Nitrogen lichid

Un rezervor de alimentare cu azot lichid pentru crioconservare

Se fierbe azot lichid într-un recipient în formă de cupă

Azot lichid la decantare

Azotul lichid ( azot lichid englezesc , LN sau LN ₂ ) este azot în stare agregată lichidă , sub presiune normală la 77 K (-196 ° C) fierbere . Lichidul limpede, incolor, are o densitate de 0,807 g / ml la punctul de fierbere și o vâscozitate de aproximativ 1,5 milipoise .

Azotul lichid este produs industrial în cantități mari împreună cu oxigenul lichid prin distilarea fracționată a aerului lichid . Izolat suficient de căldura ambientală, azotul lichid poate fi depozitat și transportat în așa-numitele vase de dewar . Temperatura este menținută la o valoare constantă de 77 K prin fierberea lentă a azotului, cu azot gazos care scapă. În funcție de dimensiunea și structura vaselor izolante, timpul maxim de depozitare poate fi între câteva ore și câteva săptămâni.

Azotul lichid poate fi ușor transformat în stare solidă plasându-l într-o cameră de vid cu o pompă rotativă cu palete . Azotul îngheață la o temperatură de 63 K (-210 ° C). Ca agent de răcire, azotul are o eficiență limitată, deoarece azotul lichid fierbe imediat la contactul cu obiecte mai calde, care izolează obiectul de azotul lichid printr-un strat de azot gazos. Acest efect este cunoscut sub numele de efect Leidenfrost și apare în toate situațiile în care un lichid este adus în contact cu un obiect care se află la o temperatură mult mai mare decât punctul de fierbere al lichidului respectiv. O răcire mai rapidă și mai bună poate fi realizată prin plasarea unui obiect într-un amestec de azot solid și lichid, mai degrabă decât în ​​azot lichid singur.

Aplicații

Azotul lichid este o sursă compactă și ușor de transportat de azot gazos. Este, de asemenea, util într-o gamă largă de aplicații, deoarece, ca agent frigorific, poate menține o temperatură mult sub punctul de îngheț al apei. Utilizări:

• În criogenie
• Pentru crioconservare și depozitare a sângelui , a celulelor din ou , a spermei și a altor celule, a probelor biologice și a materialelor
• Ca sursă de gaz azotat foarte uscat
• Pentru congelarea alimentelor pentru transport
• Ca agent de răcire pentru procesoare ( procesoare principale), GPU-uri (procesoare grafice) și alte componente electronice
• În crioterapie se îndepărtează leziunile inestetice sau patologice, precum verucile și cheratoza actinică
• Pentru răcirea supraconductoarelor la temperaturi ridicate la o temperatură scăzută care permite supraconductivitatea
• Ca agent de răcire pentru capcanele de gaz din pompele de vid și în evaporarea controlată în chimie
• Ca agent de răcire pentru a crește sensibilitatea senzorilor infraroșii
• Ca lichid de răcire pentru a micșora piesele mecanice în ingineria mecanică (vezi întinderea la rece ) pentru a permite o conexiune prin presare
• Pentru conectarea arborilor și rotorilor prin presare încrucișată

• Ca metodă de construcție în ingineria civilă, în care solul este solidificat prin înghețarea artificială a apei din sol (înghețarea solului )
• Pentru înghețarea țevilor pentru a crea o etanșare temporară într-o conductă
• Pentru prepararea înghețatei
• Pentru rezervoare de inertizare pentru a preveni explozii
• În conservarea crionică a oamenilor și a animalelor de companie în speranța de a le putea resuscita la un moment dat
• În așa-numita promisiune , o formă de înmormântare

Securitate

Mănuși de temperatură scăzută pentru lucrul cu gaze lichefiate

Datorită temperaturii sale scăzute, azotul lichid poate provoca degerături într-un timp foarte scurt dacă este utilizat neglijent . Puteți să vă scufundați mâna scurt în azot lichid, cu condiția să nu purtați conductori de căldură buni, cum ar fi inelele metalice, deoarece azotul care se evaporă pe piele formează un strat izolator de gaz ( efect Leidenfrost ). Dar dacă intrați în contact cu metal sau cu alți conductori de căldură, izolația este imediat întreruptă, ceea ce duce la degerături severe și moartea țesutului. Cuplajele rapide sunt, prin urmare, adesea utilizate pentru umplerea și transferul în siguranță.

La fel ca toate substanțele, azotul se extinde foarte mult atunci când fierbe. Volumul său crește cu un factor de 694 în timpul tranziției de la lichid la starea gazoasă la temperatura camerei, ceea ce poate declanșa forțe explozive. Într-un accident de la Universitatea Texas A&M , un tanc înfundat a eșuat, a explodat și a fost aruncat prin tavanul de deasupra tancului.

Azotul lichid poate fi transportat și depozitat în așa-numitele nave de dewar cu un perete dublu evacuat din sticlă sau oțel. Trebuie să fie întotdeauna posibil să se egalizeze presiunea cu atmosfera din jur. Azotul lichid trebuie manipulat numai de personal instruit. În trecut, au existat răni grave și chiar decese ca urmare a manipulării necorespunzătoare a azotului lichid, de exemplu atunci când azotul lichid, care a fost obținut pentru bucătăria moleculară , a fost transportat într-un balon termos bine închis.

