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अग्निशमन के लिए फ्रीऑन के बारे में एक लेख के आधार पर: habrahabr.ru/company/3mrussia/blog/200840

इस तरल पदार्थ का उपयोग करने के इच्छुक लोगों का एक समूह टिप्पणियों में दिखाई दिया। मैं यह बताने का प्रयास करूंगा कि यह एक बुरा विचार क्यों है। मैं लिक्विड फ़्रीऑन कहूंगा, क्योंकि यह बहुत छोटा है और सामान्य तौर पर यह फ़्रीऑन है। एक पूर्ण धारणा के लिए, रसायन विज्ञान और भौतिकी को स्कूल के पाठ्यक्रम की तुलना में थोड़ा कम मात्रा में याद रखना, या जल्दी से Google में सक्षम होना उचित है। उसी समय, मैं अपने लंबे समय तक संदेह की जांच करूंगा कि एक शिक्षित और मस्तिष्क व्यक्ति का उपयोग करने में सक्षम मूल रूप से बहुत कम समय में ज्ञान के एक पूरी तरह से बाहरी क्षेत्र में महारत हासिल कर सकता है। पोस्ट में वर्णित बातें मेरे लिए स्पष्ट हैं, इसलिए कहीं न कहीं मैं समझने के लिए महत्वपूर्ण बिंदुओं को याद कर सकता था। टिप्पणियों में लिखें, मैं इसे सही करूंगा। और मुझे एक पोस्ट में TeX फॉर्मूला एम्बेड करने का तरीका बताएं - मैं वर्तमान हॉरर का रीमेक बनाऊंगा।

अस्थिरता, वाष्प गठन और अन्य चरण संक्रमणों के बारे में

सबसे बुनियादी बातें।

पदार्थ की मात्रा, मोल

1 मोल - यह पदार्थ की मात्रा है जिसमें हमारे विवेक पर 6.02e23 अणु, परमाणु या कुछ अन्य कण होते हैं। मोल को किलोग्राम में बदलने के लिए और इसके विपरीत, पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान का उपयोग किया जाता है, अर्थात। एक तिल का द्रव्यमान। Freon के लिए, यह 316.04 g / mol है।

थर्मोडायनामिक प्रणाली चरण

सिस्टम अंतरिक्ष का क्षेत्र है जिस पर हम विचार कर रहे हैं। हमारे मामले में, यह फ्रीवन और कंप्यूटर के साथ एक मछलीघर हो सकता है। एक चरण प्रणाली का एक क्षेत्र है जिसमें भौतिक और रासायनिक गुण समान होते हैं या एक छोटा ढाल होता है। चरण की सीमाओं से चरणों को अलग किया जाता है। चरण सीमा में, कुछ गुण अचानक बदल जाते हैं। चरण असंगत हो सकता है और इसमें एक से अधिक टुकड़े शामिल हो सकते हैं। एक उदाहरण:

हमारे पास ऐसे चरण हैं: पानी, बर्फ, कांच, हवा। बर्फ कई टुकड़ों में होती है, लेकिन एक चरण के रूप में गिना जाता है, क्योंकि संरचना और भौतिक। सभी टुकड़ों के गुण समान हैं।

एकाग्रता

दिखाता है कि हमारे समाधान में कितना विलेय है। मैं शर्तों के समाधान, विलायक, भंग पदार्थ को सहज ज्ञान युक्त मानता हूं। माप की इकाइयाँ - उदाहरण के लिए g / l। पतली बिंदु - डिफ़ॉल्ट रूप से, पूरे समाधान के लिए वॉल्यूम लिया जाता है, और विलायक के लिए नहीं। पदार्थों को मिलाते समय, मिश्रण की मात्रा सबसे अधिक संभावना घटकों के संस्करणों के योग के बराबर नहीं होगी। हमारा समाधान हमेशा सजातीय है, चरण सीमाएं केवल वायुमंडल और कंटेनर की दीवारों के साथ अनुमेय हैं। प्रत्येक विलायक-भंग पदार्थ जोड़ी के लिए, लगभग हमेशा एक सीमा एकाग्रता है, यह घुलनशीलता भी है, यह एक संतृप्त समाधान की एकाग्रता भी है। फिर, मैं अंतर्ज्ञान का उल्लेख करता हूं और विस्तार से पेंट नहीं करता हूं। उदाहरण के लिए, खाद्य NaCl और पानी के लिए, यह 25 डिग्री सेल्सियस पर प्रति 100 मिलीलीटर पानी में 36 ग्राम नमक है। यदि आप उच्च एकाग्रता के साथ एक समाधान बनाने की कोशिश करते हैं, तो आपको एक संतृप्त समाधान मिलेगा, और अतिरिक्त नमक नीचे तक गिर जाएगा। कभी-कभी घुलनशीलता असीमित होती है, और फिर आप 0 से 100% तक किसी भी एकाग्रता के साथ समाधान बना सकते हैं। यहाँ उदाहरण के लिए, जैसे:

