A kőolaj feldolgozása:
A kőolaj a föld mélyébe került elhalt állati maradványok bomláster-mékei, a bomlás óriási nyomáson, oxigéntől elzárva, magas hőmérsékleten évmilliók alatt következett be.

A kőolajat a föld mélyéből kőolajkutakkal termelik ki, amikor a kőolajat a mellette mindig jelenlevő földgáz és vízgőz nyomása hajtja fel a csövekben, ha a nyomás kicsi, kiszivattyúz-zák.

A kőolaj nehezen folyó, olajzöld vagy olajkék folyadék. Nehezen gyullad meg, de ha meg-gyullad, égéshője igen magas. Legfontosabb energiahordozónk és a műanyagipar ipari alap-anyagai származnak belőle. Sokféle szénhidrogén-vegyületből áll. A feldolgozásával a petrol-kémiaipar, a műanyag előállításához szükséges alapanyaggyártással az olefinipar foglalkozik.

A kőolaj-feldolgozás alapelve a frakcionált desztilláció, ami azt jelenti, hogy a kőolaj igen sokféle összetevőit forráspontjuk alapján választják szét.

Ipari berendezések:
A frakcionáló kolonna, amely kb. 150 – 200cm átmérőjű 20 – 30m magas henger alakú vastartály, amelyben sok keresztirányú, egyenlő tányér van beépítve. Minden tányéron van egy lyuk. A kőolajat 400ËšC-ra az oszlopon kívül felmelegítik, gőzeit a kolonna alján bevezetik, a gőzök a tányérok lyukain át felfelé áramlanak, és közben lehűlnek. A legki-sebb forráspontú anyag az oszlop tetejéig jut el. Az oszlop oldalán egy-egy tányércsoporton összegyűlő és lecsapódó termékcsoportot az oszlopból kivezetik egy-egy hűtőbe, ahol a gőzök kicsapódnak. A kivezetett frakciók termékcsoportot alkotnak. Egy-egy termékcsoport többféle különböző forráspontú termékből áll.
A termékcsoportokat frakcióknak nevezzük.

• földgáz
• benzin, 80°C – 180°C-ig
• kerozin (petróleum), 150°C – 300°C-ig
• gázolaj, 200°C – 350°C-ig

Legalul a kazánban marad a desztillációs maradék a pakura.

Pakura hasznosítása:

• erőműben elégetik
• vákuumos lepárlás; Ha a desztillálóból a levegőt kiszívatjuk, csökkentett légnyomású állapot következik be, ez a vákuum. Vákuumban az összetevők forráspontja lecsökken, és a molekulák elbomlás nélkül alacsonyabb hőmérsékleten frakcionálhatók.

Az ilyen vákuumos lepárlás termékcsoportjai:

• vazelinek;
• parafinok;
• krakkolás; Magas nyomáson katalizátorral hidrogéngáz bevezetésével a hosszú szénláncú szénhidrogének rövidebb szénláncokká töredeznek, azaz műbenzin állít-ható elő, amit krakkbenzinek nevezünk. A krakkolás termékei a krakkbenzin és a krakkgáz, amely a CO+H2 1:1 arányú keveréke. Az olefinipar igen fontos alap-anyaga.

A gázokat három állapothatározójukkal jellemezzük:

• A nyomással (p)
• A térfogattal (V)
• A hőmérséklettel (T)

A fentiekből következik Avogadro törvénye: Bármely gázban, amelynek mindhárom állapothatározója azonos, azonos számú molekula van.

Ha a térfogatot és az anyagmennyiséget elosztjuk egymással, a moláris térfogatot kapjuk meg. Jele: Vm Mértékegysége: dm3/mol. Standard állapotban bármely gáz moláris térfogata: 24,5 dm3/mol.

A gázok állapothatározói nem függetlenek egymástól. Az összefüggést az ún. egyesített gáztörvény írja le:
p ´ V = n ´ R ´ T

A kémiai reakció során vannak kötések, amelyek megszűnnek, más kötések pedig kialakulnak. Egy kötés felbontásához – vagy fellazításához energia szükséges. Az atomoknak azt a csoportját, amelyben a képződő és a megszűnő kötések együtt vannak, aktivált komplexumnak nevezzük.

