Plyn

Plyn
	Skupenství hmoty bez pevného tvaru a objemu.
Obor	Fyzika, Chemie, Termodynamika, Meteorologie
Typ	Skupenství hmoty, Látka
Související pojmy	Kapalina, Pevná látka, Plazma, Bose-Einsteinův kondenzát, Skupenské přeměny, Teplota, Tlak, Objem, Ideální plyn, Reálný plyn, Kinematická teorie plynů, Atmosféra Země, Zemní plyn, Bioplyn, Zkapalněný ropný plyn, Vzduch, Aerodynamika, Hydraulika, Vakuová technika

Rozbalit box

Obsah boxu

Plyn je jedno ze základních skupenství hmoty, které se vyznačuje tím, že nemá pevný tvar ani pevný objem. Částice (atomy nebo molekuly) v plynu jsou od sebe navzájem značně vzdáleny a pohybují se volně a nahodile v celém dostupném objemu. Mezi částicemi působí pouze slabé interakce a srážky jsou pružné. Plyny jsou stlačitelné, rozpínavé a snadno difundují (mísí se) s jinými plyny.

---

⚛️ Vlastnosti a chování plynů

Chování plynů je popsáno řadou fyzikálních zákonů a charakteristik:

Absence pevného tvaru a objemu: Plyn se vždy přizpůsobí tvaru nádoby, ve které se nachází, a zaplní celý její objem.
Stlačitelnost: Vzhledem k velkým vzdálenostem mezi částicemi lze plyny snadno stlačit, čímž se zmenší jejich objem (za zvýšení tlaku).
Rozpínavost: Plyny se volně roztahují, aby zaplnily jakýkoli dostupný prostor.
Nízká hustota: Plyny mají mnohem nižší hustotu než kapaliny nebo pevné látky.
Difúze: Plyny se snadno mísí s jinými plyny prostřednictvím difúze, procesu, při kterém se částice pohybují z oblastí vyšší koncentrace do oblastí nižší koncentrace.
Tlak: Plyn působí tlak na stěny nádoby, ve které je obsažen, v důsledku srážek svých částic se stěnami.

---

🌡️ Stavové veličiny a plynové zákony

Stav plynu je určen jeho stavovými veličinami:

Tlak (p): Síla působící na jednotku plochy.
Objem (V): Prostor, který plyn zaujímá.
Teplota (T): Míra průměrné kinetické energie částic plynu. Udává se v Kelvinech (absolutní teplota).
Množství látky (n): Udává se v molech.

Vztahy mezi těmito veličinami popisují plynové zákony:

Boyle-Mariottův zákon: Při konstantní teplotě je tlak plynu nepřímo úměrný jeho objemu. ($$p \cdot V = konst.$$)
Gay-Lussacův zákon: Při konstantním objemu je tlak plynu přímo úměrný jeho absolutní teplotě. ($$p / T = konst.$$)
Charlesův zákon: Při konstantním tlaku je objem plynu přímo úměrný jeho absolutní teplotě. ($$V / T = konst.$$)
Stavová rovnice ideálního plynu: Kombinuje všechny tyto zákony: $$p \cdot V = n \cdot R \cdot T$$, kde R je molární plynová konstanta.

---

💨 Typy plynů

Plyny lze klasifikovat podle různých kritérií:

Podle složení:

   * Čisté plyny: Skládají se pouze z jednoho typu atomů nebo molekul (např. kyslík (O₂), vodík (H₂), helium (He)).
   * Směsi plynů: Skládají se z více typů plynů (např. vzduch – směs dusíku, kyslíku, argonu a dalších).

Podle původu/využití:

   * Zemní plyn: Přírodní hořlavý plyn, hlavní fosilní palivo pro energetiku a vytápění.
   * Zkapalněný ropný plyn (LPG): Směs propanu a butanu, používaná jako palivo nebo v domácnostech.
   * Bioplyn: Vzniká anaerobní digescí organických látek, používaný jako obnovitelný zdroj energie.
   * Technické plyny: Kyslík, dusík, argon, acetylen a další, používané v průmyslu, medicíně (např. sváření, lékařský kyslík).
   * Skleníkové plyny: Plyny v atmosféře, které přispívají ke skleníkovému efektu (např. oxid uhličitý, metan, oxid dusný).

