при какой температуре застывает азот
Жидкий азот
Жидкий азот.
Жидкий азот – бесцветная прозрачная жидкость, без запаха. Является одним из четырёх агрегатных состояний азота. Имеет температуру кипения 77,35 К (-195,8 о С).
Жидкий азот, свойства, характеристики и температура жидкого азота:
Жидкий азот имеет температуру кипения 77,35 К (-195,8 о С) при давлении 101,3 кПа и удельный объем 1,239 дм 3 /кг при той же температуре и давлении, т.е. при температуре 77,35 К и давлении 101,3 кПа.
Жидкий азот обладает удельной плотностью 0,808 г/см³.
Жидкий азот не взрывоопасен и не ядовит.
По физико-химическим показателям жидкий азот (а также газообразный азот) в соответствии с ГОСТ 9293-74 (ИСО 2435-73) должен соответствовать следующим нормам:
Жидкий азот хранят в специальных сосудах Дьюара с вакуумной изоляцией открытого типа или криогенных ёмкостях под давлением.
Жидкий азот – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обмораживание кожи и поражение слизистой оболочки глаз. При отборе проб жидкого азота необходимо работать в защитных очках.
Накопление газообразного азота вызывает явление кислородной недостаточности и удушья. Содержание кислорода в воздухе рабочей зоны должно быть не менее 19% (по объему).
При повышении в жидком азоте содержания кислорода до 30% (по объему) (например, в результате испарения жидкого азота) возможно образование пожаро-, взрывоопасных смесей с органическими веществами. Поэтому в ваннах или других открытых сосудах, предназначенных для проведения работ в среде жидкого азота, присутствие масел, органических растворителей и других пожаро-, взрывоопасных веществ недопустимо.
Перед использованием и проведением работ с применением жидкого азота должна проводиться проверка содержания в нем кислорода.
Слив жидкого азота должен проводиться в специально отведенных местах, не имеющих покрытий из асфальта, дерева или других органических материалов. ( см. ГОСТ 9293-74 (ИСО 2435-73) ).
Впервые жидкий азот получен Раулем Пикте.
Применение жидкого азота:
Жидкий азот используется в различных отраслях народного хозяйства и быту:
– при глубокой заморозке различных материалов, в том числе органических ;
– для охлаждения различного оборудования и техники;
– в медицине для хранения клеток, органов и тканей при помощи криоконсервации,
для криодеструкции (разрушения пораженных участков тканей и органов), например, для удаления бородавок, папиллом и патологических тканей, для проведения косметических процедур «криованна» и «криомассаж» (воздействие холодом на кожу);
– для проведения различных научных исследований в научно-исследовательских лабораториях, учебных заведениях и организациях.
Жидкий азот. Свойства жидкого азота. Применение жидкого азота
Азот – основная составляющая атмосферы. Однако, элемент бывает не только газообразным. При сгущении азот превращается в жидкость. Она не имеет цвета и запаха.
Для получения одного литра жидкого азота требуется 700 литров газа. Благо, в атмосфере его почти 80%. Есть из чего делать субстанцию, нашедшую применение в медицине, кулинарии, сфере фокусов. Итак, герой статьи – жидкий азот. Начнем знакомство с его свойств.
Физические и химические свойства жидкого азота
Температура жидкого азота может быть разной. Но, хранят вещество при минус 200-от градусах Цельсия и ниже. При минус 195-ти жидкость закипает. При комнатной температуре вещество испаряется, переходя обратно в газ.
Чтобы поддерживать низкую температуру азота, его помещают в сосудах Дьюара. Они похожи на большие термосы, сохраняют содержимое нагретым или охлажденным за счет хорошей теплоизоляции. Объем агрегатов – от 6-ти до 40-ка литров. Если нужны меньшие количества жидкости, пользуются обычным термосом.
Жидкий азот купить бывает нужно постановщикам кинотрюков. В фильмах частенько промелькивают сцены мгновенной заморозки крупных объектов. Однако, в реальных условиях подводит малая теплоемкость вещества.
