46《最轻的气体》.ppt

1氢气氢气2目录目录氢与航天业氢与航天业物理性质物理性质未来发展未来发展氢能氢能——新能源新能源面临的问题面临的问题 化学性质化学性质氢气的发现氢气的发现“兴登堡兴登堡”事件事件3　　　　氢氢，，可可以以说说是是万万物物之之祖祖，，大大约约100亿亿年年前前，，遍遍布布太太空空的的是是大大量量的的氢氢核核由由于于一一系系列列核核聚聚变变形形成成了了碳碳原原子子核核、、氧氧原原子子核核……又又经经亿亿万万年年的的复复杂杂变变化化，，才才逐逐步步形形成成了了太太阳阳、、星星星星、、地地球球、、月月亮亮等等直直到到现现在在，，太太阳阳总总体体积积的的80%仍仍是是氢氢目目前前，，地地球球上上氢氢的的含含量量也也很很丰丰富富，，若若按按原原子子个个数数计计算算，，地地壳壳中中每每100个个原原子子中中，，就就有有17个个氢氢原原子子，，仅仅次次于于氧氧而而居居第第二二位位人人类类真真正正认认识识氢氢只只有有200年年多多年年，，1766年年，，英英国国化化学学家家开开文文迪迪许许用用铁铁屑屑和和盐盐酸酸制制得得氢氢气气，，并并用用排排水水法法收收集集起起来来1787年年，，法法国国化化学学家家拉拉瓦瓦锡锡正正多多给给它它取取名名为为氢氢，，意意思思是是水水的的制制造造者者，，因因为为它它在空气中能燃烧生成水。

在空气中能燃烧生成水氢的发现氢的发现4物理性质物理性质 色　味　态色　味　态 密度密度溶解性溶解性 熔、沸点熔、沸点 同条件下密度最小的气体同条件下密度最小的气体难溶于水难溶于水101kPa下，下，-252℃时，液态时，液态 -259℃，固态，固态无色无味的气体无色无味的气体5化学性质化学性质——可燃性可燃性67燃烧燃烧条件条件爆炸爆炸条件条件可燃物要跟可燃物要跟氧气氧气接触接触可燃物的温度要达到可燃物的温度要达到着火点着火点急速急速的燃烧发生在的燃烧发生在有限有限的的空间里，就会在短时间内聚空间里，就会在短时间内聚集大量的热集大量的热,使使气体体积迅气体体积迅速膨胀速膨胀而引起而引起爆炸爆炸　　为什么纯净的氢气能安静地燃烧，　　为什么纯净的氢气能安静地燃烧，而混合气体却发生了爆炸？而混合气体却发生了爆炸？8爆炸极限：爆炸极限： 空气如果混入氢气的体积空气如果混入氢气的体积达到总体积的达到总体积的4% ~ 74.2% 4% ~ 74.2% ，点燃时，点燃时就就可能可能发生爆炸发生爆炸小结小结: : 任何可燃性气体或粉尘与任何可燃性气体或粉尘与助燃性气体混合遇火都可能爆炸。

助燃性气体混合遇火都可能爆炸所以使用氢气前一定要验纯所以使用氢气前一定要验纯9点燃氢气前点燃氢气前 一定要检验氢气的纯度一定要检验氢气的纯度（验纯）（验纯） 1011化学性质化学性质——还原性还原性12　　　　能能源源可可以以分分为为一一次次能能源源和和二二次次能能源源一一次次能能源源是是指指从从自自然然界界获获得得，，而而且且可可以以直直接接应应用用的的热热能能或或动动力力，，通通常常包包括括煤煤、、石石油油、、天天然然气气等等化化石石燃燃料料（（又又称称矿矿物物燃燃料料）），，及及水水能能、、核核能能、、地地热热能能等等目目前前消消耗耗巨巨大大的的主主要要是是化化石石燃燃料料其其中中石石油油、、煤煤、、天天然然气气大大约约占占总总消消耗耗的的85%二二次次能能源源能能通通常常是是指指需需依依靠靠其其他他能能源源而而获获得得的的能能源源，，如如电电能能、、汽汽油油、、氢氢能能等等。

在在各各种种能能源源中中，，目目前前已已应应用用的的比比较较普普遍遍的的，，如如煤煤、、石石油油、、天天然然气气、、水水力力等等称称为为常常规规能能源源；；新新近近才才利利用用的的能能源源或或正正在在开开发发研研究究的的能能源源，，如如核核裂裂变变、、核核聚聚变变、、太太阳阳能能、、氢氢能能、、地地热热能能等等称称为为新新能能源源根根据据新新能能源源是是否否造造成成环环境境污污染染，，又又可可分分为为污污染染型型能能源源和和清清洁洁型型能能源源煤煤和和石石油油是是污污染染型型能能源源，，氢氢能能、、水水力力、、燃燃料料电电池池和和太阳能等是清洁能源太阳能等是清洁能源氢能氢能——新能源新能源13氢与航天业的发展氢与航天业的发展 热气球热气球氢气球氢气球飞艇飞艇飞机飞机火箭火箭飞船飞船……高能燃料高能燃料14　　　　1783年，法国人蒙哥尔费兄弟研制年，法国人蒙哥尔费兄弟研制成功载人热气球，同年氢飞球诞生人成功载人热气球，同年氢飞球诞生人类终于首次飞上天空很快地，气球开类终于首次飞上天空很快地，气球开始投入实用同时，有动力的可控气球始投入实用同时，有动力的可控气球——飞艇也得到初步发展。

