Monografías

Monográficos: Propiedades físicas y químicas del aire. Composición del aire puro. Contaminación atmosférica. Oxigeno y combustión

EL AIRE

PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE

- ES de menor peso que el agua.

- ES de menor densidad que el agua.

- Tiene Volumen indefinido.

- No existe en el vacío.

- ES incoloro, inodoro e insípido.

PROPIEDADES QUIMICAS DEL AIRE

- Reacciona con la temperatura condensándose en hielo a bajas temperaturas y produce corrientes de aire.

- Esta compuesto por varios elementos entre ellos el oxigeno (O2) y el dióxido de carbono elementos básicos para la vida.

COMPOSICION DEL AIRE PURO

De acuerdo con la altitud,composición, temperatura y otras características, la atmósfera que rodea a la Tierra y comprende las siguientes capas o regiones:

- Troposfera. Alcanza una altura media de 12 km. (es de 7km. En los polos y de 16km. En los trópicos) y en ella encontramos, junto con el aire, polvo, humo y vapor de agua, entre otros componentes.

- Estratosfera. Zona bastante mente fría que se extiende de los 12 a los 50km de altura; en su capa superior (entre los 20 y los 50km) contiene gran cantidad de ozono (O3), el cual es de enorme importancia para la vida en la tierra por que absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta del sol.

- Mesosfera. Zona que se sitúa entre los 50 y los 100km de altitud; su temperatura media es de 10 °C; en ella los meteoritos adquieren altas temperaturas y en su gran mayoría se volatilizan y consumen..

- Ionosfera. Empieza después de los 100km. Y va desapareciendo gradualmente hasta los 500km de altura. En esta región, constituida por oxígeno (02), la temperatura aumenta hasta los 1000°C; los rayos X y ultravioleta del Sol ionizan el aire enrarecido, produciendo átomos y moléculas cargados eléctricamente (que reciben el nombre de iones) y electrones libres.

- Exosfera. Comienza a 500km. de altura y extiende más allá de los 1000km; está formada por una capa de helio y otra de hidrogeno. Después de esa capa se halla una enorme banda de radiaciones (conocida como magnetosfera) que se extiende hasta unos 55000km de altura, aunque no constituye propiamente un estrato atmosférico.

El aire limpio y puro forma una capa de aproximadamente 500 000 millones de toneladas que rodea la Tierra, de las su composición es la siguiente:

Componente

Concentración aproximada

- Nitrógeno

(N)

78.03% en volumen

- Oxígeno

(O)

20.99% en volumen

- Dióxido de Carbono

(CO2)

0.03% en volumen

- Argón

(Ar)

0.94% en volumen

- Neón

(Ne)

0.00123% en volumen

- Helio

(He)

0.0004% en volumen

- Criptón

(Kr)

0.00005% en volumen

- Xenón

(Xe)

0.000006% en volumen

- Hidrógeno

(H)

0.01% en volumen

- Metano

(CH4)

0.0002% en volumen

- Oxido nitroso

(N2O)

0.00005% en volumen

- Vapor de Agua

(H2O)

Variable

- Ozono

(O3)

Variable

- Partículas

-

Variable

CONTAMINACION ATMOSFERICA

La contaminación del aire es uno de los problemas ambientales más importantes, y es resultado de las actividades del hombre. Las causas que originan esta contaminación son diversas, pero el mayor índice es provocado por las actividades industriales, comerciales, domesticas y agropecuarias. Los principales contaminantes del aire se clasifican en:

Primarios

Son los que permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente. Para fines de evaluación de la calidad del aire se consideran: óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas.

Secundarios

Son los que han estado sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan oxidantes fotoquímicos y algunos radicales de corta existencia como el ozono (O3).

A nivel nacional, la contaminación atmosférica se limita a las zonas de alta densidad demográfica o industrial. Las emisiones anuales de contaminantes en el país son superiores a 16 millones de toneladas, el 65% es de origen vehicular.

En la ciudad de México se genera 23.6% de dichas emisiones, en Guadalajara el 3.5%, y en Monterrey el 3%. Los otros centros industriales del país generan el 70% restante.

Partes Por Millón (Ppm)

Para determinar la concentración de una sustancia química en un volumen se utilizan las partes por millón de partes iguales. Cada millonésima parte de este volumen, correspondiente a la sustancia de nuestro interés, se considera una parte por millón de la sustancia.

Las PPM se utilizan para determinar concentraciones muy pequeñas de gases en la atmósfera.

Partes Por Billón (Ppb)

Para determinar la concentración de sustancia química en un volumen se utilizan las partes por billón. Se divide el volumen en un billón de partes iguales. Cada billonésima parte de este volumen, correspondiente a la sustancia de nuestro interés, se considera una parte por billón de la sustancia.

Las PPM se utilizan para determinar concentraciones muy pequeñas de gases en la atmósfera.

Partículas Suspendidas En Su Fracción Respirable (Pm-10)

- Criterios para evaluar la calidad del aire

150 ug/m³ (microgramos sobre metro cúbico) en un promedio de 24 horas.