---

🌬️ Plyn v každodenním životě a průmyslu

Plyny hrají zásadní roli v mnoha aspektech každodenního života a průmyslu:

Dýchání: Kyslík ve vzduchu je nezbytný pro dýchání většiny organismů.
Počasí a klima: Zemská atmosféra je směs plynů, které určují počasí a ovlivňují klima.
Energie: Zemní plyn a LPG jsou významnými zdroji energie pro vytápění, vaření a výrobu elektřiny.
Průmysl: Technické plyny jsou klíčové v hutnictví, chemickém průmyslu, potravinářství a zdravotnictví.
Doprava: Stlačený zemní plyn (CNG) a zkapalněný plyn (LPG) se používají jako palivo pro vozidla.
Chlazení: Některé plyny (např. freony, i když dnes regulované kvůli dopadu na ozónovou vrstvu) se používají v chladničkách a klimatizačních zařízeních.
Aerosoly: Nádoby s aerosoly obsahují stlačený plyn (hnací plyn), který rozptyluje kapalné nebo pevné částice.

---

⚠️ Bezpečnostní a ekologické aspekty

Ačkoli jsou plyny všudypřítomné a často neškodné, některé mohou představovat riziko:

Hořlavost a výbušnost: Mnoho plynů (např. metan, vodík, propan) je hořlavých a v určitých koncentracích se vzduchem tvoří výbušné směsi.
Toxicita: Některé plyny (např. oxid uhelnatý, chlor) jsou jedovaté i v nízkých koncentracích.
Asfyxie: Nekyslíkové plyny mohou vytlačit kyslík ze vzduchu a způsobit udušení.
Ekologické dopady: Skleníkové plyny (zejména oxid uhličitý a metan) přispívají k globální oteplování a změně klimatu. Některé průmyslové plyny mohou poškozovat ozónovou vrstvu.

---

👶 Pro laiky

Představte si vzduch, který dýcháme. Ten je plný maličkých, neviditelných částeček, které se rychle pohybují a jsou od sebe hodně daleko. To je plyn.

Na rozdíl od vody (která je kapalina a má tvar nádoby, ale má svůj objem) nebo kamene (který je pevný a drží tvar), plyn nemá ani svůj vlastní tvar, ani svůj vlastní objem. Vždycky zaplní celou místnost nebo celou nádobu, do které ho pustíte.

Co je důležité vědět o plynu:

Nevidíme ho: Většinou je bezbarvý a bez zápachu (i když některé plyny cítíme, třeba zemní plyn pro bezpečnost).
Můžeme ho stlačit: Proto se dá plyn dát do lahví, jako třeba kyslík v nemocnicích nebo pro potápění.
Rozpouští se: Plyny se snadno mísí, třeba když si v místnosti otevřete parfém, brzy ho ucítíte všude.
Může hořet: Některé plyny, jako zemní plyn, používáme k vaření nebo topení, protože hoří.

Plyn je všude kolem nás a je velmi důležitý pro život na Zemi i pro mnoho věcí, které děláme.

---

🔗 Související články

---

🌐 Externí odkazy

[Plyn na české Wikipedii](https://cs.wikipedia.org/wiki/Plyn)
[Skupenství látek - Gymnázium Cheb](http://www.gymcheb.cz/web/user_data/vzdelavani/fyzika/1_rocnik/09_skupenstvi_latek.pdf)
[Fyzikální zákony plynů (anglicky)](https://www.dummies.com/education/science/physics/the-laws-of-gases-in-physics/)
[Průmyslové plyny - Linde (anglicky)](https://www.linde-gas.com/en/products_and_supply/industrial_gases/index.html)