Чем отличается со от со2

В этой статье мы рассмотрим два вида лазерного оборудования: на твердотельном волоконном лазере и газовом СО2.

Уже из названия становится ясно первое отличие этих двух источников лазерного излучения. В основе первого лежит волокно, активная среда которого выполнена из сверхчистого кварца легированного редкоземельным элементом эрбием.

Накачка активной среды в таком лазере осуществляется мощными широкополосными светодиодными модулями. В результате квантового усиления на выходе волокна образуется мощное когерентное излучение с длиной волны 1.06 мкм.

Рабочим же телом в СО2 лазерах является смесь газов, основным из которых является углекислый газ. Накачкой в таких лазерах может служит тлеющий разряд воздействующий на газовую смесь, генерируя лазерное излучение на выходе с длиной волны 10.6 мкм.

Помимо исходной активной среды, как можно заметить, эти лазеры отличают и длины волн сгенерированного излучения. Именно разная длина волны определяет воздействие на разные материалы этих двух видов лазеров. Также уместно заметить и еще одно отличие — диаметр пятна полученного на выходе лазера излучения. В волоконном лазере этот диаметр в десять раз меньше, чем в СО2, что позволяет получать более тонкий рез, и сконцентрировать большую энергию на меньшей площади. В результате скорость резки волоконным лазером тонколистового металла до 4-6 мм в два-три раза выше, чем при резке СО2 лазером. При этом качество реза, характеризующееся одним из таких параметров, как шероховатость остается примерно на одном уровне. С увеличением же толщины металла свыше 8мм превосходство в качестве кромки переходит к СО2 лазеру.

На глубину реза, и поглощающую способность излучения материалом оказывает большое влияние и угол падения лазерного излучения. Так, на углах падения от 0 до 86 градусов, излучение волоконного лазера поглощается материалом гораздо лучше, чем излучение СО2 лазера. Однако, на участке от 86 до 90 градусов ситуация кардинально меняется, что объясняет лучшую режущую способность больших толщин металла газовым лазером, где на глубине стенки реза близки к 90 градусам.

Возвращаясь к длине волны этих двух типов лазеров, нужно отметить поглотительную способность разных материалов в зависимости от длины волны. Так, например, оба вида лазера хорошо справляются с резкой стали, но когда вопрос встает о обработке латуни, серебра, или меди, то являясь идеальным отражающим материалом для волны в 10.6 мкм, СО2 лазер остается в стороне, отдавая пальму первенства волоконному лазеру с длиной волны 1.06 мкм. С другой стороны, такие материалы, как ткань натуральная или синтетическая, древесина, бумага, стекло, фанера являются отличными поглотителями длинноволнового инфракрасного излучения СО2 лазера, и соответственно отлично подходят для обработки таким видом лазера.

Производя сравнения двух видов лазера, волоконного и газового СО2, стоит отметить их конструктивное отличие. Не вдаваясь глубоко в детали, можно лишь сказать, что волоконный лазер, генерируя лазерное излучение непосредственно в волокне, которое является гибким, позволяет выводить полученное излучение напрямую к лазерной фокусирующей головке, без применения сложной оптической системы зеркал, которая, к тому же, требует частой юстировки и технического обслуживания. Система СО2 лазера являясь более технически сложной, имеет и большие габариты самой установки, и,что немаловажно, имеет значительно большее энергопотребление по сравнению с волоконным эрбиевым лазером. Говоря про энергопотребление уместно отметить и тот факт, что КПД этих разных видов лазеров имеют разные значения. Так, для волоконного лазера, КПД достигает 25%, в то время, как у газового СО2 лазера эта цифра находится в пределах 8-10%.

