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气体充装安全知识第一章气体基础知识第一节基本知识一、分子、原子与元素㈠分子（保持性质）构成物质且保持这种物质性质的最小微粒叫分子。一切物质都是由分子组成的。㈡原子（不保持性质）分子由更小的微粒——原子组成。在一定条件下分子能够分解成成原子，但分解后的原子将不保持原物质的性质。有些物质，如氦、氩等，它们的分子是由单个原子组成的，叫单原子分子。有些气体，如氢、氧（O2）、氯，它们是由两个原子组成的，叫双原子分子；由两个以上原子组成的分子叫多原子分子，例如二氧化碳就是多原子分子（CO2）。㈢元素（性质相同的原子）化学中，把性质相同的同一种类原子叫做元素。元素就是同种原子的总称，化学中采用一定的字母符号来表示各种元素符号。例如：氢的元素用H来表示。分子式--用元素符号表示物质分子组成的式子。H2O二、压强㈠气体压强（运动的气体分子撞击容器而产生的）单位面积上所承受的均匀分布并垂直于这个面积上的作用力称为压强。用公式表示为：P=F/AP-压强PaF-均匀垂直作用力NA-受压面积m2决定气体压强大小的因素有两个：⑴压强跟气体压缩程度有关，也就是说跟单位体积内的分子数或气体的密度有关。⑵气体压强跟它的温度有关，因温度的升高标志着气体分子运动速度的增大，速度的增大，分子撞击器壁的次数也随着增加，所产生的作用力也随之增大。㈡压力单位的法定计量单位根据国标GB3102《量和单位》的规定，规定压力的计量单位帕（斯卡），单位符号为“Pa”，它的定义是：1Pa=1N/m21000Pa=103Pa=1KPa1000000Pa=106Pa=1MPa（兆帕）=1N/mm2㈢常见的几种压力单位及其换算目前，常见的压力单位有：⑴标准大气压。标准大气压又称物理大气压，单位符号为“atm”。物理学上把纬度45°的海平面上大气压1.033kgf/m2或760毫米汞柱（mmHg）称为1个标准大气压。它与Pa的关系是：1atm=0.101325MPa⑵工程大气压。工程大气压又称公称大气压,主要是工程上为了计算方便，把1kgf/cm2(0.098MPa)的压力称为1个工程大气压。（通常说的一公斤压力）单位符号为“at”。工程大气压有绝对压力（简称“绝压”）和表压力（简称“表压”）之分。绝对压力以压力等于零为测量起点，而表压是从当地当时的大气压力值为测量起点，实际上就是相对压力，简单地说，表压就是压力表测出的压力。绝对压力、表压力及大气压的三者关系为：P绝=P表+P大气压有关单位换算：1、1Pa=1N/m2;1MPa=1N/mm22、1kgf/mm2=9.80665MPa≈10MPa3、1bar=0.1MPa4、1atm＝101325Pa≈0.1MPa5、1at＝1kg/cm2=0.0980665MPa≈0.1MPa6、1mmHg=133.322Pa三、温度表示物体冷热程度的物理量称为温度。测量温度就要有测量温度高低的温度标准，即平常所就的“温标”。常见的“温标”有：㈠华氏温标（F）华氏温标是在标准大气压（101.325kPa）下，将冰的融点定为32度，水的沸点定为212度，两点之间等分成180格，每格即为1华氏度，单位符号“F”表示。㈡摄氏温标（℃）摄氏温标是我国法定的温度计量单位。它是把冰融点定为0度，水的沸点定为100度，两点之间等分成100格，每格为1摄氏度。单位符号为“℃”。㈢热力学温标（K）宇宙中温度的下限大约是-273℃，这个温度叫绝对零度。把-273℃作为零度的温标，叫做热力学温标或绝对温标。用热力学温标表示的温度，就是热力学温度或称绝对温度。单位符号是“K”。四、质量与体积㈠质量质量是表示物质多少的物理量，质量的符号“m”单位符号“kg”（公斤）。㈡体积体积的符号“v”，单位符号“m3”或“L（升）”。第二节物质的状态一、物质状态的变化自然界中物质所呈现的形态通常有气态、液态和固态三种。其中任何一种形态只能在一定的条件下（温度、压力等）存在。