बाईं ओर भी एक समाधान है, यद्यपि ठोस। लेकिन चलो wilds में चढ़ो मत। घुलनशील पदार्थ लगभग अघुलनशील पदार्थों के लिए भी अप्रत्यक्ष रूप से निर्धारित किया जा सकता है, यह बस बहुत छोटा होगा।

वितरण

आइए थोड़ा और जटिल करें। एक विलायक नहीं, बल्कि दो, लेकिन उन है कि एक दूसरे के साथ मिश्रण नहीं ले लो। उदाहरण के लिए, पानी और तेल। जाहिर है, वे स्तरीकृत हैं। अब वहां हमारी थोड़ी मात्रा में फ्रोजन डालें और शेक इट बेबी की व्यवस्था करें।

दोनों तरल पदार्थ वापस स्तरीकृत होने के बाद, किसी भी तरह सॉल्वैंट्स के बीच फ़्रीऑन वितरित किया जाएगा, और हम अलग-अलग सांद्रता के साथ दो असंतृप्त (क्योंकि फ़्रीऑन बहुत छोटा है) समाधान प्राप्त करेंगे। इन सांद्रता के अनुपात (भाजक में जलीय विलयन) को वितरण स्थिरांक कहते हैं। आमतौर पर इसके दशमलव लघुगणक के साथ काम करते हैं। सॉल्वैंट्स के प्रत्येक जोड़े के लिए निरंतर का अपना अर्थ है, और तेल को गैसोलीन में बदलते समय बदल जाएगा। इस विलायक में पानी से गुजरने के लिए फ्रेटन की प्रवृत्ति जितनी अधिक होती है, उतना ही बड़ा होता है।

गैस समाधान

वे गैसों का मिश्रण हैं। लागू गणना में मिश्रण में गैस सामग्री को व्यक्त करने का सबसे सुविधाजनक तरीका आंशिक दबाव है। यह मिश्रण में गैस के आयतन अंश द्वारा गुणा किए गए गैस मिश्रण का कुल दबाव है। उदाहरण: वायु दाब 101.3 kPa, इसमें ऑक्सीजन 21% आयतन द्वारा है। हवा में ऑक्सीजन का कुल आंशिक दबाव 101.3 * 0.21 = 21.3 kPa है।

गैस मापदंडों की गणना

Mendeleev-Clapeyron के नाम पर एक आदर्श गैस की स्थिति का सटीक एक समीकरण:
pV = nRT, जहां p दबाव है, V मात्रा है, n मोल्स में पदार्थ की मात्रा है, R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है (SI सिस्टम में 8.314), T केल्विन में तापमान है। हम एसआई प्रणाली में मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हैं, हम विचार करते हैं। सूत्र आंशिक दबावों पर लागू होता है।

हेनरी का नियम

तरल-वायु प्रणाली में फ्रीन के वितरण का एक विशेष मामला।
p = k * c, जहाँ p आंशिक दबाव है, k एक स्थिर है, और c तरल में पदार्थ की सांद्रता है। फ़्रीऑन के लिए, स्थिर "बड़ा" है, जैसा कि सुरक्षा दस्तावेजों में से एक में इंगित किया गया है। इससे पता चलता है कि फ्रीन सक्रिय रूप से पानी से हवा में चला जाएगा।

भाप

लिक्विड फ़्रीऑन की एक कैन लें, इसे खोलें और इसे टेबल पर एक सीरमयुक्त कमरे में रखें। यह वाष्पीभूत होने लगेगा। फ्रीन को वाष्पित करने के लिए, आपको उसे कुछ ऊर्जा बताने की आवश्यकता है - वाष्पीकरण की गर्मी। हमारे मामले में, इसे सिस्टम के अणुओं की गतिज ऊर्जा से लिया जा सकता है। यह कुल तरल द्रव्यमान से फ्रीऑन अणु को अलग करने और इसे गैस माध्यम में धकेलने पर खर्च किया जाता है। यदि एक फ्रीजन अणु में गैस चरण में यह ऊर्जा नहीं है, तो यह सबसे अधिक तरल की सतह पर चिपकेगा - संक्षेपण होगा। यही है, हमारे पास दो काउंटर प्रक्रियाएं हैं - एक तरल का वाष्पीकरण और वाष्प का संघनन। पहले सन्निकटन के लिए, वाष्पीकरण दर तरल तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ जाती है, संक्षेपण दर - हवा में फ्रीऑन के आंशिक दबाव में वृद्धि के साथ। जाहिर है, जैसे-जैसे फ्रीऑन का वाष्पीकरण होगा, इसका आंशिक दबाव (= कमरे की हवा में इसकी सामग्री) बढ़ेगा, और संघनन प्रक्रिया में तेजी आएगी। और फिर संक्षेपण दर वाष्पीकरण की दर के बराबर होगी, और सिस्टम गतिशील संतुलन में आ जाएगा। हवा में, फ्रीन का एक निश्चित स्थिर आंशिक दबाव बाहर निकल जाएगा। इसे संतृप्त वाष्प दबाव कहा जाता है। यह केवल तापमान पर निर्भर करता है और गर्म होने पर बढ़ता है। जब संतृप्त वाष्पों के दबाव की तुलना वायुमंडलीय के साथ की जाती है, तो तरल उबलने लगता है।

