Состав воздуха

Атмосферный воздух содержит ряд примесей, вредных для процесса глубокого охлаждения: механические частицы (пыль, сажа и др.), пары воды, двуокись углерода, предельные и непредельные углеводороды, сероуглерод, окислы азота и др. От этих примесей воздух очищают в специальных устройствах перед подачей его в воздухоразделительный аппарат.

Атмосферный воздух представляет собой смесь нескольких газов (табл. 2.1), не связанных между собой химически.

Азот и кислород могут смешиваться друг с другом в любых соотношениях. Точка кипения жидкости, состоящей из смеси кислорода и азота, меняется в зависимости от содержания в ней кислорода и азота.

При одинаковой температуре давление насыщенных паров азота в несколько раз выше давления насыщенных паров кислорода (рис. 2.1).

В жидкости всегда содержится больше кислорода, чем в паре, а в паре – больше азота, чем в жидкости. Другими словами, азот как более летучая часть жидкости переходит в пар в большем количестве, чем кислород, который остается преимущественно в жидкости.

Если процесс смешения газов протекает без воздействия на него внешних сил, то обратный процесс (разделения газовой смеси на отдельные компоненты) сам совершаться не может и требует затраты энергии. При смешении газов происходит увеличение энтропии (необратимый процесс).

Необратимым называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы. Примеры необратимых процессов: диффузия, термодиффузия, теплопроводность, вязкое течение и другое. Все необратимые процессы – это неравновесные процессы. В замкнутых системах данные процессы влекут возрастание энтропии, в открытых же энтропия может оставаться постоянной, либо убывать.

Если рассматривать воздух как идеальную бинарную смесь, то удельная минимальная работа для получения 1 моля чистого кислорода составит 5960 Дж.