Подводя небольшой итог следует выделить некоторые моменты в отличии оборудования в основе которых лежат разные типы лазерного излучения:

Волоконный лазерный станок:

• Относительно небольшие габариты, что позволяет размещать его на значительно меньшей площади
• Благодаря волокну подводимому к режущей головке, не требуется сложной оптической системы, а значит и периодической юстировки, чистки оптики.
• Небольшое энергопотребление
• Нет потребности в технологических газах
• Простая система охлаждения
• Большой ресурс работы лазера, до 100 000 часов работы.
• Минимум расходных материалов, их невысокая стоимость и малая частота замены
• Небольшое качество кромки при резки больших толщин металла
• Возможность обработки латуни, меди, серебра

Газовый СО2 лазерный станок:

• Большие габариты, сложная система охлаждения
• Наличие оптики требующая периодической юстировки, и более квалифицированного персонала
• Значительное энергопотребление установки в целом
• Низкий КПД лазера
• Потребность в технологических газах для лазерного генератора, и их высокое качество, на что не всегда можно рассчитывать
• Дорогостоящее обслуживание установки, обходящееся в несколько десятков тысяч долларов в год
• Возможность резки больших толщин металла с хорошей шероховатостью кромки
• Невозможность обработки латуни, меди, серебра

Информация на сайте носит исключительно информационный характер и не является публичной офертой. Цены указаны в рублях и актуальны на момент формирования ценовой политики.

Что такое диоксид углерода

Диоксид углерода известен в основном в своем газообразном состоянии, т.е. в качестве углекислого газа с простой химической формулой CO2. В таком виде он существует в нормальных условиях – при атмосферном давлении и «обычных» температурах. Но при повышенном давлении, свыше 5 850 кПа (таково, например, давление на морской глубине около 600 м), этот газ превращается в жидкость. А при сильном охлаждении (минус 78,5°С) он кристаллизуется и становится так называемым сухим льдом, который широко используется в торговле для хранения замороженных продуктов в рефрижераторах.

Жидкая углекислота и сухой лед получаются и применяются в человеческой деятельности, но эти формы неустойчивы и легко распадаются.

А вот газообразный диоксид углерода распространен повсюду: он выделяется в процессе дыхания животных и растений и является важной составляющей частью химического состава атмосферы и океана.

Свойства углекислого газа

Углекислый газ CO2 не имеет цвета и запаха. В обычных условиях он не имеет и вкуса. Однако при вдыхании высоких концентраций диоксида углерода можно почувствовать во рту кисловатый привкус, вызванный тем, что углекислый газ растворяется на слизистых и в слюне, образуя слабый раствор угольной кислоты.

Кстати, именно способность диоксида углерода растворяться в воде используется для изготовления газированных вод. Пузырьки лимонада – тот самый углекислый газ. Первый аппарат для насыщения воды CO2 был изобретен еще в 1770 г., а уже в 1783 г. предприимчивый швейцарец Якоб Швепп начал промышленное производство газировки (торговая марка Schweppes существует до сих пор).

Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза, поэтому имеет тенденцию «оседать» в его нижних слоях, если помещение плохо вентилируется. Известен эффект «собачьей пещеры», где CO2 выделяется прямо из земли и накапливается на высоте около полуметра. Взрослый человек, попадая в такую пещеру, на высоте своего роста не ощущает избытка углекислого газа, а вот собаки оказываются прямо в густом слое диоксида углерода и подвергаются отравлению.

CO2 не поддерживает горение, поэтому его используют в огнетушителях и системах пожаротушения. Фокус с тушением горящей свечки содержимым якобы пустого стакана (а на самом деле — углекислым газом) основан именно на этом свойстве диоксида углерода.

Углекислый газ в природе: естественные источники

Углекислый газ в природе образуется из различных источников:

• Дыхание животных и растений.
  Каждому школьнику известно, что растения поглощают углекислый газ CO2 из воздуха и используют его в процессах фотосинтеза. Некоторые хозяйки пытаются обилием комнатных растений искупить недостатки приточной вентиляции. Однако растения не только поглощают, но и выделяют углекислый газ в отсутствие света – это часть процесса дыхания. Поэтому джунгли в плохо проветриваемой спальне – не очень хорошая идея: ночью уровень CO2 будет расти еще больше.
• Вулканическая деятельность.
  Диоксид углерода входит в состав вулканических газов. В местностях с высокой вулканической активностью CO2 может выделяться прямо из земли – из трещин и разломов, называемых мофетами. Концентрация углекислого газа в долинах с мофетами столь высока, что многие мелкие животные, попав туда, умирают.
• Разложение органических веществ.
  Углекислый газ образуется при горении и гниении органики. Объемные природные выбросы диоксида углерода сопутствуют лесным пожарам.