伴随着轻型飞艇也得到初步发展伴随着轻型内燃机的出现，实用飞艇终于在内燃机的出现，实用飞艇终于在19世纪世纪末研制成功末研制成功20世纪初，大型飞艇投入世纪初，大型飞艇投入航空运输到航空运输到20世纪世纪30年代，飞艇技术年代，飞艇技术迅速发展，并达到了技术的最高峰飞迅速发展，并达到了技术的最高峰飞艇在航空运输中担任着主要任务特别艇在航空运输中担任着主要任务特别是要跨越海洋，来往于欧洲、美洲和亚是要跨越海洋，来往于欧洲、美洲和亚洲之间，行程几千公里，只有飞艇才能洲之间，行程几千公里，只有飞艇才能又迅速又舒适地运送旅客然而，最沉又迅速又舒适地运送旅客然而，最沉重的打击，却来自飞艇本身重的打击，却来自飞艇本身——氢气着氢气着火爆炸和设计事故火爆炸和设计事故15飞艇失火飞艇失火16　　　　1937年年，，世世界界上上最最大大的的德德国国飞飞艇艇“兴兴登登堡堡”号号，，在在美美国国新新泽泽西西洲洲赫赫斯斯特特湖湖航航空空港港着着陆陆时时，，在在系系留留塔塔附附近近着着火火爆爆炸炸，，烈烈火火包包围围了了整整个个艇艇身身，，90多多名名乘乘客客仓仓惶惶逃逃命命，，其其中中有有30多多人人死死亡亡。

事事后后调调查查，，有有人人认认为为是是静静电电火火花花引引起起火火灾灾，，有有人人认认为为是是飞飞艇艇被被雷雷击击中中总总之之，，这这场场灾灾难难是是由由于于可可燃燃的的氢氢气气造造成成的的，，至至此此，，民民航航方方面面禁禁止使用氢气止使用氢气兴登堡兴登堡”号事件号事件17液氢可作为未来航空燃料液氢可作为未来航空燃料主宰未来世界的主要能源主宰未来世界的主要能源- -氢能本世纪能源开发新热点氢能本世纪能源开发新热点低温与航空、航天技术低温与航空、航天技术氢能燃料电池汽车驶上长安街氢能燃料电池汽车驶上长安街 氢气的未来发展氢气的未来发展…………18　　低温使室温下气体转化成液体，气体液化后其密度　　低温使室温下气体转化成液体，气体液化后其密度增加几百倍，液化后的气体必须在绝热良好的容器里保增加几百倍，液化后的气体必须在绝热良好的容器里保存，容器的重量比起用压力容器装容同等质量的气体方存，容器的重量比起用压力容器装容同等质量的气体方法要减轻许多因此法要减轻许多因此液氧和液氢常常作为推进火箭使用液氧和液氢常常作为推进火箭使用的燃料的燃料，火箭是人们探索宇宙所必需的运载工具第二，火箭是人们探索宇宙所必需的运载工具。

第二次世界大战时发射的火箭已用液氧和酒精或煤油作为燃次世界大战时发射的火箭已用液氧和酒精或煤油作为燃料，到二十世纪五十年代液氢取代酒精料，到二十世纪五十年代液氢取代酒精/ /煤油成为火箭煤油成为火箭燃料，因为它的比冲量比煤油大燃料，因为它的比冲量比煤油大30%30%一架宇宙飞船的一架宇宙飞船的推进火箭携带的液氧多达推进火箭携带的液氧多达530m530m3 3，液氢，液氢1438m1438m3 3这些低温这些低温燃料还起到冷却火箭外壳，使它与大气高速摩擦时不被燃料还起到冷却火箭外壳，使它与大气高速摩擦时不被烧蚀有人研究用液氢与甲烷固液混合物作为近音速和烧蚀有人研究用液氢与甲烷固液混合物作为近音速和远超音速飞机的燃料，因为低温燃料可以冷却飞机表面远超音速飞机的燃料，因为低温燃料可以冷却飞机表面低温与航空、航天技术低温与航空、航天技术19　　国家氢能　　国家氢能““９７３９７３””项目首席科学家毛宗强质疑项目首席科学家毛宗强质疑美国专家美国专家: :发展氢能就将破坏臭氧层吗？发展氢能就将破坏臭氧层吗？““固态氢能固态氢能””火箭不污染太空火箭不污染太空洁净高效的氢能洁净高效的氢能- -开发氢能的关键技术开发氢能的关键技术面临的问题面临的问题……20亨利亨利·卡文迪什卡文迪什H.Cavendish,（（1731-1810) 英国杰出的物理学家英国杰出的物理学家和化学家和化学家 21拉瓦锡拉瓦锡Antoine Lavoisier （（1743-1794）） 法国化学家法国化学家。