ВОЗДУХ

Естсственная смесь газов, составляющая атмосферу (газообразную оболочку Земли). Состав атмосферы воздуха вблизи земной поверхности зависит от сезона, погоды и места расположения населенного пункта. Состав и концентрация примесей изменяются в широком диапазоне. Соотношение между основными компонентами воздуха — азотом и кислородом — практически постоянно для всего Земного шара. Стандартный сухой атмосферный воздух состоит, % (по объему) из: азота — 78,1; кислорода — 20,9; инертных и прочих газов — 0,97; диоксида углерода (СО₂) — 0,03. В атмосферном воздухе всегда имеется некоторое количество водяного пара. Степень насыщения им воздуха зависит от температуры и количества влаги в нем. Характеристики, определяющие влажностное состояние воздуха; парциальное давление водяного пара; относительная влажность воздуха; влагосодержание воздуха. Для каждого значения температуры (при заданном давлении) имеется свой предел полного насыщения воздуха парами воды (парциальное давление водяных паров при полном насыщении). При низкой температуре зимой полное насыщение воздуха наступает при содержании 1—2 г влаги на 1 кг сухой части воздуха; в теплое время года в районах с влажным и жарким климатом в воздухе может находиться до 20—30 г/кг сухой части воздуха. Тепловые характеристики влажного воздуха — температуpa по сухому термометру, температура мокрого термометра, точка росы, удельная энтальпия (теплосодержание). Температура мокрого термометра и точка росы связаны с влажностным состоянием воздуха. Для оценки тепловлажностных характеристик влажного воздуха, проведения инженерных расчетов, связанных с изменением состояния воздуха, построения процессов изменения состояния воздуха служит специальная диаграмма — так называемая диаграмма 1—d влажного воздуха. Показателями, наиболее важными для жизнеобеспечения человека и животных, являются температура, содержание кислорода и насыщенность воздуха водяным паром. Температуpa воздуха и окружающих человека поверхностей определяет интенсивность сброса теплоты, вырабатываемой теплокровным организмом. Влажность воздуха определяет интенсивность испарения влаги при дыхании организма и с поверхности тела. Это один из важнейших элементов системы терморегуляции живого организма. Очень важный фактор, определяющий гигиенические свойства воздуха, — его ионный состав.
В воздухе городов, жилых поселков и в отдалении от них содержится множество всяких примесей (газов, паров, аэрозолей), являющихся прежде всего продуктом жизнедеятельности людей. Естественные природные процессы (выветривания, вулканические и т.п.) также загрязняют воздух атмосферы. Наружный воздух содержит пыли 0,2 — 20 мг на 1 м³ и более, поэтому, как правило, нуждается в очистке в фильтрах воздушных приточных вентиляционных систем. Уровень загрязнения вытяжного воздуха может оказаться очень высоким, поэтому перед выбросом в атмосферу его очищают от вредных примесей. Загрязненность ими воздуха в жилых массивах и на промышленных площадках ограничивают предельно допустимой концентрацией (ПДК). Валовой выброс вредных веществ в удаляемом вентиляционном воздухе также ограничивают предельно допустимым выбросом. В наружном и тем более внутреннем воздухе помещений всегда содержатся бактерии (в т.ч. болезнетворные) — бактериофаги (от нескольких десятков до сотен тысяч в 1 м). В больничных зданиях перетекание воздуха между смежными помещениями часто приводит к распространению инфекционных заболеваний. Для снижения загрязнения воздуха бактериями и их зародышами применяют бактериологические фильтры.
Физические свойства воздуха при атмосферном давлении 101 325 Па (760 мм ртутного столба) и температуре 0°С: плотность (сухого воздуха) — 1,293кг/м³; удельная массовая теплоемкость при постоянном давлении — 1004,5 Дж/(кГ/К); теплопроводность — 0,0243 Вт/(м-К) (при 100°С — 0,03014); коэффециент теплового объемного расширения — 0,00367 1/град; кинематическая вязкость — 15,6 "10" м /с; скорость звука — 330 м/с. Нормальное содержание (парциальное давление) кислорода в воздухе для дыхания оценивают в пределах 21 000—18 600 Па, нижний предел — появление признаков кислородной недостаточности. При снижении парциального давления кислорода ниже 15 000 Па появляются признаки гипоксии, а снижение до 8000—6700 Па считается опасным для жизни. Недостаток кислорода в воздухе может наблюдаться в помещениях с процессами открытого горения, плохо проветриваемых помещениях с большим числом людей и др. Повышение содержания кислорода выше нормального переносится безболезненно.
Другой компонент атмосферного воздуха — азот при нормальных условиях инертен, но при повышении давления (более 8 атм) оказывает наркотическое действие, растворяясь в крови человека (кессонная болезнь). Диоксид углерода — физиологический возбудитель дыхательного центра нервной системы человека. Обычное незначительное и нормальное содержание СО₂ (до 0,03—0,04% по объему) не ощущается организмом. Повышение его концентрации ведет к увеличению частоты дыхания; высокое содержание СO₂ во вдыхаемом воздухе — к появлению асфиксии, т.е. его избытку в крови, и гибели нервных клеток центра дыхания. Паралич дыхательных путей может наступить у человека, вдыхающего воздух при содержании СO₂ выше 14—15%. Повышение содержания СО₂ в воздухе помещений происходит в основном за счет выделения при дыхании человека (около 20 л/ч) и поступления продуктов горения. В обычном помещении СО₂, как правило, остается в пределах безвредных концентраций. Но этот газ, концентрация и потоки которого легко зафиксировать, является индикатором появления в воздухе других весьма вредных для здоровья аэрозолей и газообразных органических соединений, выделяемых людьми. Средством обеспечения требуемой чистоты воздуха в помещении служит вентиляция. Воздух используют для транспортировки вредных примесей, выделяемых технологическим оборудованием, материалами, изделиями и отходами. Во многих технологических процессах, связанных с окислением, а также в печах и котлах энергетических объектов воздух применяют как окислитель. Обогащенный кислородом воздух способствует интенсификации множества химических и металлургических процессов. В технике широко используют сжатый и жидкий воздух. Первый применяют как рабочее тело в системах автоматики и для разбрызгивания воды в системах доувлажнения воздуха.