Az aktiválási energia azt fejezi ki, hogy mekkora energia szükséges 1 mol aktivált komplexum keletkezéséhez.

A hőmérséklet emelésével megnő a reakciósebesség. A hőmérséklet emelésének hatása nem magyarázható csupán az ütközések számának növekedésével. Sokkal jelentősebb ennél, hogy a hőmérséklet emelésével megnő a nagyobb energiájú molekulák száma is.

A megfelelő katalizátor meggyorsítja a kémiai átalakulást anélkül, hogy a folyamat következtében maradandóan megváltozna. A katalizátor gyorsító hatása azzal magyarázható, hogy az átalakulás számára új, kisebb aktiválási energiájú reakcióutat nyit meg. Ugyanakkor a reakcióhőt nem befolyásolja.

A kémiai egyensúly egy dinamikus egyensúly, ami azt jelenti, hogy továbbra is végbemegy mind a két reakció, de egyforma sebességük miatt egyik anyag koncentrációja nem változik tovább.

A kémiai egyensúly feltétele, hogy az odaalakulás sebessége megegyezik a visszaalakulás sebességével. K = k1/k2, K = egyensúlyi állandó. Az egyensúlyi állandó jellemzi a megfordítható reakció kémiai egyensúlyát.

Egy kémiai reakció egyensúlyát befolyásoló tényezők

A hőmérséklet változása: A hőmérséklet növelése mindig az endoterm folyamatot gyorsítja meg. A hőmérséklet csökkenése pedig az exoterm folyamatot.

A reagáló anyagok vagy termékek koncentrációjának megváltozása: A kiindulási anyagok koncentrációjának növelése vagy a képződött anyagok koncentrációjának csökkentése az odaalakulás sebességét befolyásolja.

A nyomás változása: Csak a mol-szám változással járó reakciók egyensúlyát befolyásolja. A nyomás növelése a mol-szám csökkenés irányába gyorsítja a reakciósebességet. A nyomás csökkenése pedig a mol-szám növekedés irányába gyorsítja a reakciósebességet.

Sugárzási törvény, mely az abszolút fekete test hőmérsékleti sugárzásának hullámhossz szerinti energiaeloszlását írja le. Abból az alapfeltevésből indul ki, hogy a termodinamikai egyensúly esetén egy üregben kialakult n frekvenciájú állóhullámok energiája csak hn egész számú többszöröse lehet. Az így nyert energiaeloszlás a tapasztalattal nagy pontossággal egyezik. A Planck-törvény volt az első fizikai törvény, amelynek levezetése során fel kellett tételezni, hogy az energia nem folytonos, hanem atomos szerkezetű. Ez a feltevés annyira újszerű volt, hogy maga Planck sem merte általánosítani.

Atommagok energiafelszabadulással járó egyesülése. Könnyű atommagok igen nagy hőmérsékleten nehezebb magokká egyesülhetnek. Az egyesüléskor keletkezett mag tömege kisebb az egyesülő magok tömegének összegénél. Az így fellépő tömegkülönbségnek megfelelő energia a keletkező új részek mozgási energiájává alakul át. Az elemek atomjai több millió fokos hőmérsékleten sokszorosan ionizált atommagokká és elektronokká bomlanak szét (plazmaállapot). A nagy hőmérséklet következtében a plazmát alkotó atommagok között az ütközések igen gyakoriakká válnak, s a magok sebessége is megnövekszik. Ez lehetővé teszi, hogy egyes magok a közöttük ható elektromos taszító erőt legyőzve elég nagy valószínűséggel egyesüljenek. A magfúzió sebessége adott hőmérséklet és nyomás mellett az egyesülő magok anyagi minőségétől függ.

A hőmérséklet jele t. A hőmérséklet mérésére általában a folyadékok hőtágulását használják fel. A XVIII. század elején Andreas Celsius svéd fizikus egy üvegtartályba higanyt tett, és a csövet jégbe mártotta. Megjelölte a higanyszintet, és megadta a Celsius-féle hőmérsékleti alappontját, a 0 Celsius fokot. A másik alappontot a forrásban lévő vízbe mártott hőmérő mutatja meg, 100 Celsius fok. A két alapponthoz tartozó higanyszintek közötti távolságot 100 egyenlő részre osztva kapjuk az 1 Celsius fokot. Ennek a hőmérőnek előnye, hogy könnyen elérhető alappontokat használ, de hátránya, hogy magas fokon a higany felforr, alacsony hőmérsékleten pedig megfagy.

