Plyn

Plyn neboli plynná látka je jedno ze skupenství látek, při kterém jsou částice relativně daleko od sebe, pohybují se v celém objemu a nepůsobí na sebe přitažlivou silou. V chemických rovnicích se označuje písmenem g (gas).

Kinetická energie částic je mnohem větší než potenciální energie, která odpovídá přitažlivým silám. V důsledku toho se částice po vzájemné srážce rychle vymaní z dosahu přitažlivých sil a v objemu látky se pohybují téměř volně. Vzájemné vazby mezi částicemi lze tedy téměř zanedbat. U řídkých plynů je možné jednotlivé částice považovat za volné.

Vlastnosti plynů

• plynná tělesa nemají svůj tvar, ale jejich tvar odpovídá tvaru nádoby
• plynná tělesa nemají vlastní objem, ale vyplňují vždy celý objem nádoby
• plynná tělesa nemají volný povrch (hladinu)
• plyny jsou stlačitelné
• plyny vedou elektrický proud jen za určitých speciálních podmínek
• teplo se v plynech může šířit prouděním
• celkový tlak plynu ve směsi vzájemně chemicky neinteragujících plynů je dán Daltonovým zákonem

Výše zmíněná pravidla platí, pokud zanedbáme gravitaci (což pro pokusy v malém měřítku lze).

Plyn může být také držen pohromadě gravitací, a tvořit tak atmosféru planety nebo planetu samou.

Objem plynu

Objem jednoho molu plynu za normálních podmínek (0 °C, 101 325 Pa) je 0,022414 m³, tedy 22,414 litru. V tomto objemu je obsaženo 6,022×10²³ částic (atomů nebo molekul) látky – tzv. Avogadrova konstanta. Za podmínek podle IUPAC (0 °C, 100 000 Pa) je objem 1 molu přibližně 22,71 litru.

Ideální plyn

Podrobnější informace naleznete v článku Ideální plyn.

Pro zjednodušené zkoumání vlastností plynů se zavádí pojem ideální (dokonalý) plyn, což je dokonale stlačitelný plyn bez vnitřního tření.

Skutečný plyn

Skutečný (reálný) plyn má na rozdíl od ideálního plynu také viskozitu (neboli vnitřní tření) a nedá se dokonale stlačit.

Při zkoumání plynu jakožto souboru velkého množství částic se využívá kinetická teorie látek. Její aplikací získáme kinetickou teorii plynů.

Zemní plyn

Zemní plyn je fosilní palivo, které se v přírodě vyskytuje samostatně nebo spolu s ropou či černým uhlím. Ve složení zemního plynu hraje podstatnou roli podíl methanu (běžně překračuje 90 %), proto se při spalování zemního plynu uvolňuje méně oxidu uhličitého  ve vztahu k uvolněné energii než u ostatních fosilních paliv. Vedle obnovitelných zdrojů energie (slunce, vítr, biomasa apod.) je plyn považován díky nízké produkci hlavního skleníkového plynu (oxidu uhličitého) za ekologické palivo.

Využití zemního plynu

Zemní plyn slouží dnes běžně v domácnostech jako zdroj tepla pro vytápění, k ohřevu vody či vaření. Široké využití postupně získal v průmyslové výrobě – především v ocelářství, hutnictví, sklářství a automobilovém průmyslu. Technologický pokrok přinesl další možnosti využití, jako je společná výroba tepla, elektřiny, popř. chladu (kogenerace, trigenerace). Existují také plynové klimatizace.

Oproti tuhým palivům představuje plyn komfortnější zdroj tepla (tuhá paliva – prašnost, odpad, prostory pro skladování), ve srovnání s elektřinou je využití plynu ekonomicky výhodnější. Obecně je ceněná výhřevnost a ekologičnost plynu. Výhřevnost zemního plynu je vysoká – až 34 MJ/m3 (pro srovnání dřevo průměrně – 15 MJ/kg, černé uhlí – do 30 MJ/kg). Při spalování  zemního plynu nejsou do ovzduší  uvolňovány žádné tuhé částice ani oxid siřičitý, také ostatní uvolněné látky (oxidy dusíku, oxid uhelnatý či uhlovodíky) nedosahují hodnot jako jiná paliva.

Plynové spotřebiče

Plynové spotřebiče jsou součástí řady domácností, ať už jde o plynové kotle, ohřívače vody či sporáky. V současnosti patří k nejefektivnějším vytápěcím zařízením kondenzační plynové kotle, které se dají využít i k ohřevu vody. Tradiční kotle a průtokové ohřívače vody mají na trhu stále své místo, ale konkurují jim např. kotle na biomasu nebo solární systémy k ohřevu vody.

CNG – Zemní plyn pro automobily

Zemní plyn se může stát palivem pro pohon motorových vozidel. Pro tyto účely se zemní plyn používá buď ve stlačeném stavu a bývá označován jako CNG , nebo v kapalném stavu jako LNG. Na pohon CNG jezdí v 60 zemích světa více než 3 miliony vozidel, zastoupení LNG je nižší. Automobily na zemní plyn mají především nízké provozní náklady, jsou méně hlučné, produkují méně emisí a jsou bezpečné. K nevýhodám patří zejména vyšší pořizovací náklady a nedostatek plnících stanic.

Ropný plyn – LPG

LPG je směs plynů vzniklých při rafinaci ropy, popř. produkt těžby zemního plynu. LPG obsahuje převážně propanbutan a menší množství dalších uhlovodíků. Velkou výhodou LPG je snadný přechod z plynného do kapalného stavu. V kapalném stavu zaujímá zlomek plynného objemu (1/260). LPG je v současnosti v dopravě nejvíce zastoupeným plynem, také infrastruktura je po několika desetiletích provozu v dobrém stavu. Kvůli vazbě na ropu je budoucnost LPG pohonu nejistá.

Plynná biopaliva

Bioplyn vzniká při rozkladu biomasy v uzavřených nádržích. Obsahuje energeticky cenný methan, a proto se jeho výhřevnost pohybuje cca od 20 do 25 MJ/m3. Bioplyn se nejčastěji používá k výrobě elektřiny a tepla (čističky odpadních vod, bioplynové stanice), ale i jako pohonná látka.

Bioplynové stanice v tuzemsku rozšířily řadu ekologických zařízení. V těchto stanicích se biomasa (převážně zemědělské odpady, resp. kejda, hnůj) zahřívá ve vzduchotěsných reaktorech. Po dosažení teploty vhodné pro fermentaci se tato teplota udržuje pevně stanovenou dobu. Síť bioplynových stanic roste, ale často je jejich zřizování provázeno negativní reakcí obyvatel z přilehlých oblastí.

Dřevoplyn vzniká při procesu zplyňování biomasy. Působením vysokých teplot se ze suché biomasy uvolňuje hořlavý plyn, který lze za přítomnosti vzduchu spalovat a získávat potřebnou energii. Dřevoplyn je možné ze zařízení bez přístupu vzduchu odvádět a dále zpracovávat mimo. Dřevoplyn má široké energetické využití: pohonná látka, vaření, topení a výroba elektřiny. Problémem výroby dřevoplynu jsou dehtové látky, které sice zvyšují výhřevnost přímo spalovaného dřevoplynu, ale mají záporné účinky na lidské zdraví.