消防燃烧学-气体特性的探讨

（一）扩散性

气体具有高度的扩散性。在一般情况下，不同气体能以任意比例相混合，能够充满任何容器，并对容器壁产生压强。这是因为气体分子的热运动使各组分相互掺和，浓度趋向均匀一致。某一组分的扩散量与单位距离上其浓度的变化量（浓度梯度）成正比，在该组分浓度梯度大的地方，扩散量大，扩散速度快。

同温同压下，气体的扩散速度与其密度的平方根成反比（格拉罕姆扩散定律），即

因为

所以

式中 v——气体的扩散速度（m/min）；

ρ——气体的密度（g/cm³）；

M——气体的摩尔质量（g/mol）。

在相同条件下，气体的密度越小或摩尔质量越小，其扩散速度越快，在空气中达到爆炸极限范围所需的时间就越短。

【例题6-1】试比较乙炔和氢气泄漏后的扩散速度（假设容器管道内气体压力、温度相等）。(www.xing528.com)

解：将乙炔和氢气的摩尔质量代入公式（6-1），得：

答：氢气泄漏的速度比乙炔快，是乙炔的3.6倍。

在物质燃烧过程中，燃烧产物不断地溢出离开燃烧区，新鲜空气不断地补充进入燃烧区，其主要原因之一就是气体的扩散。低压气体的扩散速度因浓度梯度较小，主要由其与空气的相对密度来决定。高压气体的扩散速度主要由高压气体的冲力来决定，冲力越大，气体分子的能量越高，在周围介质中的浓度梯度越大，因而扩散速度越快，并且远远大于低压气体的自由扩散速度。

（二）可压缩性和液化性

气体可以被压缩，在一定的温度和压力条件下甚至可以被压缩成液态。温度不变时，气体的体积和压力成反比。由于气体具有可压缩性，所以，气体通常都以压缩或液化状态储存在钢瓶中。但是，气体压缩成液态有一个极限压力和极限温度，若超过一定的温度，气体无论施加多大的压力都不可能液化，这一温度叫临界温度，即加压后使气体液化时所允许的最高温度，单位为℃。临界温度时液化所需要的压力叫临界压力，即临界温度时使气体液化所需的最小压力，也就是在临界温度时的饱和蒸气压，单位为MPa。

临界温度较高的气体，如氨、氯气、二氧化碳、二氧化硫等气体，在常温常压下（低于它们的临界温度）加压液化，如在常温下氯气加压到0.9～1.1MPa时液化，石油气加压到1.6MPa时液化；临界温度较低的气体，如氧气、一氧化碳、氮气等，需经压缩并冷却到一定温度以下才能液化，如氧气需冷却到-183～-196℃并加压到1.6～0.8MPa时才能液化，氮气需冷却到-170℃并加压到0.2MPa时才能液化；临界温度很低的气体如氢和氦等，需经压缩并冷却到接近绝对零度（-273.16℃）的低温才能液化。部分气体的临界温度和临界压力见表6-1。

表6-1 部分气体的临界温度和临界压力

（三）受热膨胀性

气体具有受热膨胀性。因此，盛装压缩气体或液化气体的容器（钢瓶），如受高温、撞击等作用，气体就会急剧膨胀，产生很大的压力，当压力超过容器的耐压强度，就会引起容器的膨胀甚至爆炸，造成火灾事故。所以对压力容器应有防火、隔热、防晒等防护措施，不得靠近热源、受热。