Institutul Federal pentru evaluarea riscurilor (BfR) , de asemenea , a subliniat riscurile de sănătate asociate cu utilizarea azotului lichid , ca parte a „Dragon Breath“ tendința de alimente. În mai multe state federale germane, au fost raportate cazuri izolate în care, de exemplu, alimentele au fost congelate cu azot lichid la chioșcuri și apoi date consumatorilor în vrac pentru consum. În timpul consumului, azotul lichid asigură că respirația se condensează și cum ar trebui să arate „respirația de dragon”. BfR subliniază că frigul extrem poate duce la rănirea limbii sau a mucoasei bucale (cunoscută și sub denumirea de arsuri la congelator sau arsuri la rece ) sau deteriorarea dinților.

Când azotul lichid se evaporă și se amestecă cu aerul, concentrația de oxigen din aer scade . Acest lucru poate duce la lipsa de oxigen , în special în încăperile închise . Deoarece azotul este inodor, incolor și insipid, hipoxia se poate dezvolta neobservată . În ascensoare, autoturisme și camioane, azotul poate fi transportat numai în containere aprobate în acest scop.

Azotul lichid are un punct de fierbere mai scăzut (-196 ° C, 77 K) decât oxigenul (-183 ° C, 90 K), astfel încât oxigenul din aer să se poată condensa pe liniile de azot lichid și să reacționeze spontan cu materialul organic. Chiar și în recipiente deschise care conțin azot lichid, oxigenul din aer se poate condensa și picura în recipient. Azotul lichid din recipient este apoi din ce în ce mai contaminat cu oxigen lichid . Dacă este utilizat mai târziu, acest amestec poate duce la oxidare severă și chiar explozie, mai ales dacă intră în contact cu materiale organice. Oxigenul lichid are o culoare albăstrui palidă într-un strat gros, astfel încât o culoare albăstruie a azotului lichid într-un dewar poate indica faptul că oxigenul s-a condensat deja. În forma sa pură, azotul lichid este incolor și transparent.

cheltuieli

Prețul azotului lichid depinde de prețul energiei și de distanța până la locurile de producție relevante. În zonele industrializate este de ordinul a 10-50 de cenți pe litru. Cantitățile mici și livrarea către locații îndepărtate pot fi mult mai scumpe.

Vezi si

• Răcirea procesorului
• Superconductivitate

Link-uri web

• LP - experimente cu azot lichid: înghețarea materialelor - text, schiță, videoclipuri
• Video din culise - Cum se folosește azotul lichid în restaurante pentru gătit și pentru cocktailuri

Dovezi individuale

1. ↑ Științe criogenice europene Advanced Advanced Cryogenics School Partea 16 Accesat la 7 ianuarie 2017
2. ^ W. Umrath: Baie de răcire pentru înghețarea rapidă la microscopie electronică . În: Jurnalul de microscopie . bandă 101 , nr. 1 , 1974, p. 103-105 . 
3. ↑ Scott Wainner, Robert Richmond: The Book of Overclocking: Tweak Your PC to Unleash Power . No Starch Press, 2003, ISBN 188641176X , p. 44.
4. ^ Broșură din Lüderbach. Accesat la 9 ianuarie 2017
5. ↑ Inghetata de laborator ( Memento al originalului din 15 aprilie 2016 în Internet Archive ) Info: Arhiva link - ul a fost introdus în mod automat și nu a fost încă verificată. Vă rugăm să verificați linkul original și arhivă conform instrucțiunilor și apoi eliminați această notificare. de Patricia Schäfer pe ZDF heute - în Europa la 10 august 2015, accesat la 15 aprilie 2016  @ 1@ 2Șablon: Webachiv / IABot / www.zdf.de
6. ↑ Broșură de la Messer Griesheim ( memento al originalului din 09 ianuarie 2017 în Internet Archive ) Info: Arhiva link - ul a fost introdus în mod automat și nu a fost încă verificată. Vă rugăm să verificați linkul original și arhivă conform instrucțiunilor și apoi eliminați această notificare. Adus pe 9 ianuarie 2017 @ 1@ 2Șablon: Webachiv / IABot / www.messer.de
7. ↑ Informații specifice azotului lichid . Universitatea din Florida. Adus pe 29 august 2013.
8. ↑ Brent S. Mattox: Investigative Report on Chemistry 301A Cylinder Explosion (retipărire; PDF; 9,7 MB) Texas A&M University. Arhivat din original la 30 aprilie 2014. Informații: linkul de arhivă a fost inserat automat și încă nu a fost verificat. Vă rugăm să verificați linkul original și arhivă conform instrucțiunilor și apoi eliminați această notificare. Adus pe 29 decembrie 2010. @ 1@ 2Șablon: Webachiv / IABot / ucih.ucdavis.edu
9. ↑ Institutul Federal pentru Evaluarea Riscurilor: tendința alimentară „Dragon Breath”: gustare răcită - gură „arsă”. În: Institutul Federal pentru Evaluarea Riscurilor. 25 noiembrie 2020, accesat la 3 februarie 2021 . 
10. ^ British Compressed Gases Association (2000) BCGA Code of Practice CP30. Utilizarea în condiții de siguranță a azotului lichid rezistă până la 50 de litri. ISSN  0260-4809 . [1]
11. ^ Prețul azotului lichid . În: The Physics Factbook . 2007. Adus pe 29 august 2008.