По мере роста числа столкновений возрастает их воздействие на стенки сосуда, пропорционально которому возрастает давление. Этот закон был открыт на основе опытов по химии итальянским учёным Амедео Авогадро в 1811 году. Закон касается слабо сжатых газов (например, газов под атмосферным давлением).
В промышленных целях первый СПГ был получен в 1917 году в США. За ненадобностью технология не совершенствовалась до середины XX века, и только в 1941 году была совершена следующая попытка произвести СПГ. Производство СПГ достигло промышленных масштабов в середине 1960-х годов[4].
- Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые и нефтяные залежи.
- Однако известен случай, когда во время бурения такой скважины находчивый саратовский купец, увидев вместо воды пламя, построил на этом месте стекольный и кирпичный заводы.
- Песок и другие частицы добавляются в воду в качестве проппанта, чтобы держать трещины в породе открытыми, что позволяет газу поступать в обсадную колонну, а затем на поверхность.
- Однако во второй половине XX века группа сотрудников Московского института нефти и газа А.
Опыт показал, что законы идеальных газов с высокой степенью точности справедливы для реальных газов лишь при температурах, превышающих критическую. При повышении давления и понижении температуры ниже критической обнаруживаются значительные отклонения в поведении всех реальных газов. Реальный газ имеет сжимаемость от внешних сил значительно меньшую, чем идеальный. Реальные газы конденсируются, а уравнение состояния идеального газа не может объяснить переход вещества из газообразного состояния в жидкое[9]. Он заполняет поры между частицами горных пород, пустоты земной коры. Скопление газа находится под давлением и при повышенной температуре.
Способы добычи природного газа
В скважине закачивается вода, которая выталкивает газ на поверхность. При такой добыче часть газа теряется на поверхности, часть растворяется в подземных водах. В районах добычи устанавливается сразу несколько буровых скважин, чтобы давление равномерно распределилось. Если рассчитать места установки скважин неправильно, могут возникнуть трещины в земной коре, газ будет вырываться на поверхность Земли. Откуда берётся природный газ в земной коре, школьники изучают в курсе географии.
Все входящие в газ компоненты не действуют друг на друга химически. В пластовых условиях природный газ находится в газообразной фазе либо в растворенном виде в нефти или воде, а в стандартных условиях — только в газообразной фазе. Физическими параметрами, определяющими состояние данного газа, являются давление, объем и температура. Основным источником метана на Земле является природный газ. Как основной компонент природного газа метан используется для производства электроэнергии при сжигании его в газовых турбинах или парогенераторах. По сравнению с другими видами углеводородного топлива метан производит меньше углекислого газа на единицу выделенного тепла.
Метан и экология[править править код]
В науке долгое время считалось, что скопления углеводородов с молекулярным весом более 60 пребывают в земной коре в жидком состоянии, а более лёгкие — в газообразном. Однако во второй половине XX века группа сотрудников Московского института нефти и газа А. Васильев обнаружили свойство природного газа в определённых термодинамических условиях переходить в земной коре в твёрдое состояние и образовывать газогидратные залежи. Позже выяснилось, что запасы природного газа в этом состоянии огромны[7].
Эта пластовая вода часто имеет высокое содержание солей и других растворенных минералов, которые встречаются в пласте[14]. Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при разложении органических веществ. Используется в качестве горючего, а также в химической промышленности.
Соответственно, в поле сил тяжести неоднородной становится смесь газов. Тяжёлые газы имеют тенденцию оседать ниже, а более лёгкие — подниматься вверх. В поле тяготения на любое тело, погружённое в газ, действует Архимедова сила[6], которую используют для полёта воздушных шаров и других воздухоплавательных аппаратов, заполненные лёгкими газами или горячим воздухом. Голубое топливо широко используется для отопления, нагрева воды и приготовления пищи. Все чаще автомобили и техника оборудуются газовыми баллонами. Кроме того, газ может использоваться для получения органических веществ, например, пластмассы.
Реальный газ представляет собой высоко перегретый пар, свойства которого незначительно отличаются от идеального газа. В связи с этим в термодинамическом описании паров и реальных газов следует различать только два состояния — насыщенные пары (двухфазовые системы) и перегретые пары — (однофазовые газообразные состояния)[3]. Существует и другое определение понятия реальный газ, включающее весь диапазон газообразного состояния вещества от насыщенного пара до высоко перегретого и сильно разреженного. Беспорядочность перемещения таких частиц объясняется случайным характером передачи импульсов от молекул газа частице с разных сторон. Броуновское движение оказывается тем заметнее, чем меньше частица и чем выше температура системы. Зависимость от температуры свидетельствует о том, что скорость хаотического движения молекул возрастает с увеличением температуры, именно поэтому его и называют тепловым движением.
