁化，其沸點比空氣低，所以液氮是低溫研究中最常用的安全冷卻劑，但需當心窒息。液氮也用於氫、氦液化裝置中，作為預冷。液氮應小心儲存，避免同碳氫化合物長時間的接觸，以防止碳氫化合物過量溶於其中而引起爆炸。
液氮的蒸發溫度為77.36K。在標準大氣壓下，液氮冷卻到63.2K時轉變成無色透明的結晶體。液氮的沸點和凝固點之間的溫差不到15K，因而在用真空泵減壓時容易使其固化。因固態氮的密度比液氮大，所以沉降在底部。在大約35.6K時，固態氮產生同素異形轉變，並伴隨比熱容的增大。轉化熱約為8.2KJ/kg。
氧是一種無色無味的氣體，標準狀態下的密度是1.430Kg/m3，比空氣略重。氧較難溶解於水。氧的化學性質非常活潑，它能與很多物質（單質和化合物）發生化學反應，同時放出熱量；反應劇烈時還會燃燒發光。
在標準大氣壓下，氧在90.188K時變為易於流動的淡藍色液體；在54.4K時凝固成淡藍色的固體結晶。液氧和固態氧的淡藍色是含有少量的氧聚合物O4而引起的。
雖然氧的沸點比氮幾乎高13K，可是它的凝固點卻比氮低約9K。固態氧的密度大，因此在液氧中下沉。在43.80K和23.89K時，固態氧發生同素異形轉變，並伴隨有轉化熱。在40.80K時轉化熱超過溶化熱，約為23.2KJ/Kg；在23.89K時轉化熱只有2.93KJ/Kg。
氧與其它大多數氣體的顯著不同在於具有強的順磁性，且某些氣態的氧化合物（如一氧化氮）也有順磁性。氧的這一特性已被利用來製作氧磁性分析儀，根據磁化率的變化可以測出抗磁性氣體混合物中所含微量氧的濃度。
由於氧的化學活性很強，是一種強氧化劑，所以氧同碳氫化合物混合是很危險的，液氧中存在碳氫化合物結晶體已不止一次引起過嚴重的爆炸事故。因此，液氧必須嚴格避免同各種油脂、潤滑油、炭、木材、瀝青、紡織物品接觸。
3. 氬、氖、氪和氙
空氣中含有氬、氖、氦、氪、氙等稀有氣體。氬是一種無色無味的氣體；不燃燒，也不助燃；化學性質很穩定，一般狀態下不生成化合物，沒有毒性。
===
空氣的物理性質
1．溫度
溫度是描述空氣冷熱程度的物理量，主要有三種標定方法：攝氏溫標、華氏溫標和絕對溫標（又稱熱力學溫標或開氏溫標）。
2．壓力
空氣的壓力就是當地的大氣壓，用符號p表示。常用單位有國際單位帕（Pa）；工程單位kfg/cm2；液柱高單位毫米汞柱高和毫米水柱高。
3．溼度
空氣溼度是指空氣中含水蒸氣量的多少，有以下幾種表示方法：
（1）絕對溼度。即每平方米空氣中含有水蒸氣的質量，用符號γZ表示,單位為kg/m3。如果在某一溫度下，空氣中水蒸氣的含量達到了最大值，此時的絕對溼度稱為飽和空氣的絕對溼度，用γB表示。
（2）相對溼度。為了能準確說明空氣中的乾溼程度，在空調中採用了相對溼度這個引數，它是空氣的絕對溼度γZ與同溫度下飽和空氣的絕對溼度γB的比值，用符號φ表示。
4．比焓
空氣的焓值是指空氣中含有的總熱量，通常以幹空氣的單位質量為基準，稱作比焓，工程上簡稱焓。因此，空氣的比焓是指1kg幹空氣的焓和與它相對應的水蒸氣的焓的總和，用符號h表示，單位是 kj/kg。
5．密度和比容
空氣的密度是指每立方米空氣中幹空氣的質量與水蒸氣的質量之和，用ρ表示，單位為kg/m3。
空氣的比容是指單位質量的空氣所佔有的容積，用符號ν表示，單位為m3/kg。因此空氣的密度與比容互為倒數關係。
空氣及其組成氣體的性質
1空氣
空氣是一種多組分混合氣體，其主要組分是氧、氮、氬、二氧化碳，還有微量的稀有氣體（氖、氦、氪、氙）、甲烷及其它碳氫化合物、氫、臭氧等。此外，空氣中還有量少而不定的水蒸氣及灰塵等。
在地球表面，乾燥空氣的組成列於表7－2中。
若不考慮水蒸氣、二氧化碳和各種碳氫化合物，則地面至100km高度的空氣平均組成保持恆定值。在25km高空臭氧的含量有所增加。在更高的高空，空氣的組成隨高度而變，且明顯地同每天的時間及太陽活動有關。
常溫下的空氣是無色無味的氣體，液態空氣則是一種易流動的淺黃色液體。一般當空氣被液化時二氧化碳已經清除掉，因而液態空氣的組成是20.95%氧，78.12%氮和0.93％氬，其它組分含量甚微，可以略而不計。
空氣作為混合氣體，在定壓下冷凝時溫度連續降低，如在標準大氣壓（101.3KPa）下，空氣於81.7K（露點）開始冷凝，溫度降低到78.9K（泡點）時全部轉變為飽和液體。這是由於高沸點組分（氧、氬）開始冷凝較多，而低沸點組分（氧）到過程終了才較多地冷凝。
表7－1 常用低溫工質的基本性質
表7－2 乾燥空氣的組成
