Атмосферный воздух, его состав и основные свойства газов.

Атмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, углекислого газа, аргона и других газов. Кроме того, в воздухе всегда содержится некоторое количество водяных паров. Воздух имеет физические свойства, характерные для других газов. Газ состоит из молекул, имеющих ничтожные размеры по сравнению с объемом, занимаемым газом, поэтому расстояние между молекулами значительно превышает собственные размеры молекул. Силы притяжения между молекулами крайне малы, в связи с чем при различных расчетах используются законы (Бойля — Мариотта, Гей-Люссака и др.) и формулы для «идеальных газов», молекулы которых не обладают силами взаимного притяжения и при столкновении проявляют только силы упругого удара. Воздух и такие газы, как азот, кислород и гелий, приближаются к поведению идеальных газов, особенно при малых давлениях и высоких температурах. Молекулы газов находятся в непрерывном беспорядочном поступательном движении. Газы не имеют своего объема и формы, а принимают форму и занимают объем сосуда, в который их помещают. Они равномерно заполняют объем занимаемого сосуда, стремясь расшириться и занять возможно больший объем. Газы обладают малым удельным весом. Они имеют большую сжимаемость, поскольку при сжатии газа уменьшается лишь расстояние между молекулами, а сами молекулы при этом не сдавливают друг друга, что характерно для жидкостей. Давление газа (его упругость) является следствием совокупности ударов частиц газа о стенку сосуда. Среднее давление на единицу площади сосуда во времени практически не изменяется, поскольку, несмотря на хаотичность ударов молекул о стенки сосудов, число ударов исключительно велико, а сила единичных ударов очень мала. При сжатии газы нагреваются, а при расширении охлаждаются. Охлаждение газов происходит потому, что на их расширение затрачивается работа, а при отсутствии подвода тепла извне необходимая работа совершается за счет энергии движущихся частиц газа, в результате чего скорость их движения замедляется и температура снижается (эффект Джоуля — Томсона). Кроме молекул в атмосферном воздухе содержится небольшое количество положительно и отрицательно заряженных ионов, в результате чего скорость их движения замедляется и температура снижается (эффект Джоуля — Томсона). При расчетах состава воздуха и искусственных газовых смесей обычно учитываются объемные проценты. К другим газам относятся неон, гелий, метан, криптон , закись азота , водород , ксенон и озон . Кроме того, в атмосфере находятся водяные пары, содержание которых в процентах от объема атмосферы у земной поверхности составляет от 0,00002 % в Антарктиде до 3 % в тропиках. В средних широтах количество водяных паров колеблется от 0,1 до 2,8 % в зависимости от сезона, климата и погоды. Воздух над океанами обычно близок к насыщению паром (относительная влажность 80 % и выше), поэтому достаточно небольшой разницы температур, чтобы пар начал оседать на металлических поверхностях.