1714-ben Gabriel Fahrenheit is készített hőmérőt. Nála a jég 32 fokon olvad, a víz 212 fokon forr.

Lord Kelvin is készített hőmérsékleti skálát. A jég olvadáspontja ezen a skálán körülbelül 273 fok, a víz forráspontja kb. 373 fok.

A köznapi életben a legelterjedtebb a Celsius-skála, de az angolszász területeken még ma is használják a Fahrenheit-skálát.

Melegítés hatására az anyagok hőtáguláson mennek keresztül. A megnyúlás egyenesen arányos a hőmérsékletváltozással, és persze az eredeti hosszal is. A megnyúlás egyenlő a hőmérsékletváltozás, az eredeti hossz és szorzatával. Az a lineáris hőtágulási tényező, ami egy anyagtól függő szám, és azt mutatja meg, hogy 1 méter hosszú anyag 1 Celsius fok hőmérsékletváltozás hatására mennyivel nyúlik meg. Mértékegysége 1/Celsius fok. Lineáris hőtágulásról akkor beszélünk, ha egy rúd vagy például egy sín, tehát valami rúdhoz hasonló alakú tárgy hőtágulásáról beszélünk.

Viszont ha egy téglatest hőtágulásáról beszélünk, a testnek nemcsak hossza, de magassága és szélessége is növekszik, vagyis nő a térfogata. Ez teljesen hasonló a lineáris hőtáguláshoz. A térfogati hőtágulási tényező, mértékegysége 1/Celsius fok. A lineáris és a térfogati hőtágulási tényező szoros kapcsolatban áll egymással. A folyadékok térfogatváltozása is egyenesen arányos a kezdeti térfogattal és hőmérsékletváltozással. Ebben a halmazállapotban egy adott tényező csak bizonyos hőmérsékleti határok között használható. Megerősíti ezt a víz sajátságos viselkedése, ami abban áll, hogy 0 és 4 fok között melegítéskor összehúzódik, ezután viszont melegítéskor kitágul. Mivel a folyadékok esetében nagyobb a hőtágulás, sokszor számításba kell vennünk a sűrűséget is. Ha melegítés hatására az adott tömegű folyadék térfogata megnő, akkor sűrűsége csökkeni fog. A gázok hőtágulás szempontjából szinte teljesen egyformán viselkednek. A térfogati hőtágulási tényező minden gázra megközelítőleg ugyanaz: 1/273 1/Celsius fok.

A Kelvin-skálát másképp abszolút hőmérsékleti skálának is nevezik. Ez azért van, mert Kelvinnél a 0 fok, -273 Celsius foknak felel meg, ennél kisebb hőmérséklet pedig nem létezik.

A fényviszonyokat a közvetlen és a szórt fény aránya, a megvilágítás erőssége és időtartama határozza meg. Ez függ a napszaktól és az évszaktól, az Egyenlítőtől való távolságtól, magasságtól és mélységtől, a felhőzettől, a domborzattól és a növénytakarótól.

A növények alkalmazkodása a fényhez:

- A megvilágítás erőssége szerint

- Fénykedvelők: A szavannai-, füvespusztai-, sivatagi- és a havasi növények.

- Fény és árnyékkedvelők: Virágzásukhoz nélkülözhetetlen a fény.

- Árnyékkedvelők: Az erdők aljnövényzete.

- A megvilágítás időtartama szerint:

- Hosszúnappalos: 12 óránál több megvilágítást igényel

- Rövidnappalos: 12 óránál kevesebb megvilágítást igényel

A hőmérséklet viszonylag kis határok között változik a földön. Az üvegházhatás miatt van besugárzás, kisugárzás és visszasugárzás is a Földön. A talaj közvetlenül a besugárzás által melegszik, a levegő pedig közvetve a hőátadás, hőáramlás és a visszasugárzás által melegszik. Az üvegházhatás az átlaghőmérsékletet 30 fokkal növeli és a hőingadozást 150 fokkal csökkenti.

