Šķidrais slāpeklis | Studējam #12

Šķidrais slāpeklis veido slāpekļa ir šķidrā agregātstāvoklī ārkārtīgi zemas temperatūras. Tas ir bezkrāsains, dzidrs šķidrums ar blīvumu 0.807 g / ml pie tā vārīšanās temperatūra (− 195.79 °C (77 K; − 320 °F)) un dielektrisko konstanti no 1.43. Slāpeklis pirmo sašķidrinātās pie aprīļa Jagiellonian University, 15 poļu, 1883 Wróblewski Zigmunts, Fiziķi un Karols Olszewski. Tas ir rūpnieciski ražots frakcionētas destilācijas šķidrs gaiss. Šķidro slāpekli ir bieži apzīmēta ar saīsinājumu, LN2 vai "LIN" vai "LN" un ANO numura 1977. Šķidro slāpekli ir diatomic šķidrums, kas nozīmē, ka diatomic raksturu kovalento N divvientulībā, N2 tiek saglabāta pēc gāzes sašķidrināšanas rūpnīcas.

Šķidro slāpekli ir kriogēnā šķidruma, kas var izraisīt ātru iesaldēšanu, nonākot saskarē ar dzīvajiem audiem. Kad pienācīgi izolētas no apkārtējās vides siltumu, šķidro slāpekli var uzglabāt un transportēt, piemēram, termosi. Šo temperatūru uztur nemainīgu 77 K, lēni vārot šķidrumu, kā rezultātā attīstās slāpekļa gāzi. Atkarībā no saimniecības lieluma, konstrukcijas un laiku termosi (Djuāra trauki) ir no dažām stundām līdz dažām nedēļām. Hermetizētās attīstību super-insulated vakuuma trauki ir iespējota sašķidrinātu slāpekli, jāuzglabā un jāpārvadā ilgākā laika posmā zaudējumus samazināt līdz 2% dienā vai mazāk.

Šķidrā slāpekļa temperatūra varētu būt viegli samazināt tās sasalšanas temperatūra 63 K (– 210 °C; – 346 °F), iekļaujot to vakuuma kamerā ar vakuumsūkni izsūknē. Šķidro slāpekli ir kā siltumnesējs ir ierobežota ar faktu, ka tas ir tūlīt pēc kontakta ar kādu siltāku objektu, apjoza objektu izolācijas slāpekļa gāzi. Šis efekts, ko sauc par Leidenfrost efektu, attiecas uz jebkuru šķidrumu saskarē ar objektu ievērojami karstāka nekā tā vārīšanās temperatūra. Ātrāk atdziest, var iegūt, atstājot kādu objektu šķidrā slāpekļa šķidro un cieto, šķidro slāpekli, nevis vienatnē.

Izmanto

Šķidro slāpekli ir kompakta un viegli transportēt avots sauss slāpeklis gāze, jo nepieprasa spiediena maiņām. Turklāt tās spēju uzturēt temperatūru zem ūdens sasalšanas temperatūras ir ļoti noderīgi plašam lietojumu klāstam, galvenokārt kā open-cycle aukstumaģenta, tostarp:

noņemšanai, krioterapiju, nepievilcīgs vai potenciāli ļaundabīgu ādas veidojumu, piemēram, kārpas, aktīniskā keratoze:

lai saglabātu šūnu pie zemas temperatūras, laboratorijas darbs

jo cryogenics

lai pierādītu cryophorus uz ātro saldēšanu tvaicējot

kā rezerves slāpekļa avots hipoksisku gaisa ugunsgrēku novēršanas sistēmas

kā ļoti sauss slāpeklis gāze

pēc mērcēšanas, iesaldēšanu, un pārtikas produktu pārvadāšanai

lai kriogēnā saldēšana asiņu, dzimumšūnas (sperma un olšūna), un citi bioloģiskie paraugi un materiāli

ķirurģiska audu paraugus, lai saglabātu turpmākiem pētījumiem šim izgriezumu katalogam pievienotu

lai atvieglotu dzīvnieku ģenētisko resursu kriokonservēšanas

lai sasaldētu ūdeni un naftas caurules, lai strādātu par tiem gadījumiem, kad vārstam nav pieejama, lai bloķētu šķidruma plūsmu uz darba zonu; šī metode ir zināma kā kriogēnā izolācija

promession procesā, kādu veidu, kā atbrīvoties no mirušajiem

lai saglabātu cerības uz nākotni cryonic reanimatoloģija

lai shrink-weld mašīnas daļām kopā

kā dzesētājs

par CCD kameras astronomijā.

par augsta temperatūra turējās līdz temperatūrai, kas ir pietiekama, lai sasniegtu superconductivity

vakuuma sūknis, filtri un controlled-evaporation procesu ķīmijā.

lai palielinātu jutību, infrasarkano staru lādiņu mērķu meklēšanas, piemēram vadītāji raķetēm Strela 3

lai īslaicīgi samazinātu mehānisko komponentu iekārtas montāžas un ļautu uzlabot iejaukšanās der

datoru overclocking un galēji

kosmosa fona, simulācijas laikā kosmosa kuģa termiskais tests vakuuma kamerā

pārtikas sagatavošana, piemēram, padarot ultra-smooth saldējumu. [8] Sk. arī molekulārā gastronomija.

hermetizēšanas un inertizācija, tvertnes kontrolētā apjomā injicēšana ar šķidro slāpekli, kas tieši pirms aizzīmogošanas vai ierobežošana

kā kosmētikas jaunumu dodot dūmakainu, burbuļojot "katla efekts" ar dzērieniem. Sk. šķidro slāpekli kokteili.