На заморозку цветка и то уходит около 20-30-ти секунд. Если же нужно разрушить, к примеру, замок на двери, придется потратить столько же минут. В кино же засовы замораживают и раскалывают в считанные мгновения.
Если тело объемно, его охлаждение проходит не только долго, но и неравномерно. Поэтому, проблематично внедрение криозаморозки животных и людей. Это еще один сюжет для фильмов и заманчивая идея для ученых и неизлечимо больных. Человек готов пробыть в состоянии анабиоза десятилетия, дабы вернутся к жизни лишь тогда, когда с его недугом научатся бороться.
Азот – греческое слово переводится как «безжизненный». Название связано не с низкими температурами хранения вещества, а отсутствием у него цвета, запаха и реакций с другими элементами. В частности, жидкий азот не поддерживает горение. Взаимодействие с кислородом может состояться только при температуре в тысячи градусов.
Сложность, а в большинстве случаев невозможность реакций с жидким азотом поддерживается его устойчивостью к взрывам. Инертность вещества выражается и в нетоксичности. Поэтому, добыча жидкого азота – производство не опасное. Единственное, что грозит специалистам – обморожение. Чтобы извлечь азот из атмосферы и сгустить нужны низкие температуры. Нюансы процесса, далее.
Добыча жидкого азота
Где купить жидкий азот? Можно приобрести у производителя. Существуют специальные азотодобывающие станции. Предприятия оснащены мощными компрессорами. Они захватывают атмосферный воздух и подают его в детандер. Действие этого агрегата противоположно работе компрессора.
В детандере воздух перемещает поршни, охлаждаясь при этом. В ректификационных колонках температуру доводят до минус 183-х градусов Цельсия.
Это показатель сжижения кислорода. На него приходятся почти все 20% воздуха, не занятые азотом. Остается слить жидкость и опустить температуру еще ниже, чтобы агрегатное состояние сменил уже сам азот.
Ожог жидким азотом
Из детандеров жидкий азот сливают в сосуды Дьюара. В них жидкость хранится до 35-ти суток. Если по близости нет производства, купить продукт можно на кислородной станции. Там предлагают большие объемы сжиженного газа.
Но, есть фирмы, торгующие емкостями от 5-ти литров. Такие приобретают, к примеру, косметические салоны. Зачем жидкий азот нужен им и где пригождается еще, расскажем в следующей главе.
Применение жидкого азота
Салоны красоты медицинские центры предлагают удаление бородавок жидким азотом. Вещество вызывает деструкцию, то есть разрушение и гибель тканей. К ней приводит направленное воздействие на образование в течение примерно 30-ти секунд.
Удаление жидким азотом сродни прижиганию, только к коже подносят не раскаленный металл, а ватный аппликатор. Его предварительно помещают в емкость со сжиженным газом. Так может быть удалена и папиллома. Жидкий азот испаряется с аппликатора через 15-20 секунд. Поэтому, в термос палочку с ватной головкой опускают 2-3 раза.
Убирают кожные образования, не просто прикасаясь к ним, а слегка надавливая. Так прижигание жидким азотом проходит быстрее и эффективнее. На достижение результата указывает белый цвет бородавки и венчика в 1 миллиметр близ нее. Важно, чтобы ореол не был шире, ведь там уже здоровые ткани.
Заморозку рекомендуют и при диагнозе эрозия. Жидким азотом ее прижигают быстро и безболезненно для женщины. Не секрет, что охлажденные ткани нечувствительны, нейронные связи нарушаются. Привлекательно и быстрое заживление. Оно снижает риск рецидива.
Лечение жидким азотом связано не только с умерщвлением тканей. Кратковременное воздействие приводит лишь к сужению сосудов. Как только 10-15 секунд холода минуют, они вновь расширяются. Это укрепляет стенки сосудов, избавляет от так называемых звездочек. После жидкого азота снижается риск тромбоза. Медики называют процедуру криомассажем.
Нужен жидкий азот в аптеке? Есть такие предложения. Нередко запасы газа имеются и у пожарных. Газ позволяет потушить пламя, не нанеся урон имуществу. Вода его заливает, пена въедается в поверхности. Азот же попросту вытесняет кислород, делая горение невозможным.
