مزج الغاز

الغازات الواقية هي غازات خاملة أو شبه خاملة تستخدم في لحام القوس المعدني بالغاز ولحام القوس التنغستني بالغاز لحماية منطقة اللحام من الأكسجين وبخار الماء، مما قد يقلل من جودة اللحام أو يجعل عملية اللحام أكثر صعوبة.

لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)، أو لحام الغاز الخامل المعدني (MIG)، هو عملية تستخدم تغذية سلكية مستمرة كقطب كهربائي قابل للاستهلاك، ومزيجًا من الغازات الخاملة أو شبه الخاملة لحماية اللحام من التلوث. ^{[ 1 ]} أما لحام القوس التنغستني بالغاز (GTAW)، أو لحام التنغستن بالغاز الخامل (TIG)، فهو عملية لحام يدوية تستخدم قطبًا كهربائيًا من التنغستن غير قابل للاستهلاك ، ومزيجًا من الغازات الخاملة أو شبه الخاملة، ومادة حشو منفصلة. ^{[ 2 ]}

تحافظ التعبئة والتغليف في جو معدل على المنتجات الطازجة لتحسين جودتها عند التسليم وإطالة مدة صلاحيتها. ويختلف تركيب الغاز المستخدم في تعبئة المنتجات الغذائية باختلاف المنتج. فارتفاع نسبة الأكسجين يساعد على الحفاظ على اللون الأحمر للحوم، بينما يقلل انخفاض نسبة الأكسجين من نمو العفن في الخبز والخضراوات. ^{[ 3 ]} يلخص دليل الصناعة الغازات الشائعة المستخدمة في التعبئة والتغليف في جو معدل وطرق تطبيقها (مثل الضخ أو الحقن المباشر)؛ وتوفر وثائق منظمة الأغذية والزراعة مبادئ عامة، بينما توضح ملاحظات التطبيق الخاصة بالشركات المصنعة الغازات النموذجية وترتيبات الإمداد المستخدمة عمليًا. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

• التصفية : يُمرر غاز خامل مثل النيتروجين عبر النبيذ، مما يزيل الأكسجين المذاب. كما يُزال ثاني أكسيد الكربون، ولضمان بقاء كمية مناسبة منه، يمكن استخدام مزيج من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون كغاز للتصفية. ^{[ 3 ]}
• التطهير والتغطية: إزالة الأكسجين من الفراغ العلوي فوق النبيذ في وعاء عن طريق ضخ خليط غازي مشابه للخليط المستخدم في عملية الترشيح تسمى التطهير، وإذا تُرك الأكسجين هناك تسمى التغطية أو التخميل. ^{[ 3 ]}

غاز التنفس هو خليط من العناصر والمركبات الكيميائية الغازية المستخدمة في عملية التنفس . المكون الأساسي لأي غاز تنفس هو ضغط جزئي للأكسجين يتراوح بين 0.16 و1.60 بار تقريبًا عند الضغط الجوي . عادةً ما يكون الأكسجين هو المكون النشط الأيضيًا الوحيد، إلا إذا كان الغاز خليطًا مخدرًا. يُستهلك جزء من الأكسجين الموجود في غاز التنفس في العمليات الأيضية، بينما تبقى المكونات الخاملة دون تغيير، وتعمل بشكل أساسي على تخفيف تركيز الأكسجين إلى المستوى المطلوب، ولذلك تُعرف أيضًا باسم غازات التخفيف.

يُستخدم جهاز التخدير لخلط غازات التنفس للمرضى الخاضعين للتخدير أثناء الجراحة. يُمكّن نظام خلط الغازات وتوصيلها طبيب التخدير من التحكم في نسبة الأكسجين، وتركيز أكسيد النيتروز، وتركيز عوامل التخدير المتطايرة. ^{[ 9 ]} يُزوّد ​​الجهاز عادةً بالأكسجين (O2 ₎ وأكسيد النيتروز (N2O ₎ من خطوط ضغط منخفض وأسطوانات احتياطية ذات ضغط عالٍ، ويُخلط الغاز المُقاس عند الضغط الجوي، وبعد ذلك يُمكن إضافة عوامل تخدير إضافية بواسطة مُبخر، كما يُمكن ترطيب الغاز. يُستخدم الهواء كمُخفف لتقليل تركيز الأكسجين. في حالات خاصة، يُمكن إضافة غازات أخرى إلى الخليط، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2 ₎ لتحفيز التنفس، والهيليوم (He) لتقليل مقاومة التدفق أو لتعزيز انتقال الحرارة. ^{[ 10 ]}

