Noțiuni de fizică și chimie
Anticii considerau aerul ca un element simplu lipsit de greutate. În secolul al XVII-lea, Galileo a demonstrat că aerul este greu observând creșterea în greutate a unui container în care forța aerul.
Un litru de aer măsurat la 0 ° C sub presiunea atmosferică normală cântărește 1 gr. 293.
Aerul este un amestec de două gaze: oxigen și azot, ale căror proprietăți sunt foarte diferite.
100 de litri de aer conțin 21 de litri de oxigen și 79 de litri de azot, adică un raport de aproximativ 1 litru de oxigen la 4 litri de azot.
Oxigenul, un gaz incolor, este esențial pentru viață. Este puțin mai greu decât aerul: 1 litru din acest gaz cântărește 1 gr. 429 la 0 ° C sub presiune atmosferică normală.
Azotul este un gaz inert. Spre deosebire de oxigen, nu suportă viața: 1 litru de azot cântărește 1 GR. 250 (la 0 ° C sub presiune atmosferică normală).
Când mai multe corpuri sunt amestecate împreună, cum ar fi azotul și oxigenul, fiecare dintre ele își păstrează propriile proprietăți. Într-un amestec, este posibil, în funcție de natura elementelor, să se recunoască constituenții folosind microscopul sau să se separe prin diferența de densitate sau prin solvenți adecvați sau prin vaporizare, pe scurt prin distilare.
Într-o combinație de două sau mai multe corpuri, produsul obținut are proprietăți destul de diferite față de corpurile constitutive: astfel, un lichid poate rezulta din combinația de elemente gazoase.
Când combinația rezultă din acțiunea oxigenului asupra unui alt corp, uneori se numește oxidare; de exemplu, rugina sau oxidul de fier rezultă din acțiunea oxigenului din aer asupra fierului; acest nou corp, oxidul de fier, nu este gazos și nu are rezistența fierului: oxidul de fier este o combinație de fier și oxigen.
Oxidarea are loc întotdeauna cu eliberare de căldură mai mult sau mai puțin; când căldura este produsă rapid și în cantități mari, oxidarea se numește combustie.
Prin urmare, un combustibil este un corp care, prin combinarea cu oxigenul din aer, eliberează o cantitate mare de căldură, capabilă să fie utilizat pentru diferite utilizări: cărbune, benzină, lemn, cărbune. Din lemn sunt combustibili.
Valoarea combustibilului depinde de cantitatea de căldură pe care o poate furniza. Unitatea de măsură este caloriul-kilogram (cal kg) sau cantitatea de căldură care trebuie furnizată unui kilogram de apă pentru a-și crește temperatura cu un grad, atunci când această apă este la o temperatură de aproximativ 15 ° C.
Temperatura se măsoară cu un termometru și se exprimă în grade, iar cantitatea de căldură se măsoară cu un calorimetru și se exprimă în calorii.
Temperaturile plăcilor fierbinți ale gazoginelor fiind ridicate sunt măsurate cu dispozitive numite pirometre.
Iată câteva repere termometrice (pentru produsele pure luate sub o presiune atmosferică de 760 milimetri de mercur):
- Topirea ghetii. 0 ° C.
- Й apă clocotită. 100 ° C.
- Topirea staniului. 232 ° C.
- Topirea plumbului. 327 ° C.
- Fuziunea de zinc. 419 ° C.
- Topirea aluminiului. 658 ° C.
- Fuziune de bani. 960 ° C.
- Topirea cuprului. 1.083 ° C.
- Topirea nichelului. 1.452 ° C.
- Fuziune de cuarț. 1.600 ° C.
- Fuziunea de platină. 1.753 ° C.
- Temperatura roșu închis. 520 până la 600 ° C.
- Temperatura albului roșu. 1.100 până la 1.300 ° C.
- Temperatura medie a flăcărilor gazului. 1600 până la 1800 ° C.
- Temperatura filamentelor lămpilor electrice. 2400 ° C.
Zero absolut, corespunzător la -273 ° C, pare a fi cea mai scăzută temperatură posibilă. Cea mai scăzută temperatură atinsă până în prezent este de -272 ° C (topirea heliului).
Dacă ne apropiem de un corp fierbinte cu un corp rece, căldura se deplasează de la corpul fierbinte la corpul rece. Contrar a ceea ce s-ar putea crede, corpurile reci nu emit radiații reci: dacă ne apropiem mâna de un bloc de gheață, mâna noastră este cea care radiază sau degajă căldură și senzația de frig pe care o experimentăm nu are altă cauză.
Căldura poate fi transmisă în trei moduri diferite: prin convecție, prin conducție sau prin radiații; aceste ultimele două moduri sunt singurele care trebuie luate în considerare într-o instalație generatoare de gaz.
- Conducerea are loc fie în corpurile în sine, fie prin contactul acestora cu alte corpuri: capătul unei modele vechi cufundat într-o vatră se încălzește în mijlocul cărbunilor roșii și gazelor fierbinți, dar căldura se transmite prin toată conducta metalică. mânerul ajunge să fie fierbinte.
- Radiația constă în emisia de unde comparabile cu cele emanate de un corp luminos: un șemineu încălzește aerul dintr-o cameră atât prin convecție, cât și prin radiație.
Nu toate corpurile conduc căldura: numim corpuri termoizolante care nu o lasă ușor să treacă: sunt lemnul, azbestul și materialele textile. O capacitate în care s-a făcut vid este un excelent izolator.
La generatoarele de gaz, este bine să se izoleze anumite părți ale instalației, în timp ce, dimpotrivă, este necesar să se intensifice pierderile de căldură ale anumitor focare sau unități numite coolere.
Greutatea aerului care înconjoară globul terestru pentru o grosime de câteva zeci de kilometri exercită o presiune asupra tuturor corpurilor care se scaldă în atmosferă. Această presiune, care se numește presiune atmosferică, variază în funcție de altitudinea corpului pe care este exercitată: este mai puțin la vârful unui munte decât la nivelul mării, care este luată în general pentru nivelul de referință. Presiunea atmosferică depinde încă de umiditate și de temperatura aerului, de condițiile meteorologice.
Modificările presiunii atmosferice sunt indicate de barometru. Manometrele, dintre care barometrul este o concretizare particulară, sunt dispozitive destinate măsurării presiunilor: ar putea fi cu o coloană de apă sau mercur, dar ar fi prea voluminoase; sunt constituite, în general, de un tub închis înfășurat în spirală, care comunică prin capătul deschis cu rezervorul care conține fluidul sub presiune; presiunea determină o deformare a spiralei care este transmisă unui ac în mișcare în fața unui cadran gradat.
Să considerăm un gaz închis într-un rezervor care nu comunică cu atmosfera; un manometru cu mercur închis în rezervor ar da presiunea „absolută” a gazului sau presiunea intrinsecă a gazului. De exemplu, în momentul exploziei, într-un motor, presiunea absolută poate crește la 40 de kilograme/cm2; (uneori mai mult.) Dar această presiune nu este în întregime motivantă, pentru că, pe cealaltă față a pistonului, se exercită presiunea atmosferică: se numește presiune efectivă impulsul real al motorului, egal aici cu 40-1 sau 39 kg/cm2.