Помните, что в 1 литре сжиженного газа 700 обычных литров? Быстро расширяясь при повышенных температурах, жидкий азот образует над пожарищем своеобразную подушку. Пламя исчезает моментально. Минус метода – дороговизна.
Цена на жидкий азот не смущает кондитеров. Еще в начале 20-го века англичанка Агнесс Маршалл рекламировала мороженое, сделанное с помощью новой технологии. Тогда ее называли воздействием жидким воздухом. По факту же, пользовались именно азотом. Агнесс приглашала гостей, предлагала им смешать молоко, фрукты, выбранные ингредиенты.
Потом, в каждую пиалу помещали по нескольку капель сжиженного газа и перемешивали содержимое. Получалось мороженое, за которое знать готова была платить большие деньги. Любители экзотики раскошеливаются и сейчас. Есть целые сети ресторанов, предлагающие блюда, сделанные с помощью жидкого азота.
Жидкий азот – отзывы
Отзывы о ледяной жидкости неоднозначны. О фильмах уже говорилось. Киношные сюжеты вводят людей в заблуждение и те дивятся, почему у них не получаются увиденные на экране трюки. В сфере косметологии и медицине эффект от процедур нередко зависит от типа кожи. Бывают аллергические реакции, шелушения.
Резкая заморозка, к примеру, негативно влияет на иссушенные покровы. Исключительно положительные отзывы, пожалуй, касаются лишь сферы пожаротушения.
Здесь жидкий азот не приводит к негативным последствиям. Особых нареканий нет и на питание. Единственная оговорка – ледяная пища разрушает эмаль зубов. Но, это «заслуга» не сжиженного газа, а лишь температуры.
Свойства жидкого азота
| Марка азота / состав | ||||||
| Особой чистоты (ОСЧ) | Повышенной чистоты | Технический | ||||
| 1-й сорт | 2-й сорт | 1-й сорт | 2-й сорт | 1-й сорт | 2-й сорт | |
| Объемная доля азота, %, не менее | 99,999 | 99,996 | 99,99 | 99,95 | 99,6 | 99,0 |
| Объемная доля кислорода, %, не более | 0,0005 | 0,001 | 0,001 | 0,05 | 0,4 | 1,0 |
Таблица 2. Давление насыщенных паров азота при температурах 20-126К
Таблица 3. Плотность жидкого азота в диапазоне температур 63-126К
| Т, К | ρ, кг/м3 |
| 63,15 | 868,1 |
| 70 | 839,6 |
| 77,35 | 807,8 |
| 80 | 795,5 |
| 90 | 746,3 |
| 100 | 690,6 |
| 110 | 622,7 |
| 120 | 524,1 |
| 126,25 | 295,2 |
Таблица 4. Приблизительный расход жидкого азота на охлаждение некоторых металлов
| Хладагент | Температурный интервал охлаждения металла, К | Расход хладагента, л на 1 кг металла | ||
| Алюминий | Нержавеющая сталь | Медь | ||
| При использовании теплоты парообразования | ||||
| Жидкий азот | 300 до 77 | 1,0 | 0,53 | 0,46 |
| При использовании теплоты парообразования и теплоемкости пара | ||||
| Жидкий азот | 300 до 77 | 0,64 | 0,34 | 0,29 |
Таблица 5. Основные физические свойства жидкого азота
125367, г.Москва,
Полесский проезд, д. 14а
При какой температуре застывает азот
У этого термина существуют и другие значения, см. Сжиженный газ.
Жидкий азот – прозрачная жидкость. Является одним из четырёх агрегатных состояний азота. Жидкий азот обладает удельной плотностью 0,808 г/см³ и имеет точку кипения 77,4 K (−195,75 °C). Не взрывоопасен и не ядовит. Впервые получен Раулем Пикте.
