گاز و کاربردهای شگفت‌انگیز آن
گاز چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟
گاز یکی از سه حالت اصلی ماده (جامد، مایع، گاز) است. برخلاف جامدها که شکل ثابتی دارند و مایع‌ها که شکل ظرف خود را می‌گیرند ولی حجم ثابتی دارند، گازها نه شکل ثابتی دارند و نه حجم ثابت. آن‌ها کاملاً پرکننده هستند و تمام فضای در دسترس را پر می‌کنند. مولکول‌های گاز انرژی زیادی دارند و به سرعت و به صورت تصادفی حرکت می‌کنند و دائماً به یکدیگر و به دیواره‌های ظرف برخورد می‌کنند. این برخوردها چیزی است که ما آن را به عنوان فشار گاز احساس می‌کنیم.
یک مثال ساده: وقتی بادکنکی را باد می‌کنید، در واقع آن را از مولکول‌های گاز پر می‌کنید. این مولکول‌ها به دیواره‌های داخلی بادکنک فشار وارد می‌کنند و باعث می‌شوند بادکنک باد شود و شکل بگیرد.
هوا: مخلوطی حیاتی از گازها
هوایی که تنفس می‌کنیم یک مخلوط گازی است، نه یک گاز خالص. این مخلوط برای ادامه حیات روی کره زمین ضروری است. ترکیب تقریبی هوای خشک به صورت جدول زیر است:
| نام گاز | نماد شیمیایی | درصد حجمی تقریبی | کاربرد اصلی |
|---|---|---|---|
| نیتروژن | N2 | 78% | ساخت کود، بسته‌بندی مواد غذایی |
| اکسیژن | O2 | 21% | تنفس، پزشکی، جوشکاری |
| آرگون | Ar | 0.93% | پرکردن لامپ‌های رشتگی |
| دی‌اکسید کربن | CO2 | 0.04% | تغذیه گیاهان، نوشابه‌های گازدار |
گاز طبیعی: سوخت پرمصرف خانه و صنعت
گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است که عمدتاً از گاز متان (CH4) تشکیل شده است. این گاز میلیون‌ها سال پیش از بقایای جانوران و گیاهان ریز در زیر لایه‌های سنگ و خاک تشکیل شده است. امروزه با حفر چاه‌های عمیق آن را استخراج کرده و از طریق خط لوله به خانه‌ها، کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها منتقل می‌کنند.
کاربردهای اصلی گاز طبیعی:
- گرمایش و پخت‌وپز: بخاری‌ها، آبگرمکن‌ها و اجاق‌گازهای خانگی از رایج‌ترین مصارف این گاز هستند.
- تولید برق: در نیروگاه‌ها، گاز طبیعی سوزانده می‌شود تا آب را به بخار تبدیل کند. این بخار توربین‌های بزرگ را به حرکت درمی‌آورد و برق تولید می‌کند.
- سوخت خودرو: برخی خودروها به جای بنزین یا گازوئیل با گاز طبیعی فشرده (CNG)[1] کار می‌کنند که آلودگی کمتری تولید می‌کند.
- مواد اولیه صنعتی: از گاز طبیعی برای تولید کودهای شیمیایی، پلاستیک‌ها و بسیاری از محصولات دیگر استفاده می‌شود.
کاربردهای متنوع دیگر گازها در زندگی روزمره
گازها فقط برای تنفس و سوختن نیستند. آن‌ها در اطراف ما و در محصولات مختلفی وجود دارند:
- هلیوم (He): این گاز از هوا سبک‌تر است. به همین دلیل برای پرکردن بادکنک‌های جشن استفاده می‌شود تا آن‌ها به بالا پرواز کنند. همچنین در دستگاه‌های MRI در بیمارستان‌ها کاربرد دارد.
- پروپان (C3H8): این گاز که در کپسول‌های گاز مایع (LPG)[2] یافت می‌شود، برای پخت‌وپز در مناطقی که خط لوله گاز وجود ندارد و همچنین برای گرمایش فضای باز استفاده می‌شود.
- ازت (نیتروژن مایع): ازت مایع بسیار سرد است (-196 °C). از آن برای منجمد کردن سریع غذاها، نگهداری نمونه‌های زیست شناسی و حتی در پزشکی برای از بین بردن زگیل استفاده می‌شود..
- استیلن (C2H2): این گاز با اکسیژن می‌سوزد و شعله بسیار داغی ایجاد می‌کند. از این شعله برای جوشکاری و برش فلزات استفاده می‌شود.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر، گاز طبیعی کاملاً بی‌بو است. برای ایمنی بیشتر، شرکت‌های گاز یک ماده شیمیایی به نام مرکاپتان را به آن اضافه می‌کنند که بوی بسیار تند و زننده‌ای شبیه به تخم مرغ گندیده دارد. این کار یک سیستم هشدار طبیعی ایجاد می‌کند تا در صورت نشت گاز، مردم بلافاصله متوجه شده و بتوانند اقدامات لازم را انجام دهند.
پاسخ: تنفس مقدار کمی هلیوم (مثلاً برای عوض کردن موقت صدا) برای بزرگسالان سالم معمولاً بی‌خطر است. اما تنفس حجم زیاد آن می‌تواند بسیار خطرناک باشد، زیرا اکسیژن لازم برای تنفس را از ریه‌ها خارج می‌کند و می‌تواند باعث خفگی شود. این کار برای کودکان و نوجوانان به هیچ وجه توصیه نمی‌شود.
پاسخ: دی‌اکسید کربن به خودی خود بد نیست. گیاهان برای فتوسنتز به آن نیاز دارند و این گاز مانند یک پتو در اتمسفر زمین عمل می‌کند و گرما را نگه می‌دارد تا زمین بیش از حد سرد نشود. مشکل از زمانی شروع شد که فعالیت‌های انسان (مانند سوزاندن سوخت‌های فسیلی) مقدار زیادی CO2 اضافی تولید کرد. این امر باعث ضخیم‌تر شدن "پتو" شده و زمین بیش از حد گرم می‌شود که به آن پدیده گرمایش جهانی می‌گویند.
پاورقی
[1] CNG: Compressed Natural Gas (گاز طبیعی فشرده). گاز طبیعی که تحت فشار بسیار بالا فشرده شده تا حجم آن برای ذخیره‌سازی و استفاده به عنوان سوخت خودرو کاهش یابد.
[2] LPG: Liquefied Petroleum Gas (گاز مایع). مخلوطی از گازهای پروپان و بوتان که تحت فشار کمی به مایع تبدیل می‌شوند و در کپسول‌های مخصوص نگهداری و حمل می‌شوند.