kā enerģijas nesējs

zīmola cattle

Kulinārijas izmanto šķidro slāpekli

Skatīt arī: saldējuma Cryogenics §

Kulinārijas šķidrā slāpekļa ir minēts par 1890 baļļu elegantais Ices recepšu grāmatu autors misis Agnese Maršals, [14] bet ir bijis nodarbināts vairāk pēdējā laikā restorānos gatavojot saldētos desertos, piemēram, saldējumu, kurā var izveidot momentus pie galda, jo par ātrumu, kādā tas atdziest ēdiens. Atdzesēšanas ātrumu izraisa arī mazākām ledus kristāli, kas nodrošina desertu ar vieglāku tekstūru. Šis paņēmiens ir nodarbināti šefpavāra Hestona Blumenthal, kurš izmantojis to savā restorānā, "resno pīli, lai izveidotu saldētos ēdienus, piemēram, olu un bekona saldējums. Šķidro slāpekli, kas arī ir kļuvis populārs, gatavojot kokteiļus, jo to var izmantot, lai ātri atdzesētu brilles vai iesaldēt sastāvdaļām. Tas ir pievienots arī dzērienu, lai veidotu dūmakainu efektu, kas rodas kā sīki pilieni šķidrā slāpekļa saskare ar apkārtējo gaisu, ka tvaika kondensācijas ir sastopams.

Drošība

Aizpildot šķidro slāpekli Djūers no uzglabāšanas tvertne

Jo liquid-to-gas ekspansijas slāpekļa attiecība ir 1: 694, 20 °C (68 °F), ar milzīgu spēku, var tikt ģenerēts, ja ātri iztvaikoja šķidrais slāpeklis ir slēgtā telpā. Pēc incidenta janvārī 12, 2006 pēc Teksasas A & M universitāti, spiediena samazināšanas ierīcēm ar šķidrā slāpekļa tvertne tika traucēta un vēlāk noslēgtos. Rezultātā pēc spiediena tvertnes, uzkrājumi nav katastrofāli. Sprādziena spēks bija pietiekams, lai darbinātu kameras caur griestiem tieši virs tā, tūlīt sadauzīs dzelzsbetona siju un palaist zemāk, laboratorijas sienām 0.1 – 0.2 m pamati.

Tās ārkārtīgi zemās temperatūras dēļ, neuzmanīga apiešanās ar šķidru slāpekli, un jebkuru priekšmetu var izraisīt dzesēt ar aukstuma apdegumiem. Šajā gadījumā būtu jāizmanto īpašs cimdus, apstrādājot. Tomēr neliels šļaksts vai pat nedeg ādas plūda nekavējoties, jo insulates termiski gāzes iztvaikoja, kā zināmā mērā ļoti īsi pieskarties karsts elements ar slapju pirkstu. Ja šķidro slāpekli kopas jebkur, tas izdzīs smagi.

Kā šķidrs slāpeklis iztvaiko tā samazina skābekļa koncentrāciju gaisā un var darboties kā asphyxiant, īpaši norobežotās vietās. Slāpeklis ir bezkrāsains un aromāta, garšas un var radīt sensāciju vai asfiksijas bez iepriekšēja brīdinājuma.

Skābekļa sensoru reizēm tiek izmantoti drošības pasākumi, strādājot ar šķidro slāpekli, lai brīdinātu darbiniekus no gāzes noplūdes nonāks slēgtā telpā.

Kuģi ar šķidro slāpekli var saspiest skābekli no gaisa. Šķidrums kļūst arvien šāda kuģa, kas bagātināti ar skābekli (viršanas temperatūru 90 K; − 183 °C; − 298 °F) kā slāpekļa iztvaiko un var izraisīt vardarbīgu oksidācijas organisko materiālu.

Ar šķidro slāpekli var izraisīt smagus iekšējus bojājumus. Piemēram, 2012. gadā Anglijā jaunai sievietei pēc viņas vēderu, uzņemot kokteili ar šķidro slāpekli.

Ražošana

Galvenais raksts: gaisa separācija

Komerciāli ražo šķidro slāpekli no gaisa vai sašķidrinātu kriogēnās destilācijas liquefication no tīra slāpekļa, kas iegūts no gaisa, izmantojot spiedienu paceļamie adsorbciju. Gaisa kompresors tiek izmantots, lai saspiestu gaisu līdz augsta spiediena filtrēts; augstspiediena gāzes atdzesē līdz apkārtējās vides temperatūrai, un ļāva paplašināt zema spiediena. Paplašinās gaiss atdziest ļoti (ar Džoula – Tomsona kungs ietekme), un skābekļa, slāpekļa un argona posmos tiek atdalītas ar turpmāku paplašināšanos un destilāciju. Neliela apjoma ražošana, izmantojot šķidro slāpekli, ir viegli sasniegt šo principu. Var ražot šķidro slāpekli, kas paredzēta tiešai pārdošanai, vai šķidrā skābekļa ražošanas blakusprodukti, ko izmanto rūpniecības procesos, piemēram, tērauda ražošanā. Liquid-air augi ražo pēc pasūtījuma produkta tonnu diennaktī, sākta būvēt 1930 s, bet ļoti bieži pēc Otrā pasaules kara; lielā, modernā rūpnīcā var ražot 3000 tonnas dienā, šķidru gaisu produktiem.