Хранение[править | править код]
Заполнение сосуда Дьюара жидким азотом из бака
Литр жидкого азота, испаряясь и нагреваясь до 20 °C, образует примерно 700 литров газа. По этой причине жидкий азот хранят в специальных сосудах Дьюара с вакуумной изоляцией открытого типа или криогенных ёмкостях под давлением.
Использование[править | править код]
У жидкого азота немало сфер применения.
В технике и на производстве:
Жидкий азот в массовой культуре[править | править код]
Мгновенная заморозка крупных объектов[править | править код]
Жидкий азот нередко демонстрируется в кинофильмах («Терминатор 2: Судный день», «Куб Ноль») в качестве вещества, способного мгновенно заморозить достаточно крупные объекты. Это широко распространённая ошибка. Даже для замораживания цветка необходимо достаточно продолжительное время. Это связано отчасти с весьма низкой теплоёмкостью азота. По этой же причине весьма затруднительно охлаждать, скажем, замки́ до −196 °C и раскалывать их одним ударом, согласно одной из серий «Разрушителей Легенд» для этого требуется 25 минут. Однако на примере “Терминатора 2. Судный день” нельзя однозначно сказать, что это невозможно, так как неизвестен материал (его характеристики), из которого изготовлен терминатор.
Заморозка жидким азотом живых организмов[править | править код]
Заморозка жидким азотом живых организмов (главным образом млекопитающих) с возможностью последующей их разморозки проблематична. Проблема заключается в невозможности заморозить (и разморозить) организм достаточно быстро, чтобы неоднородность заморозки не сказалась на его жизненных функциях. Главным образом происходит обширное повреждение тканей кристаллами замёрзшей воды. Даже если остановить сердцебиение на момент заморозки и заморозить живое существо без повреждений, его разморозка представляет собой достаточно длительный процесс, проходящий от поверхности внутрь тела. К моменту полной разморозки внутренней области тела, наружные ткани успевают отмереть. Поэтому заморозка и последующая разморозка с сохранением жизни возможна только с относительно небольшими по размерам живыми организмами. Некоторые насекомые используют заморозку своего тела на зимнее время.
Станислав Лем, фантазируя на эту тему в книге «Фиаско», придумал экстренную систему заморозки азотом, в которой шланг с азотом, выбивая зубы, вонзался в рот астронавта и внутрь его подавался обильный поток азота.
Но тем не менее заморозка людей после их смерти осуществляется несколькими крионическими компаниями, как в России, так и за рубежом.
См. также[править | править код]
Ссылки[править | править код]
Примечания[править | править код]
| / | ||||||
| () | ||||||
| 1- | 2- | 1- | 2- | 1- | 2- | |
| , %, | 99,999 | 99,996 | 99,99 | 99,95 | 99,6 | 99,0 |
| , %, | 0,0005 | 0,001 | 0,001 | 0,05 | 0,4 | 1,0 |
| , | p, | , | p, |
| 20,0 | 1,44×10-10 | 63,15* | 0,0125* |
| 21,2 | 1,47×10-10 | 64 | 0,0146 |
| 21,6 | 3,06×10-10 | 66 | 0,0206 |
| 22,0 | 6,13×10-10 | 68 | 0,0285 |
| 22,5 | 1,59×10-9 | 70 | 0,0386 |
| 23,0 | 3,33×10-9 | 72 | 0,0513 |
| 24,0 | 1,73×10-8 | 74 | 0,0670 |
| 25,0 | 6,66×10-8 | 76 | 0,0762 |
| 26,0 | 2,53×10-7 | 77,36** | 0,1013** |
| 26,4 | 4,26×10-7 | 80 | 0,1371 |
| 30,0 | 3,94×10-5 | 82 | 0,1697 |
| 37,4 | 1,17×10-2 | 84 | 0,2079 |
| 40,0 | 6,39×10-2 | 86 | 0,2520 |
| 43,5 | 1,40×10-1 | 88 | 0,3028 |
| 49,6 | 3,49 | 90 | 0,3608 |
| 52,0 | 7,59 | 92 | 0,4265 |
| 54,0 | 13,59 | 94 | 0,5006 |
| 56,0 | 23,46 | 96 | 0,5836 |
| 58,0 | 39,19 | 98 | 0,6761 |
| 60,0 | 69,92 | 100 | 0,7788 |
| 62,0 | 98,11 | 102 | 0,8923 |
| 104 | 1,0172 | ||
| 106 | 1,1541 | ||
| 108 | 1,3038 | ||
| 110 | 1,4669 | ||
| 116 | 2,0442 | ||
| 120 | 2,5114 | ||
| 124 | 3,0564 | ||
| 126,2 *** | 3,4000*** |
| , | ρ, /3 |
| 63,15 | 868,1 |
| 70 | 839,6 |
| 77,35 | 807,8 |
| 80 | 795,5 |
| 90 | 746,3 |
| 100 | 690,6 |
| 110 | 622,7 |
| 120 | 524,1 |
| 126,25 | 295,2 |
,
Жидкое состояние азота
Демонстрация жидкого азота на заводе Freeside в Атланте, штат Джорджия, во время конференции Online News Association в 2013 году
Студенты готовятся домашнее мороженое с жидким азотом.
