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空气的组成及成分含量

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1. 空气是由多种气体混合而成的,其中主要成分包括氧气、氮气、氩气、二氧化碳,以及少量的稀有气体(如氖、氦、氪、氙)、甲烷和其他碳氢化合物、氢、臭氧等。此外,空气中还含有微量的水蒸气和尘埃等杂质。如果不考虑水蒸气、二氧化碳和各种碳氢化合物的含量,那么从地面到100公里高度的空气平均组成是相对恒定的。在25公里的高空,臭氧的含量会有所增加。而在更高的高度,空气的组成会随着高度的增加而变化,并且这种变化明显地与每天的时间和太阳活动有关。
2. 在常温下,空气是一种无色无味的气体,而液态空气则是一种易流动的浅黄色液体。通常在液化的过程中,二氧化碳会被移除,因此液态空气的组成通常是20.95%的氧气,78.12%的氮气和0.93%的氩气,其他成分的含量非常少,可以忽略不计。
3. 空气作为混合气体,在恒定压力下冷凝时,其温度会连续降低。例如,在标准大气压(101.3千帕)下,空气在81.7开尔文(露点)开始冷凝,温度降至78.9开尔文(泡点)时,全部转化为饱和液体。这是因为沸点较高的组分(如氧气和氩气)首先开始冷凝,而沸点较低的组分(如氮气)则在整个过程结束时才大量冷凝。
4. 液态空气作为混合液体,在恒定压力下蒸发时,蒸发温度也是连续变化的。随着蒸发过程的进行,由于低沸点组分氮气大量蒸发,混合液的组成发生变化,使得液体中高沸点组分氧气的含量相应增加,从而提高了沸点。
5. 液态空气具有较低的沸点和凝固点(约为60.15开尔文),因此可以用作冷却剂。通过减压(抽真空)的方法,还可以将其沸点温度降低到大约65开尔文左右。然而,这种操作是危险的,因为蒸发会导致剩余液体中氧气的浓度增加,从而可能在减压用的真空泵中引起爆炸。

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