A hegy lábánál lévő tipikus trópusi esőerdőket kb. 1000 méteres magasság felett váltják fel a hegyi esőerdők. A fák itt is nagyrészt örökzöldek, de termetük nem haladja meg a mérsékelt övi erdők fáinak magasságát, koronaszintjük egységes. Leginkább a szubtrópusi területek örökzöld erdeire emlékeztetnek.

2000 m feletti területeken a hegyi esőerdőkhöz hasonló felépítésűek. A továbbiakban az egyre ritkuló és alacsonyabb erdőket 4000 m közelében az alhavasi törpecserjés, majd a hóhatár előtt a zsombékszerű, csomókban növő pázsitfűfélék és a párnás növésű kétszikűek követik.

A mérsékelt övi hegységekben az alacsonyabb területek lombhullató tölgyeseit és bükköseit a tűlevelű fenyőerdők követik. A fenyves felső határán az erdő eltörpül, a faállomány egyre mélyebb lesz, majd megjelenik az alhavasi törpecserjés. A 2000 m feletti szinten a tundrákhoz hasonló növényzet alakult ki. Az egységes havasi gyepfelület egyre ritkább lesz, párnákba tömörül, majd átadja helyét a moha- és a zuzmótakarónak.

A 3000 m feletti magasság már az állandó havas területek birodalma. A magashegyek állatvilága egyes magassági övek növényzetének megfelelően azzal együtt változik. A törpefenyő öv és az annál magasabb területek emlősei a havasi mormota és a zerge.

A lomberdőkben a szerves anyag nagy részét a fás növények termelik. Ősszel a nedvességhiány kiváltja a lombhullást, amivel minimálisra csökken a fák párologtató felülete. A téli nyugalmi állapotnak a tavaszi felmelegedés vet véget. A trópusi esőerdőkkel szemben a mérsékeltövi lomberdőket egyetlen faj (pl. bükk) vagy csak kevés (pl. gyertyános tölgyes) fafaj alkotja. De több faj esetében is egy rendszerint uralkodó.

A lomberdők szintjeinek száma a trópusi esőerdőkhöz képest kevesebb. A felső lombkorona szintet a 20, 30 m megnövő fák összefüggő koronája alkotja. Alattuk a kistermetű fajok és a fiatal fák példányai egy kevésbé összefüggő alsó lombkorona szintet képeznek, főleg a több fajból álló elegyes erdőkben. Alacsony növésű, 2, 3 méteres fás szárú növényekből áll a cserjeszint. Az év folyamán állandóan változó lágyszárú növények alkotják a gyepszintet. A talaj felszínén található mohák, zuzmók, moszatok együttese adja a nem összefüggő mohaszintet.

Közép Európa szárazabb, melegebb területeinek uralkodó fafaja a tölgy, míg a nedvesebb, hűvösebb területeké a bükk.

A tölgyek sokszor más fafajokkal keveredve alkotnak elegyes erdőket. A kettős lombkoronaszint kialakulása ellenére sem sötét a tölgyesek belseje, az alsóbb szintek fényviszonyai is jók. Ezért gazdag fajokban a tölgyesek cserje és gyepszintje.

A bükkösöket kizárólag egy fafaj alkotja. Mivel a bükkfák lombkoronája teljesen összezárul, ezt az árnyékoltságot a cserjék nem tudják elviselni, ezért a bükkösökből hiányzik a cserjeszint. A gyepszintben is főleg olyan lágyszárú növények élnek, amelyek még rügyfakadás előtt elvirágzanak (odvas keltike) vagy bírják az árnyékolást (szagos müge).

A lomberdők fogyasztói közül a legelterjedtebb növényevő emlősök a gímszarvas és az őz. Fajokban gazdag a lomberdők énekesmadár faunája (télen elvándorolnak). Rágcsálókkal táplálkoznak: menyét, nyest, nyuszt, görény és hermelin. Csúcsragadozó a farkas, a hiúz valamint a réti és a szirti sas. A lomberdő zónájának éghajlata kedvező az összegyűlt avar és más szerves hulladék lassú lebontásához. Az erdő avarjában élő, lebontást végző férgek és ízeltlábúak, gombák és baktériumok állandó működésükkel humuszban és ásványi anyagokban gazdag talajt hoznak létre.