Физические свойства
Работа с
Использование
Кулинарное использование жидкого азота
История
Безопасность
Заполнение жидкого азота Dewar из резервуара для хранения
Так как степень расширения жидкости и газа азота составляет 1: 694 при 20 ° C (68 ° F), может возникнуть огромное усилие, если жидкий азот испаряется в замкнутом пространстве. Во время инцидента 12 января 2006 г. в Техасском университете A&M устройства для сброса давления в резервуаре с жидким азотом вышли из строя и позднее были закрыты. В результате последующего повышения давления резервуар катастрофически вышел из строя. Сила взрыва была достаточной, чтобы пробить резервуар через потолок непосредственно над ним, разбить железобетонную балку непосредственно под ним и оторвать стены лаборатории на 0,1-0,2 м от фундамента.
Датчики кислорода иногда используются в качестве меры предосторожности при работе с жидким азотом для предупреждения рабочих о газе разливается в замкнутом пространстве.
Сосуды, содержащие жидкий азот, могут конденсировать кислород из воздуха. Жидкость в таком сосуде становится все более обогащенной кислородом (точка кипения 90 K; −183 ° C; −298 ° F) по мере испарения азота, что может вызвать сильное окисление органического материала.
Проглатывание жидкости азот может вызвать серьезные внутренние повреждения из-за замерзания тканей, которые контактируют с ним, и из-за объема газообразного азота, выделяемого при нагревании жидкости теплом тела. В 1997 году студент-физик, продемонстрировавший эффект Лейденфроста, подержав во рту жидкий азот, случайно проглотил вещество, что привело к травмам, близким к смертельному. По-видимому, это был первый случай употребления жидкого азота в медицинской литературе. В 2012 году молодой женщине в Англии удалили желудок после того, как она проглотила коктейль, приготовленный из жидкого азота.
Производство
См. также
Ссылки
Он непригоден для дыхания, не имеет запаха и цвета, не вступает в реакции со щелочными веществами и не поддерживает процесс горения. При этом окружающий воздух состоит как минимум на две трети именно из него. Знакомьтесь: его величество Азот!
Первооткрыватели
У азота нет конкретного ученого, который считался бы первооткрывателем этого элемента. Точнее есть, но несколько. Выяснить, кому именно принадлежат лавры открытия, сейчас уже невозможно.
1772 год – важный год для химического элемента. Сразу четверо ученых вплотную приблизились к открытию азота. Это и британский химик Генри Кавендиш, и первооткрыватель кислорода Джозеф Пристли, и шведский химик-фармацевт Карл Шееле, и шотландский химик Даниэль Резерфорд. Все они в одно и то же время проводили различные исследования и эксперименты с газами. Эти люди близко подошли к открытию нового химического элемента. Но выделить кого-то из них в качестве однозначного первооткрывателя нельзя.
Что такое азот?