当条件发生变化时，即表现为状态的变化。如：我们离不开的水在标准大气压下，当温度低于0℃时为固态，当温度高于0℃而低于100℃时为液态，当温度高于100℃时为气态即水蒸汽。在三种形态转变过程中存在着几种不同的物理变化过程。㈠气化（吸热的过程）物质从液态变成气态的过程叫气化。在气化过程中，要吸收大量的热。气化过程中一般有两种方式：一是蒸发，二是沸腾。蒸发：液体表面的气化现象叫蒸发。蒸发现象有下列特征：①液体在任意温度下都可以蒸发；②蒸发现象仅发生在液体的表面。沸腾：液体从内部和表面同时气化的现象叫沸腾。液体开始沸腾时的温度叫沸点。㈡液化（放热的过程）物质从气态变为液态的过程叫液化。其过程是一个放热的过程。㈢凝固物质从液态变为固态的过程叫凝固。㈣升华物质从固态不经液态直接变为气态的过程叫升华。㈤熔化物质从固态变成液态的过程称为熔化。开始熔化时的温度叫熔点。二、相平衡物质的形态，在热力学上称之为相，气态称为气相，液态称为液相。由液相和气相组成的同一体系，通常是由界面分开。（内部均匀）物质形态的改变称为相变，在相变过程中，物质要通过两相之间的界面，从一个相迁移另一相中去，当宏观上物质的迁移停止时，就称为相平衡。物质的相平衡状态取决于温度和压力，若有一个条件发生变化，则与其对应的相平衡就遭到破坏，同时发生相变过程，从而建立新的相平衡关系。（举例）在一个密闭的容器中，气、液两相达到动态平衡时，称为饱和状态。饱和状态下的液体为饱和液体，其密度为饱和液体密度。在饱和液体界面上的蒸汽称为饱和蒸汽，其密度和压力分别称为饱和蒸汽密度和饱和蒸汽压力。三、临界状态㈠临界温度只有当气体温度降低到某一温度以下时，对其施加压力，才能使之液化。换句话说，如果气体高于这一温度时，不论对其施加多大压力，都不能使之液化。这个特定的温度称为该气体的临界温度，通常用“tc”。气体的临界温度越高，就越容易液化。（CNG例子）㈡临界压力气体在临界温度下，使其液化所需最小压力，称为临界压力。通常用符号“PC”来表示。㈢临界密度气体在临界温度和临界压力下的密度，称为临界密度。通常有符号“ρc”来表示。因为不同气体的临界温度和临界压力各不相同，所以它们近似的地反映实际气体的性质。㈣理想气体严格遵从玻-马定律、查理定律和盖·吕萨克定律的气体，称为理想气体。理想气体是一种理想化的模型，实际并不存在。一般气体在压强不太大、温度不太低的条件下，性质非常接近理想气体。因此，常常把实际气体当作理想气体来处理。这样可以使问题大大简化，误差也很小。㈤理想气体状态方程一定质量的理想气体，其压强和体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。㈥克拉珀龙方程的临界密度也是不相同的。四、气体的基本定律㈠玻义耳-马略特定律（温度不变）简称玻-马定律的定义为：“温度不变时，一定质量的气体的压强跟它的体积成反比。”㈡查理定律（体积不变）查理定律的定义为：“一定质量的气体若体积不变，则其压强与热力学温度成正比。”㈢盖·吕萨克定律（压强不变）其定律的定义为“压强不变时，一定质量的气体的体积跟热力学温度成正比。”盖·吕萨克定律对理想气体才能成立。它只能近质量为m的理想气体，其压强、体积和热力学温度满足下列关系式：PV/T=m/M×R式中M-气体的摩尔质量，kg/molR-理想气体常数，R=8.314J/mol·k若气体的摩尔数为“n”，克拉珀龙方程还可写成：PV=nRT㈦真实气体状态方程在气体压力较高和温度较低的条件下，运用理想气体状态方程来计算，显然会有误差。为纠正理想气体与真实气体之间的误差，有一种计算简单又有一定准确度，公式如下：PV=ZnRT式中Z为压缩因子，又称压缩系数。第二章瓶装气体第一节常用术语压缩气体永久气体、液化气体和溶解气体的统称。永久气体临界温度小于-10℃的气体。如氧、氮等。液化气体临界温度大于或等于-10℃的气体，是高压液化气体和低压液化气体统称。高压液化气体临界温度大于等于-10℃，且小于等于70℃的气体。如二氧化碳、乙烯等。低压液化气体临界温度大于70℃的气体。