Теги по теме «Природный газ».
Крупнейшее в России расположено в Ямало-Ненецком автономном округе около поселка Уренгой. Оно занимает третье место в мире и было открыто в 1966 году. Сторонники минеральной теории утверждают, что все химические элементы уже находятся в мантии Земли.
Теплота сгорания метана около 891 кДж/моль и ниже, чем у любого другого углеводорода. Природный газ находится в газообразном состоянии при нормальных условиях (0 градусов Цельсия и давление 760 мм ртутного столба). В таком случае он находится или в горных породах в виде залежей, или в месторождениях нефти в виде газовых шапок. Кроме того, он встречается в растворенном (в нефти и воде) и твердом (газовые гидранты, которые еще называют «горючий лед») состоянии. В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом органического топлива. При его сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива.
В случаях, когда силами тяготения можно пренебречь или они уравновешены другими силами, давление во всех точках газа одинаково (см. Закон Паскаля). Согласно биогенной теории природный газ образовался в результате разложения живых организмов, под действием бактерий, высокого давления и температуры. Довольно распространено ложное представление о том, что газ находится под землей в неких пустотах, из которых легко полностью извлекается. На самом деле газ может находиться внутри горной породы, имеющей пористую структуру настолько мелкую, что человеческим глазом ее увидеть нельзя. Держа в руках кусок песчаника, извлеченного с огромной глубины, достаточно сложно представить, что внутри заключен природный газ. Относительно происхождения природного газа (как, впрочем, и нефти) среди ученых до сих пор не существует единого мнения.
В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,42 м. По мере продвижения газа по трубопроводу он, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа, теряет потенциальную энергию, которая рассеивается в виде тепла. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ обычно дожимается до давления от 55 до 120 атм и затем охлаждается.
Легко воспламеняется при объёмных концентрациях в воздухе от 4,4 до 17 % об. Пределы взрываемости (воспламенения) в смесях метана с кислородом при атмосферном давлении от 4,5 до 61 oб. Современное название «метан» в 1866 году газу дал немецкий химик Август Вильгельм фон Гофман[13][14], оно образовано от слова «метанол». В ноябре 1776 года итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил метан в болотах озера Лаго-Маджоре на границе Италии и Швейцарии. На изучение болотного газа его вдохновила статья Бенджамина Франклина о «горючем воздухе».
Так как метан легче воздуха, он не скапливается в проветриваемых подземных сооружениях. Поэтому случаи гибели людей от удушья при вдыхании смеси метана с воздухом весьма редки. Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространённые в природе. Метан — третий по значимости парниковый газ в атмосфере Земли (после водяного пара и углекислого газа, его вклад в парниковый эффект оценивается 4—9 %)[11][12]. Природный газ — один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд.
Частицы газа почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения[2]. Относительно происхождения природного газа метана СН₄ (как, впрочем, и нефти) среди ученых до сих пор не существует единого мнения. Две основные концепции утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли. Первая концепция происхождения нефти и газа называется органической, или биогенной (греч. «биос» — жизнь, «генесис» — происхождение), вторая — минеральной, неорганической, или абиогенной (греч. «а» — не).
Что такое природный газ и откуда он берется
Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное; таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора. Во многих городах метан подаётся в дома для отопления и приготовления пищи. При этом его обычно называют природным газом, содержание энергии в котором составляет 39 МДж/м3. Сжиженный природный газ (СПГ) представляет собой преимущественно метан (CH4), сжижаемый для удобства хранения и/или транспортировки. Основной компонент природного газа (77—99 %), попутных нефтяных газов (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда произошли другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, кишечнике жвачных животных) образуется биогенно в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.
В планетарном масштабе газ в атмосфере удерживается гравитацией и не образует свободной поверхности. Самая богатая страна в мире по запасам природного газа – Россия. Практически 25% от всех запасов мира находятся на нашей территории. Самое крупное месторождение в мире находится в Персидском заливе на территории Катара и Ирана.
Поэтому разность давлений в пласте и системе сбора и является движущей силой, которая заставляет газ подниматься наверх. Теплопроводность газов — явление направленного переноса тепловой энергии за счёт столкновения частиц газа без переноса вещества. Успешное объяснение газовых законов, исходя из положений кинетической теории, стало одним из факторов подтверждения атомарного строения веществ в природе.
Его используют для газоснабжения жилых частных и многоквартирных домов, как топливо для машин, котельных, ТЭЦ. Впервые в России газ начали использовать почти 210 лет назад. В 1811 году изобретатель Петр Соболевский представил общественности термоламп – прибор для получения газа. По указу Александра Первого изобретатель был награжден орденом. А в 1819 году в Санкт-Петербурге зажглись первые газовые фонари на Аптекарском острове.