Co to jest gaz?

Nazwa gaz pochodzi od słowa chaos, które zgrabnie podsumowuje główną cechę najprostszego stanu materii.

Gaz to rój cząsteczek poruszających się losowo i chaotycznie, nieustannie zderzających się ze sobą i ze ściankami dowolnego pojemnika. Rzeczywista objętość cząsteczek jest niewielka w porównaniu z całkowitą przestrzenią, którą zajmują, dlatego gazy wypełniają każdą dostępną objętość i są łatwe do skompresowania. Średnie prędkości cząsteczek gazu są rzędu setek metrów na sekundę i zderzają się one ze sobą miliardy razy na sekundę. To dlatego gazy szybko się mieszają i wywierają ciśnienie.

Ten ciągły ruch można łatwo zademonstrować, uwalniając niewielką ilość gazu o nieprzyjemnym zapachu do pomieszczenia. W ciągu kilku sekund gaz może być wyczuwalny we wszystkich częściach pomieszczenia. Właściwości te dotyczą również parujących cieczy.

Objętość dowolnego gazu w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem zawiera taką samą liczbę cząsteczek, niezależnie od rodzaju gazu. Oznacza to, że pomiar objętości gazu jest bardzo wygodny. Pomiary gazu w wysokich stężeniach są podawane w % (objętość), a w niskich stężeniach w częściach na milion, ppm (objętość).

Podczas gdy różne gazy mają różne gęstości, nie rozdzielają się one całkowicie na warstwy w zależności od ich gęstości. Gazy ciężkie mają tendencję do opadania, a gazy lekkie mają tendencję do unoszenia się, ale ich ciągły ruch oznacza, że zachodzi ciągłe mieszanie (tj. nie gromadzą się razem i nie odpychają innych rodzajów, jak to często robią ciecze).

Tak więc w pomieszczeniu, w którym doszło do wycieku gazu ziemnego (metanu), gaz będzie miał tendencję do unoszenia się, ponieważ jest lżejszy od powietrza, ale ciągły ruch oznacza, że na poziomie podłogi będzie występować znaczne stężenie. Dzieje się tak w warunkach idealnego bezruchu, ale jeśli występują jakiekolwiek prądy powietrza, mieszanie zostanie zwiększone.

Powietrze jest zazwyczaj mieszaniną gazów:

Azot 77,2%
Tlen 20,9%
Para wodna 0,9% (w zależności od temperatury)
Argon 0,9%
Dwutlenek węgla 0,04% i rośnie w tempie 0,0002% rocznie
Inne gazy 0,07%

Ponieważ jego skład jest w miarę stały, powietrze o składzie wymienionym powyżej jest zwykle uważane za podstawową mieszaninę gazów. Mierzymy odchylenia od tej mieszaniny, co upraszcza pomiar gazów toksycznych i łatwopalnych w zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem i zdrowiem.