- Características del contaminante

Partícula sólidas o líquidas dispersas en la atmósfera (su diámetro va de 0.3 a 10 um) como polvo, cenizas, hollín, partículas metálicas, cemento o polen. La fracción respirable de PST,conocida como PM-10, está constituida por aquellas partículas de diámetro es inferior a 10 micras, que tienen la particularidad de penetrar en el aparato respiratorio hasta los alvéolos pulmonares.

- Fuentes principales

Combustión industrial y doméstica del carbón, combustóleo y diesel; procesos industriales; incendios; erosión eólica y erupciones volcánicas.

- Efectos principales

Salud: Irritación en la vías respiratorias; su acumulación en los pulmones origina enfermedades como silicosis y la asbestosis. Agravan el asma y las enfermedades cardiovasculares.

Materiales: Deterioro en materiales de construcción y otras superficies.

Vegetación: Interfieren en la fotosíntesis.

Otros: Disminuyen la visibilidad y provocan la formación de nubes.

En general los principales contaminantes como: Monóxido de carbono, Ozono, Dióxido de Nitrógeno, Dióxido de Azufre, Hidrocarburos, plomo, y otros provocan demasiados problemas estos se miden en grados imecas lo cual se explicará después del cuadro de los contaminantes.

Unidades Empleadas para el Monitoreo de la Calidad del Aire

PARAMETRO

CLAVE

UNIDAD

RED

Monóxido de Carbono

CO

PPM

 

Dióxido de azufre

SO2

PPM

 

Dióxido de nitrógeno

NO2

PPM

monitoreo automatico

Ozono

O3

PPM

 

Oxido de nitrógeno

NO X

PPM

 

Acido sulfhídrico

H2S

PPM

 

Partículas menores a 10 micras

PM-10

ug/m³

 

Partículas suspendidas totalmente

PST

ug/m³

 

Plomo

Pb

ug/m³

 

Cobre

Cu

ug/m³

monitoreo manual

Hierro

Fe

ug/m³

 

Cadmio

Cd

ug/m³

 

Níquel

Ni

ug/m³

 

Temperatura

TMP

°C

 

Humedad Relativa

RH

% de Humedad Relativa

monitoreo meteorologico

Velocidad del viento

WSP

metros por segundo

 

Dirección del viento

WDR

grados

 

Indice Metropolitano De la Calidad Del Aire

El índice de la calidad del aire, se define como un valor representativo de los niveles de contaminación atmosférica y sus efectos en la salud, dentro de una región determinada.

El IMECA consta de algoritmos de cálculo fundamentales; el primero, para la obtención de subíndices correspondientes a diferentes indicadores de la calidad del aire; y el segundo, para la combinación de éstos en un índice global.

El primero involucrara la utilización de funciones segmentadas basadas en dos puntos de quiebra principales. Esos puntos fueron obtenidos a partir de los criterios mexicanos de la calidad del aire, así como de niveles para los que ocurren daños significativos a la salud. Al primero se le asigno el valor de 100 y al segundo de 500; entre estos dos puntos se definieron tres más, cuyo objetivo es clasificar el intervalo en diferentes términos descriptivos de la calidad del aire.

La función principal del IMECA es mantener informada a la población sobre la calidad del aire en la Ciudad de México, así como observar el comportamiento de los distintos contaminantes y comparar la calidad del aire entre zonas que utilicen índices similares.

IMECA

CALIDAD DEL AIRE

EFECTOS

0-100

101-200

201-300

301-500

Satisfactoria

No Satisfactoria

Mala

Muy Mala

Situación favorable para la realización de todo tipo de actividades.

Aumento de molestias en personas sensibles.

Aumento de molestias e intolerancia relativa al ejercicio.

Aparición de diversos síntomas e intolerancia al ejercicio.

 

IMECA

Satisfactorio

No Satisfactorio

No Satisfactorio

Malo

 

0-100

101-150

151-200

201-300

OXIGENO Y COMBUSTION

Combustión es sinónimo de oxidación y, como ya se indicó consiste en la unión del oxigeno con la sustancia combustible.

Los combustibles pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos:

- Sólidos: carbonos, lignitos, coques, maderas y residuos combustibles de procesos de fabricación.

- Líquidos: alcohol, petróleo, sus derivados, y algunas veces breas.

- Gases: gas natural (el que sale de la tierra) y gases fabricados con obtenidos principalmente del carbón.

La presencia del oxígeno (gas) pone de manifiesto su propiedad de comburencia. La combinación de este con otros elementos se llama oxidación.

Cuando las oxidaciones son rápidas y generan en poco tiempo gran cantidad de energía calorífica y luminosa, se denominan combustiones. Para que la combustión se realice combustible sustancia que puede arder al combinarse rápidamente con el oxigeno dando como resultado luz y calor, y un comburente, el cual es un elemento o sustancia que al combinarse químicamente con otro, provoca la combustión de este.

SEPARACION de GASES EN UNA MEZCLA

Una de las características de una mezcla es la de ser una unión aparente y que para comprobar este hecho podemos aplicar diferentes procedimientos de separación de mezclas.

Editor: Fisicanet ®

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