Углекислый газ «хранится» в природе в виде углеродных соединений в полезных ископаемых: угле, нефти, торфе, известняке. Гигантские запасы CO2 содержатся в растворенном виде в мировом океане.

Выброс углекислого газа из открытого водоема может привести к лимнологической катастрофе, как это случалось, например, в 1984 и 1986 гг. в озерах Манун и Ньос в Камеруне. Оба озера образовались на месте вулканических кратеров – ныне они потухли, однако в глубине вулканическая магма все еще выделяет углекислый газ, который поднимается к водам озер и растворяется в них. В результате ряда климатических и геологических процессов концентрация углекислоты в водах превысила критическое значение. В атмосферу было выброшено огромное количество углекислого газа, который наподобие лавины спустился по горным склонам. Жертвами лимнологических катастроф на камерунских озерах стали около 1 800 человек.

Искусственные источники углекислого газа

Основными антропогенными источниками диоксида углерода являются:

• промышленные выбросы, связанные с процессами сгорания;
• автомобильный транспорт.

Несмотря на то, что доля экологичного транспорта в мире растет, подавляющая часть населения планеты еще не скоро будет иметь возможность (или желание) перейти на новые автомобили.

Активное сведение лесов в промышленных целях также ведет к повышению концентрации углекислого газа СО2 в воздухе.

Углекислый газ в организме человека

CO2 – один из конечных продуктов метаболизма (расщепления глюкозы и жиров). Он выделяется в тканях и переносится при помощи гемоглобина к легким, через которые выдыхается. В выдыхаемом человеком воздухе около 4,5% диоксида углерода (45 000 ppm) – в 60-110 раз больше, чем во вдыхаемом.

Углекислый газ играет большую роль в регуляции кровоснабжения и дыхания. Повышение уровня CO2 в крови приводит к тому, что капилляры расширяются, пропуская большее количество крови, которое доставляет к тканям кислород и выводит углекислоту.

Дыхательная система тоже стимулируется повышением содержания углекислого газа, а не нехваткой кислорода, как может показаться. В действительности нехватка кислорода долго не ощущается организмом и вполне возможна ситуация, когда в разреженном воздухе человек потеряет сознание раньше, чем почувствует нехватку воздуха. Стимулирующее свойство CO2 используется в аппаратах искусственного дыхания: там углекислый газ подмешивается к кислороду, чтобы «запустить» дыхательную систему.

Углекислый газ и мы: чем опасен СO2

Углекислый газ необходим человеческому организму так же, как кислород. Но так же, как с кислородом, переизбыток углекислого газа вредит нашему самочувствию.

Большая концентрация CO2 в воздухе приводит к интоксикации организма и вызывает состояние гиперкапнии. При гиперкапнии человек испытывает трудности с дыханием, тошноту, головную боль и может даже потерять сознание. Если содержание углекислого газа не снижается, то далее наступает черед гипоксии – кислородного голодания. Дело в том, что и углекислый газ, и кислород перемещаются по организму на одном и том же «транспорте» – гемоглобине. В норме они «путешествуют» вместе, прикрепляясь к разным местам молекулы гемоглобина. Однако повышенная концентрация углекислого газа в крови понижает способность кислорода связываться с гемоглобином. Количество кислорода в крови уменьшается и наступает гипоксия.

Такие нездоровые для организма последствия наступают при вдыхании воздуха с содержанием CO2 больше 5 000 ppm (таким может быть воздух в шахтах, например). Справедливости ради, в обычной жизни мы практически не сталкиваемся с таким воздухом. Однако и намного меньшая концентрация диоксида углерода отражается на здоровье не лучшим образом.