如氨、液化石油气、氯等。（丙烷为92.67℃）溶解气体在压力下溶解于瓶内溶剂中的气体。如溶解于瓶内丙酮中的乙炔。（我国只有一种）吸附气体吸附于气瓶内吸附剂中的气体。这是一种以固态形式替代压缩状态或深泠液化状态形式贮运的气体，目前只有氢气一种。瓶装气体以压缩、液化、溶解、吸附形式装瓶贮运的气体。可燃性气体凡遇火、受热或与氧化性气体接触能燃烧或爆炸的气体，统称为可燃性气体。氧化性（助燃性）气体自身不燃烧，但能帮助和维持燃烧的气体。如氧、氯等。自燃气体在低于100℃温度下与空气或氧化性气体接触即能自发燃烧的气体。毒性气体泛指会引起人体正常功能损伤的气体。如氯、硫化氢、一氧化碳等。特种气体为满足特定用途的气体。包括单一气体和混合气体。混合气体含有两种或两种以上有效组分，或虽属非有效组分但其含量超过规定限量的气体。第二节瓶装气体的分类一、分类标准㈠国内对瓶装气体的分类我们国家对瓶装气体分类有国家标准，GB16163《瓶装压缩气体分类》中的规定我国目前有80种。㈡瓶装气体分类的原则瓶装气体的分类原则：根据压缩气体在气瓶内的物理状态和临界温度进行分类，按其化学性能、燃烧性、毒性、腐蚀性进行分组。分类标准中把瓶装压缩气体分为三大类：永久气体、液化气体（含高压液化气体和低压液化气体）和溶解气体。二、单一气体㈠永久气体是在充装时以及在允许的工作温度下贮运和使用过程中均为气态。永久气体又分以下两组：⑴不燃无毒和不燃有毒气体。有11种，包括氮、氩、（不燃无毒）；三氟化硼（不燃有毒）⑵可燃无毒和可燃有毒气体。有4种，如氢、甲烷（）易燃无毒）一氧化碳（易燃有毒）。㈡液化气体1、高压液化气体分成以下三组：⑴不燃无毒和不燃有毒气体。有9种，如二氧化碳、不燃无毒气体；氯化氢为不燃毒气体。⑵可燃无毒和自燃有毒气体。有5种，乙烷等为可燃无毒气体；磷化氢为自燃有毒气体。⑶易分解或聚合的可燃气体。有2种。2、低压液化气体分成以下三组⑴不燃无毒和可燃有毒、酸性腐蚀气体。有17种。⑵可燃无毒和可燃有毒、碱性腐蚀气体。有25种，如丙烷等。⑶易分解或聚合的可燃气体。有6种。㈢溶解气体目前我国的溶解气体只有一种，即溶解乙炔气。三、混合气与特种气㈠混合气混合气包括自然合成和人工制成的混合气。混合气按其瓶内的状态分为气态混合气和液态混合气两组。⑴气态混合气。又分为两组：①不燃混合气体，包括稀有气体及空气混合气体：②可燃混合气体（可燃性气体组分在2%以上），包括城市煤气、水煤气以及气态可燃气体的混合气体。⑵液态混合气体。又分为两组：①不燃混合气体：如：制冷剂、环氧乙烷②可燃混合气体，包括液化石油气（LPG）以及丙烷、丁烷等的混合气体。㈡特种气特种气也称为稀有气体。主要包括电子气体和标准气体两大类：⑴电子气体：主要应用于微电子技术的气体。⑵标准气体：标准气体属于标准物质。主要应用于实验室、化验室和计量所。第三节瓶装气体的的危险性一、燃烧性与爆炸性㈠燃烧、爆炸的基本概念1、燃烧、爆炸的共同点燃烧和爆炸本质上都是可燃物质的氧化反应。可燃物质、助燃物、点火源三个基本条件互相作用，燃烧才能发生。火源是指一定温度和热量的能源。三个基本条件又称燃烧三要素。2、燃烧与爆炸的异同点⑴燃烧与爆炸的区别在于氧化速度的不同。⑵决定氧化速度的因素是在点火前可燃物质与助燃剂的混合程度。⑶同一种物质，在一种条件下可以燃烧，在另一种条件下可以爆炸。⑷物质与氧起化学反应的结果是生成新的物质并产生热量，这种热量叫燃烧热。⑸可燃物质的燃烧过程的不同。3、燃烧、爆炸的定义⑴燃烧：当氧化过程迅速进行时，产生的热量使物质和周围空气的温度急剧升高，并且产生光亮和火焰，这种剧烈的氧化现象便是燃烧。⑵爆炸：当可燃物质与空气（氧化）的混合物在一定的条件下瞬间燃烧时，发生火光和高温，燃烧生成的气体受高温作用，温度急剧上升，体积猛烈膨胀，造成压力波冲击器壁，可使容器破裂，产生强大的冲击波，掀飞屋顶，推倒墙壁，破坏建筑，发出轰然巨响，这种现象就是爆炸。爆炸以分为化学性爆炸和物理性爆炸。由于工作介质产生化学反应而放出强大能量的现