Азот – химический элемент 15 группы второго периода таблицы Менделеева под атомным номером 7. Самый распространенный газ в составе атмосферы. У него нет цвета, вкуса и запаха. Обозначается латинским символом N. Название «азот» происходит от греческого azoos – безжизненный.
Агрегатные состояния
Азот может существовать в трех видах: твердом, жидком и газообразном. В твердом состоянии он имеет вид ярко-белых кристаллов больших размеров. Температура азота в твердом виде составляет 209,86 °C.
В газообразном состоянии представлена большая часть азота на планете Земля. Это двухатомный газ, не ощутимый для человека. У него нет цвета, запаха, вкуса. Он безопасен в плане возгораний, т. к. не участвует в процессе горения. Химически инертен. Для промышленности азот в газообразном состоянии незаменим при получении аммиака и наполнении камер шин шасси в летательных аппаратах.
В жидкое состояние азот переходит при сгущении газа. Процесс неэкономный. Так, чтобы получить один литр жидкого азота, требуется использовать более 700 литров газа. Температура жидкого азота – 196 градусов. Но тут есть один интересный момент: если при такой температуре поместить азот в вакуум, он перейдет в твердое состояние.
Жидкий азот: интересные свойства и применение
В жидком состоянии азот выделяет колоссальное количество холода, что объясняет интерес к этому агрегатному состоянию вещества.
Температура жидкого азота низкая, 196 градусов, поэтому хранить его требуется в специальных резервуарах – сосудах Дьюара. Внешне они напоминают большие термосы с двойными стенками, между стенками – вакуум. Благодаря такому устройству сосуды обладают хорошей теплоизоляцией, однако далеко не идеальной. Поэтому вечно хранить в себе азот в жидком состоянии сосуды Дьюара не могут. Максимально задержать процесс испарения они способны на несколько недель.
Низкая температура жидкого азота позволяет использовать этот элемент в различных отраслях промышленности: пищевой, металлургической, нефтехимической. Популярен жидкий азот в эстетической косметологии: с его помощью удаляют бородавки, родинки, гемангиомы. В кулинарии с его применением можно быстро охладить продукты и сделать потрясающе красивое мороженое. В электронике жидкий азот помогает предотвратить окисление в процессе производства полупроводников. Его используют и при тушении пожаров и при постановке трюков в кино.
Азотные моря и озера – реальность
Однако не на Земле. У планеты Сатурн есть спутник под названием Титан. Благодаря особым климатическим условиям на его поверхности азот не испаряется, как на нашей планете, а находится в твердом и жидком состояниях. Космический зонд «Кассини» констатировал недавно интересный факт: на Титане, в северной его части, идет процесс таяния ледников из твердого азота. В результате образуются многочисленные моря и озера, полностью состоящие из жидкого азота.
Крионика – наука будущего или шарлатанство?
Экстремально низкая температура жидкого азота дала жизнь разделу медицины под названием «крионика». Эта технология представляет собой изучение процесса замораживания людей и животных посредством глубокого охлаждения. Есть огромное количество как сторонников, так и противников данной методики. Противники, в первую очередь, опираются на тот факт, что невозможно заморозить человека или животное настолько быстро, чтобы не повредить жизненные функции. Процесс заморозки занимает время. Чем крупнее объект, тем больше времени требуется. В результате такого неоднородного «замерзания» внутренние ткани повреждаются кристаллами замерзшей воды – организм гибнет.
Сторонники данной методики не сдаются, уповая на то, что в дальнейшем удастся решить эту проблему. Так, человечество сделает огромный шаг вперед. На данный момент свыше 70 ученых мира подписали открытое письмо в защиту крионики. Популярность в массах этого подхода медленно, но растет. Метод дорогой, идет вразрез с традиционными представлениями о погребении умерших и однозначно не проработан, но в мире процессу «замораживания» подверглись уже более 2000 человек. К слову, самый первый пациент, ученый Джеймс Бэдфорд, заморожен уже более 50 лет. Что касается нашей страны то у нас крионированы 55 человек и больше 20 животных. Кто знает, возможно, спустя десятки или даже сотни лет они станут первыми “воскресшими” на планете Земля.