液態空氣作為混合液，在定壓蒸發時蒸發溫度也是連續變化的。隨著蒸發過程的進行，因低沸點組分氮較多地蒸發，混合液組成發生變化，致使液體的高組分氧含量相應地增加，所以沸點也就相應提高。
液態空氣具有較低的沸點和凝固溫度（約為60.15K），可以用作冷卻劑。透過減壓（抽真空）的方法，還可以將其沸點溫度降低到65K左右。但是這種操作是危險的，因為蒸發會使剩餘液體中氧的濃度增加，在減壓用的真空泵裡引起爆炸。
2. 氮和氧
氮是一種無色無味的氣體，比空氣稍輕，難溶於水。因氮的化學性質不活潑，在通常情況下很難與其它元素直接化合，故可用作保護氣體；但在高溫下，氮能夠同氫、氧及某些金屬發生化學反應。氮無毒，又不能磁化，其沸點比空氣低，所以液氮是低溫研究中最常用的安全冷卻劑，但需當心窒息。液氮也用於氫、氦液化裝置中，作為預冷。液氮應小心儲存，避免同碳氫化合物長時間的接觸，以防止碳氫化合物過量溶於其中而引起爆炸。
液氮的蒸發溫度為77.36K。在標準大氣壓下，液氮冷卻到63.2K時轉變成無色透明的結晶體。液氮的沸點和凝固點之間的溫差不到15K，因而在用真空泵減壓時容易使其固化。因固態氮的密度比液氮大，所以沉降在底部。在大約35.6K時，固態氮產生同素異形轉變，並伴隨比熱容的增大。轉化熱約為8.2KJ/kg。
氧是一種無色無味的氣體，標準狀態下的密度是1.430Kg/m3，比空氣略重。氧較難溶解於水。氧的化學性質非常活潑，它能與很多物質（單質和化合物）發生化學反應，同時放出熱量；反應劇烈時還會燃燒發光。
在標準大氣壓下，氧在90.188K時變為易於流動的淡藍色液體；在54.4K時凝固成淡藍色的固體結晶。液氧和固態氧的淡藍色是含有少量的氧聚合物O4而引起的。
雖然氧的沸點比氮幾乎高13K，可是它的凝固點卻比氮低約9K。固態氧的密度大，因此在液氧中下沉。在43.80K和23.89K時，固態氧發生同素異形轉變，並伴隨有轉化熱。在40.80K時轉化熱超過溶化熱，約為23.2KJ/Kg；在23.89K時轉化熱只有2.93KJ/Kg。
氧與其它大多數氣體的顯著不同在於具有強的順磁性，且某些氣態的氧化合物（如一氧化氮）也有順磁性。氧的這一特性已被利用來製作氧磁性分析儀，根據磁化率的變化可以測出抗磁性氣體混合物中所含微量氧的濃度。
由於氧的化學活性很強，是一種強氧化劑，所以氧同碳氫化合物混合是很危險的，液氧中存在碳氫化合物結晶體已不止一次引起過嚴重的爆炸事故。因此，液氧必須嚴格避免同各種油脂、潤滑油、炭、木材、瀝青、紡織物品接觸。
3. 氬、氖、氪和氙
空氣中含有氬、氖、氦、氪、氙等稀有氣體。氬是一種無色無味的氣體；不燃燒，也不助燃；化學性質很穩定，一般狀態下不生成化合物，沒有毒性。
空氣是一種多組分混合氣體，其主要組分是氧、氮、氬、二氧化碳，還有微量的稀有氣體（氖、氦、氪、氙）、甲烷及其它碳氫化合物、氫、臭氧等。此外，空氣中還有量少而不定的水蒸氣及灰塵等。
常溫下的空氣是無色無味的氣體，液態空氣則是一種易流動的淺黃色液體。一般當空氣被液化時二氧化碳已經清除掉，因而液態空氣的組成是20.95%氧，78.12%氮和0.93％氬，其它組分含量甚微，可以略而不計。
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空氣的物理性質
1．溫度
溫度是描述空氣冷熱程度的物理量，主要有三種標定方法：攝氏溫標、華氏溫標和絕對溫標（又稱熱力學溫標或開氏溫標）。
2．壓力
空氣的壓力就是當地的大氣壓，用符號p表示。常用單位有國際單位帕（Pa）；工程單位kfg/cm2；液柱高單位毫米汞柱高和毫米水柱高。
3．溼度
空氣溼度是指空氣中含水蒸氣量的多少，有以下幾種表示方法：
（1）絕對溼度。即每平方米空氣中含有水蒸氣的質量，用符號γZ表示,單位為kg/m3。如果在某一溫度下，空氣中水蒸氣的含量達到了最大值，此時的絕對溼度稱為飽和空氣的絕對溼度，用γB表示。
（2）相對溼度。為了能準確說明空氣中的乾溼程度，在空調中採用了相對溼度這個引數，它是空氣的絕對溼度γZ與同溫度下飽和空氣的絕對溼度γB的比值，用符號φ表示。
4．比焓
空氣的焓值是指空氣中含有的總熱量，通常以幹空氣的單位質量為基準，稱作比焓，工程上簡稱焓。因此，空氣的比焓是指1kg幹空氣的焓和與它相對應的水蒸氣的焓的總和，用符號h表示，單位是 kj/kg。
5．密度和比容
空氣的密度是指每立方米空氣中幹空氣的質量與水蒸氣的質量之和，用ρ表示，單位為kg/m3。
空氣的比容是指單位質量的空氣所佔有的容積，用符號ν表示，單位為m3/kg。因此空氣的密度與比容互為倒數關係。