Согласно выводам некоторых исследований, уже 1 000 ppm CO2 вызывает у половины испытуемых утомление и головную боль. Духоту и дискомфорт многие люди начинают ощущать еще раньше. При дальнейшем повышении концентрации углекислого газа до 1 500 – 2 500 ppm критически снижается работоспособность, мозг «ленится» проявлять инициативу, обрабатывать информацию и принимать решения.

И если уровень 5 000 ppm почти невозможен в повседневной жизни, то 1 000 и даже 2 500 ppm легко могут быть частью реальности современного человека. Наш эксперимент в школе показал, что в редко проветриваемых школьных классах уровень CO2 значительную часть времени держится на отметке выше 1 500 ppm, а иногда подскакивает выше 2 000 ppm. Есть все основания предполагать, что во многих офисах и даже квартирах ситуация похожая.

Безопасным для самочувствия человека уровнем углекислого газа физиологи считают 800 ppm.

Еще одно исследование обнаружило связь между уровнем CO2 и окислительным стрессом: чем выше уровень диоксида углерода, тем больше мы страдаем от окислительного стресса, который разрушает клетки нашего организма.

Оксид углерода(II) – СО

(угарный газ, окись углерода, монооксид углерода)

Физические свойства: бесцветный ядовитый газ без вкуса и запаха, горит голубоватым пламенем, легче воздуха, плохо растворим в воде. Концентрация угарного газа в воздухе 12,5—74 % взрывоопасна.

Формальная степень окисления углерода +2 не отражает строение молекулы СО, в которой помимо двойной связи, обра­зованной обобществлением электронов С и О, имеется дополнительная, образованная по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной пары электронов кислорода (изображена стрелкой):

В связи с этим молекула СО очень прочна и способна вступать в реакции окисления-восстановления только при высоких темпера­турах. При обычных условиях СО не взаимодействует с водой, щелочами или кислотами.

Основным антропогенным источником угарного газа CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Угарный газ образуется при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (подается недостаточное количество кислорода для окисления угарного газа CO в углекислый газ CO2). В естественных условиях, на поверхности Земли, угарный газ CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров.

1) В промышленности (в газогенераторах):

CO₂ + C = 2CO – 175 кДж

В газогенераторах иногда через раскалённый уголь продувают водяной пар:

смесь СО + Н₂ – называется синтез – газом .

2) В лаборатории — термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H₂SO₄(конц.):

При обычных условиях CO инертен; при нагревании – восстановитель;

CO — несолеобразующий оксид .

2 C +2 O + O ₂ t ˚ C → 2 C +4 O ₂ ↑

C +2 O + CuO t ˚ C → Сu + C +4 O₂↑

3) с хлором (на свету)

CO + Cl₂ свет → COCl₂ (фосген – ядовитый газ)

4)* реагирует с расплавами щелочей (под давлением)

CO + NaOH P → HCOONa (формиат натрия)

Влияние угарного газа на живые организмы:

Угарный газ опасен, потому что он лишает возможности кровь нести кислород к жизненно важным органам, таким как сердце и мозг. Угарный газ объединяется с гемоглобином, который переносит кислород к клеткам организма, в следствии чего тот становится непригодным для транспортировки кислорода. В зависимости от вдыхаемого количества, угарный газ ухудшает координацию, обостряет сердечно-сосудистые заболевания и вызывает усталость, головную боль, слабость, Влияние угарного газа на здоровье человека зависит от его концентрации и времени воздействия на организм. Концентрация угарного газа в воздухе более 0,1% приводит к смерти в течение одного часа, а концентрация более 1,2% в течении трех минут.

Главным образом угарный газ применяют, как горючий газ в смеси с азотом, так называемый генераторный или воздушный газ, или же в смеси с водородом водяной газ. В металлургии для восстановления металлов из их руд. Для получения металлов высокой чистоты при разложении карбонилов.

№1. Закончите уравнения реакций, составьте электронный баланс для каждой из реакций, укажите процессы окисления и восстановления; окислитель и восстановитель:

№2. Вычислите количество энергии, которое необходимо для получения 448 л угарного газа согласно термохимическому уравнению