यह सब क्यों जरूरी है?

डेढ़ शताब्दियों पहले क्लॉउसियस और क्लैप्रोन ने एक समीकरण से संबंधित तापमान, वाष्पीकरण की गर्मी और संतृप्त वाष्पों का दबाव प्राप्त किया था। उपयोग के लिए सुविधाजनक थोड़ा सरलीकृत रूप में, यह इस तरह दिखता है:

जहां P वाष्प का दबाव है, L वाष्पीकरण की गर्मी है, RT ऊपर दिखाई देता है, C एकीकरण स्थिरांक है। हम इसे वायुमंडलीय के बराबर उबलते बिंदु और संतृप्त वाष्प दबाव के बारे में स्थिति से पा सकते हैं। T = 322 K और L = 88.1 kJ / kg = 27.8 kJ / mol P पर कुल 101.3 kPa होना चाहिए, अर्थात। lnP = 11.53।
हमें C = 21.93 मिलता है

हम कमरे के तापमान पर वाष्प दबाव की गणना करते हैं, उदाहरण के लिए 18 सी।
पी = 33.5 केपीए। यह मात्रा से 30% है! जाहिर है आप इस तरह से सांस नहीं ले सकते हैं, कम से कम कुछ भी आग नहीं पकड़ेंगे। फ्रीन की यह सांद्रता लौ को बुझाने के लिए आवश्यक से बहुत अधिक है।

सील बाड़े के बारे में टिप्पणियाँ। इस मामले में, संतृप्त वाष्पों का दबाव उस पर जोड़ दिया जाएगा, जो कि Freon के अलावा, मामले के अंदर है। यही है, जब मामले को 25 डिग्री पर हवा के साथ सील कर दिया जाता है, तो यह 1.3 atm के अंदर 49 डिग्री - 2.0 atm और इतने पर होगा। यह दीवारों और सीलिंग की ताकत पर कुछ आवश्यकताओं को लगाता है। असमान हीटिंग को कैसे ध्यान में रखा जाए? उदाहरण के लिए, प्रोसेसर 70C तक गर्म होता है, और मदरबोर्ड ठंडा होता है। इस मामले में, फ्रीन वाष्प द्वारा गर्मी हस्तांतरण के कारण तरल के स्थानीय उबलते और बहुत तेजी से तापमान के बराबर होगा। तो लगभग आपको अस्पताल में औसत तापमान लेने की आवश्यकता है, अर्थात। शरीर की मात्रा।

मान लीजिए कला के प्रेम का एक चरम मामला है। Freon के साथ, कमरा एयरटाइट है , OZK में उपयोगकर्ता और एक इन्सुलेट गैस मास्क है। हम एक कमरे में 5x4x4 मीटर, 60 घन मीटर की कुल मात्रा, 18 सी का तापमान लेते हैं। वायुमंडल में कितना फ्रीयन उड़ान भरेगा? हम गैस राज्य समीकरण में पिछली गणना से दबाव को प्रतिस्थापित करते हैं, हम n = 830 मोल प्राप्त करते हैं। यह 262 किग्रा या 152 लीटर है। यहाँ एक बैरल है:

यह सिर्फ फ्रीन है, जो चुपचाप एक बहुत बड़े कमरे की हवा में लटका नहीं होगा।

शुरुआती के लिए विष विज्ञान

विषाक्तता मात्रा निर्धारित की जा सकती है। इसके लिए, मापदंडों के दो सेट आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं: एमपीसी और एलडी 50। LD50 - तीव्र विषाक्तता के कारण किसी पदार्थ की क्षमता। यह एक एकल खुराक है, जिसके बाद 50% प्रायोगिक जानवर मर जाते हैं। उसी समय, शोधकर्ता एक तारांकन करता है और छोटे प्रिंट में इंगित करता है कि प्रयोग किन जानवरों के साथ किया गया था और पदार्थ कैसे प्रशासित किया गया था - भोजन, पानी, हवा, त्वचा, नस, इंट्रापेरिटोनियल, आदि के साथ। यह आमतौर पर मिलीग्राम / किग्रा में मापा जाता है क्योंकि अभी तक जीवित है।

