СЖИЖЕ́НИЕ ГА́ЗОВ

СЖИЖЕ́НИЕ ГА́ЗОВ, пе­ре­вод га­зов в жид­кое со­стоя­ние. Осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пу­тём их ох­ла­ж­де­ния до темп-ры ни­же кри­ти­че­ской (Т_кр) и по­сле­дую­ще­го от­во­да те­п­ло­ты, вы­де­ляю­щей­ся в про­цес­се кон­ден­са­ции. Ес­ли кри­тич. темп-ра га­зов вы­ше темп-ры ок­ру­жаю­щей сре­ды T₀, то С. г. дос­ти­га­ет­ся их сжа­ти­ем с по­сле­дую­щим от­во­дом те­п­ло­ты.

Впер­вые ве­ще­ст­во (ам­ми­ак), яв­ляю­щее­ся га­зом при нор­маль­ных ус­ло­ви­ях, бы­ло сжи­же­но в 1792 (ни­дерл. фи­зик М. ван Ма­рум). Жид­кий хлор по­лу­чен в 1823 (М. Фа­ра­дей), жид­кий ки­сло­род – в 1877 (швейц. учё­ный Р. Пик­те и франц. учё­ный Л. П. Каль­е­те), жид­кие азот и ок­сид уг­ле­ро­да – в 1883 (З. Ф. Вроб­лев­ский и К. Оль­шев­ский), жид­кий во­до­род – в 1898 (Дж. Дьюар), ге­лий жид­кий – в 1908 (Х. Ка­мер­линг-Он­нес).

Идеальный цикл сжижения газа на диаграмме температура – энтропия (T – S).

Иде­аль­ный про­цесс С. г. изо­бра­жён на рис. Изо­ба­ра 1–2 со­от­вет­ст­ву­ет ох­ла­ж­де­нию га­за до на­ча­ла кон­ден­са­ции, изо­тер­ма 2–0 – про­цес­су кон­ден­са­ции га­за. Пло­щадь ни­же ли­нии 1–2–0 эк­вива­лент­на ко­ли­че­ст­ву те­п­ло­ты, ко­то­рое не­об­хо­ди­мо от­вес­ти от га­за при его сжи­же­нии. Пло­щадь внут­ри кон­ту­ра 1–2–0–3 ха­рак­те­ри­зу­ет тер­мо­ди­на­ми­че­ски ми­ним. ра­бо­ту A_мин, не­об­хо­ди­мую для С. г. (1–3 – изо­тер­мич. сжа­тие га­за, 3–0 – его адиа­ба­тич. рас­ши­ре­ние): A_мин=T₀(S_г-S_ж)-(I_г-I_ж); S_г, S_ж – эн­тро­пии га­за и жид­ко­сти; I_г, I_ж – эн­таль­пии га­за и жид­ко­сти.

Про­мыш­лен­ное С. г. с Т_кр>T₀ (напр., ам­миа­ка, хло­ра) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью сжа­тия га­за, его по­сле­дую­ще­го ох­ла­ж­де­ния во­дой (или рас­со­лом) и дрос­се­ли­ро­ва­ния. С. г. с Т_кр<T₀ (напр., во­до­ро­да, ге­лия) про­из­во­дит­ся ме­то­да­ми хо­ло­диль­ной техники и крио­ген­ной тех­ни­ки. Тер­мо­ди­на­мич. цик­лы, в ре­зуль­та­те ко­то­рых те­п­ло­та пе­ре­хо­дит от те­ла с мень­шей темп-рой к те­лу с боль­шей темп-рой за счёт за­тра­ты ра­бо­ты, на­зы­ва­ют хо­лодиль­ны­ми цик­ла­ми (сре­ди них один из наи­бо­лее энер­ге­ти­че­ски вы­год­ных – об­рат­ный Кар­но цикл). В хо­ло­диль­ных цик­лах для С. г. при­ме­ня­ют про­цес­сы дрос­се­ли­ро­ва­ния сжа­то­го га­за, его рас­ши­ре­ния с про­из­вод­ст­вом внеш­ней ра­бо­ты (в де­тан­де­ре) или без со­вер­ше­ния внеш­ней ра­бо­ты (в хо­ло­диль­ной ма­ши­не). В пром. мас­шта­бах ча­ще все­го при­ме­ня­ют­ся цик­лы с де­тан­де­ром. Тео­ре­ти­че­ски рас­ши­ре­ние в де­тан­де­ре долж­но осу­ще­ст­в­лять­ся об­ра­ти­мо, од­на­ко из-за на­ли­чия по­терь про­цесс рас­ши­ре­ния про­те­ка­ет с рос­том эн­тро­пии.

С. г. ис­поль­зу­ют для ком­пакт­ной транс­пор­ти­ров­ки га­зов (сжи­жен­ный при­род­ный газ, ар­гон, ки­сло­род); сжи­жен­ные га­зы при­ме­ня­ют для за­мо­ра­жи­ва­ния, транс­пор­ти­ров­ки и хра­не­ния пи­ще­вых про­дук­тов (ам­ми­ак), в ка­че­ст­ве ав­то­мо­биль­но­го, авиа­ци­он­но­го и ра­кет­но­го то­п­ли­ва (сжи­жен­ный при­род­ный газ, во­до­род), для ох­ла­ж­де­ния и крио­ста­ти­ро­ва­ния сверх­про­во­дя­щих уст­ройств (азот, ге­лий), для про­ве­де­ния на­уч. ис­сле­до­ва­ний при низ­ких темп-рах, при крио­те­ра­пии и др.