قد تكون أنظمة خلط الغاز ميكانيكية، باستخدام مجموعات مقاييس التدفق التقليدية، أو إلكترونية، باستخدام صمامات لولبية تناسبية أو حاقنات نبضية، وقد يكون التحكم يدويًا أو تلقائيًا. ^{[ 9 ]}

توفير المواد الغازية التفاعلية لعمليات الإنتاج الكيميائي بالنسب المطلوبة

يمكن استخدام مخاليط الغازات الواقية لمنع دخول الهواء أو الغازات الأخرى إلى سطح المواد الحساسة أثناء المعالجة. ومن الأمثلة على ذلك صهر المعادن النشطة مثل المغنيسيوم، والمعالجة الحرارية للفولاذ.

غازات المعايرة :

• تُستخدم غازات الاختبار لاختبار ومعايرة أجهزة الكشف عن الغازات، وذلك بتعريض المستشعر لتركيز معروف من الملوث. وتُستخدم هذه الغازات كنقطة مرجعية لضمان دقة القراءات بعد المعايرة، وتتميز بدقة تركيبها العالية، حيث يكون محتوى الغاز المراد الكشف عنه قريبًا من القيمة المحددة للكاشف.
• عادةً ما يكون الغاز الصفري غازًا خاليًا من المكون المراد قياسه، ويكون مشابهًا قدر الإمكان لتكوين الغاز المراد مراقبته، ويستخدم لمعايرة نقطة الصفر للمستشعر.

يتم إنتاج مخاليط غاز المعايرة بشكل عام على دفعات باستخدام الطرق الوزنية أو الحجمية.

تعتمد طريقة القياس الوزني على موازين حساسة ومعايرة بدقة لوزن كميات الغازات المضافة إلى الأسطوانة. ويُشترط القياس الدقيق، إذ أن عدم الدقة أو وجود شوائب قد يؤدي إلى معايرة غير صحيحة. ويجب أن يكون وعاء غاز المعايرة نظيفًا قدر الإمكان. ويمكن تنظيف الأسطوانات بتمرير غاز النيتروجين عالي النقاوة فيها، ثم تفريغها من الهواء. وفي حالة المخاليط الحساسة، يمكن تسخين الأسطوانة أثناء تفريغها من الهواء لتسهيل إزالة أي شوائب عالقة بجدرانها. ^{[ 11 ]}

بعد التعبئة، يجب خلط خليط الغاز جيداً لضمان توزيع جميع المكونات بالتساوي في جميع أنحاء الحاوية، وذلك لمنع أي اختلافات محتملة في التركيب داخلها. ويتم ذلك عادةً عن طريق دحرجة الحاوية أفقياً لمدة تتراوح بين ساعتين وأربع ساعات. ^{[ 11 ]}

يتطلب مزج الغازات على دفعات قياس كميات مناسبة من الغازات المكونة وخلطها معًا حتى يصبح الخليط متجانسًا. تُحدد الكميات بناءً على الكسور المولية، وتُقاس إما بالحجم أو بالكتلة. يمكن قياس الحجم بشكل غير مباشر عن طريق الضغط الجزئي، حيث تُسكب الغازات غالبًا بالتتابع في نفس الوعاء للخلط، وبالتالي تشغل نفس الحجم. يُستخدم قياس الوزن عادةً كبديل لقياس الكتلة، حيث يمكن اعتبار التسارع ثابتًا في أغلب الأحيان.

يُسمى الكسر المولي أيضًا بالكسر الكمي، وهو عدد جزيئات أحد المكونات مقسومًا على العدد الإجمالي لجميع الجزيئات في الخليط. على سبيل المثال، يحتوي خليط بنسبة 50% أكسجين و50% هيليوم على عدد متساوٍ تقريبًا من جزيئات الأكسجين والهيليوم. ولأن كلاً من الأكسجين والهيليوم يقتربان من الغازات المثالية عند ضغوط أقل من 200 بار، فإنهما يشغلان الحجم نفسه عند الضغط ودرجة الحرارة نفسيهما، لذا يمكن قياسهما بالحجم عند الضغط نفسه، ثم مزجهما، أو بقياس الضغط الجزئي عند سكبهما في الوعاء نفسه.

يمكن حساب الكسر الكتلي من الكسر المولي بضرب الكسر المولي في الكتلة الجزيئية لكل مكون، لإيجاد كتلة المكون، ومقارنتها بمجموع كتل جميع المكونات. تُحسب الكتلة الفعلية لكل مكون مطلوب للمزيج بضرب الكسر الكتلي في الكتلة المطلوبة للمزيج.