एमपीसी हमारे पदार्थ की अधिकतम अनुमेय एकाग्रता है। उसके लिए, यह सहमति है कि यह कहाँ है और यह किन स्थितियों में संचालित होता है। उदाहरण के लिए, कार्य क्षेत्र की हवा में मैक हो सकता है, और भोजन में मैक हो सकता है। एमपीसी एक पदार्थ की विषाक्तता को लंबे समय तक उजागर करता है और परोक्ष रूप से शरीर में जमा होने की प्रवृत्ति को दर्शाता है। सोवियत के बाद के अंतरिक्ष में इकाइयाँ भोजन के लिए आमतौर पर mg / kg और हवा के लिए mg / m3 होती हैं। अंग्रेजी साहित्य में वे पीपीएम पसंद करते हैं - प्रति मिलियन हिस्सा, आमतौर पर वजन से। एक सरल ब्योरा दिखाता है कि 1 पीपीएम = 1 मिलीग्राम / किग्रा। जनता को आश्वस्त करने के लिए, जानबूझकर सुरक्षित सांद्रता के विभिन्न विकल्पों का उपयोग किया जाता है - उदाहरण के लिए, एमपीसी लें और 100 से विभाजित करें। उपभोक्ता इससे शांत होता है। यह स्पष्ट है कि एलडी 50 और एमपीसी जितना कम होगा, पदार्थ उतना ही अधिक विषाक्त होगा। सामान्य तौर पर, एलडी 50 और मैक के मूल्यों के बीच कोई संबंध नहीं है।

हमारे फ़्रीऑन के लिए, कार्य क्षेत्र की हवा में अधिकतम अनुमेय एकाग्रता 150 पीपीएम (पैराग्राफ 8.3 एमएसडीएस ) है। पिछली गणना के साथ तुलना करने के लिए, हम वाष्प के दबाव की पुनरावृत्ति करते हैं: 150 / 1e6 * 101.3 kPa = 15.2 Pa। या 2000 गुना कम।

कोई अन्य विषाक्तता डेटा प्रदान नहीं किया जाता है। जाहिरा तौर पर, प्रारंभिक फ़्रीऑन को कम विषाक्त माना जा सकता है, जब इसे अपने इच्छित उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है, भले ही छोटे लीक के साथ हो, लेकिन एक कैवेट है। इस Freon की बढ़ी हुई पर्यावरण मित्रता पराबैंगनी के लिए इसकी अस्थिरता के माध्यम से प्राप्त की जाती है। लगभग 300 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ यूवी विकिरण के तहत, हाइड्रोजन फ्लोराइड और ट्राइफ्लूरोएसेटिक एसिड प्राप्त होते हैं - चीजें ओजोन परत के लिए अपेक्षाकृत हानिरहित हैं, लेकिन मनुष्यों के सीधे संपर्क में आने पर बहुत अप्रिय।

मैंने ऊपर वितरण की बात क्यों की? वितरण स्थिरांक का मान अक्सर विषाक्तता से जुड़ा होता है। जीवित जीवों की कोशिकाओं की झिल्ली में वसा की पतली परत होती है। इसके माध्यम से प्रवेश के लिए, पदार्थ वसा में घुलनशील होना चाहिए, अर्थात्, एक बड़ा जल-तेल वितरण स्थिर है। निर्माता इन आंकड़ों को नहीं देते हैं, लेकिन अणु की संरचना के आधार पर उनका मूल्यांकन करने के तरीके हैं। और फ्रीन के लिए, यह बहुत बड़ा होना चाहिए।

एक और पल। पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन। मैं यहां विशेषज्ञ नहीं हूं, इसलिए मैंने ऑर्गेनिक्स से मदद मांगी। यह संभव है कि 1 टन फ्रीन प्राप्त करने के लिए, आपको 100500 टन कुछ बेहद विषैले खर्च करने की आवश्यकता है। उत्तर प्राप्त करने के तुरंत बाद मैं आपको प्रश्न के इस पक्ष के बारे में बताऊंगा।

आप फ्रीन के साथ और क्या कर सकते हैं

यहाँ चित्रों में किसी भी ऑफटॉपिक