Θερμοκρασία υγρού αζώτου και γεγονότα

Το υγρό άζωτο είναι πολύ κρύο! Σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση, το υγρό άζωτο βράζει σε αέριο άζωτο. Μοιάζει ακόμη και με βραστό νερό, μόνο που περιβάλλεται από ένα σύννεφο υδρατμών. Ακολουθεί μια ματιά στη θερμοκρασία του υγρού αζώτου, τα γεγονότα και τις χρήσεις του υγρού αζώτου, καθώς και πληροφορίες για την ασφάλεια.

Πόσο κρύο είναι το υγρό άζωτο;

Η θερμοκρασία του υγρού αζώτου είναι −195,79 °C (77 K, −320 °F). Αυτό είναι το σημείο βρασμού του αζώτου. Ωστόσο, το άζωτο μπορεί να υπάρχει ως υγρό μεταξύ 63 K και 77,2 K (-346°F και -320,44°F). Κάτω από αυτή τη θερμοκρασία, το άζωτο σχηματίζει ένα στερεό, ενώ πάνω από το σημείο βρασμού του, το άζωτο υπάρχει ως αέριο.

Στοιχεία για το υγρό άζωτο

Ακολουθούν μερικά ενδιαφέροντα στοιχεία για το υγρό άζωτο:

Το υγρό άζωτο είναι διατομικό άζωτο, N₂ . Για αυτόν τον λόγο, συχνά ονομάζεται LN₂ .
Το υγρό άζωτο είναι άχρωμο, άοσμο, άοσμο και μη τοξικό.
Το υγρό άζωτο μοιάζει πολύ με βραστό νερό.
Το υγρό άζωτο έχει χαμηλό ιξώδες. Με άλλα λόγια, ρέει εύκολα.
Οι Πολωνοί φυσικοί Zygmunt Wróblewski και Karol Olszewski ήταν οι πρώτοι που ρευστοποίησαν το άζωτο στις 15 Απριλίου 1883.
Το υγρό άζωτο παράγεται με κλασματική απόσταξη υγρού αέρα.

Χρήσεις υγρού αζώτου

Το υγρό άζωτο έχει πολλές χρήσεις:

Επιστημονικά έργα, όπως η επίδειξη του φαινομένου Leidenfrost, η παρασκευή παγωτού υγρού αζώτου, η δημιουργία ομίχλης και τα λουλούδια που παγώνουν με λάμψη
Κατάψυξη τροφίμων για αποθήκευση και μεταφορά
Προστασία δειγμάτων από έκθεση σε οξυγόνο
Ως πηγή ξηρού αερίου αζώτου
Κατάλληλη επωνυμία ζώων
Μοριακή γαστρονομία
Ψυκτικά υλικά για ευκολότερη θραύση ή μηχανική επεξεργασία τους
Διατήρηση βιολογικών δειγμάτων
Υπεραγωγοί ψύξης, αντλίες κενού και άλλος εξοπλισμός
Κρυοθεραπεία, όπως αφαίρεση κονδυλωμάτων
Γρήγορη κατάψυξη νερού σε σωλήνες για υδραυλικές εγκαταστάσεις
Καταστολή πυρκαγιάς
Συγκόλληση με συρρίκνωση

Κίνδυνοι υγρού αζώτου

Το άζωτο δεν είναι τοξικό, αλλά το υγρό άζωτο ενέχει ορισμένους κινδύνους για την υγεία και την ασφάλεια. Μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα, ενέχει κίνδυνο ασφυξίας και μπορεί να προκαλέσει σκάσιμο των δοχείων.

Το υγρό άζωτο είναι ένα κρυογονικό υγρό. Έτσι, μπορεί να παγώσει αμέσως ζωντανό ιστό. Όμως, αυτός ο κίνδυνος μειώνεται κάπως από το φαινόμενο Leidenfrost. Δεδομένου ότι το υγρό άζωτο είναι υγρό που βράζει, τα σταγονίδια περιβάλλονται από μονωτικό ατμό. Τα σοβαρά και δυνητικά θανατηφόρα κρυοπαγήματα συνήθως προκαλούνται από την κατάποση υγρού αζώτου ή από ακραίες διαρροές. Το παγωτό υγρού αζώτου είναι ασφαλές γιατί το άζωτο βράζει και δεν είναι συστατικό. Από την άλλη πλευρά, τα κοκτέιλ υγρού αζώτου αποτελούν κίνδυνο.
Η συγκέντρωση αζώτου στον αέρα αυξάνεται καθώς το υγρό βράζει σε αέριο. Το κρύο αέριο είναι βαρύτερο από τον αέρα και βυθίζεται στο κάτω μέρος ενός δωματίου. Καθώς το αέριο θερμαίνεται, γίνεται ελαφρύτερο από τον αέρα και ανεβαίνει. Τελικά, το άζωτο αναμιγνύεται στον αέρα, μειώνοντας το ποσοστό του οξυγόνου. Έτσι, ο κίνδυνος ασφυξίας εξαρτάται από τη θέση σε ένα δωμάτιο και από το αν είναι κλειστό ή όχι. Επειδή το άζωτο είναι άοσμο, άχρωμο και άοσμο, μπορεί να συμβεί ασφυξία με ελάχιστη ή καθόλου προειδοποίηση.
Ομοίως, καθώς το άζωτο βράζει σε ένα αέριο, η ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται σημαντικά. Σε θερμοκρασία δωματίου, η αναλογία διαστολής υγρού προς αέριο του αζώτου είναι 1:694. Αυτό δεν είναι μεγάλο πρόβλημα σε μεγάλο χώρο, αλλά σπάει εύκολα τα δοχεία. Αυτός είναι ο λόγος που χρησιμοποιείτε ένα δοχείο που ονομάζεται dewar για την αποθήκευση και τη μεταφορά υγρού αζώτου και άλλων κρυογονικών αερίων. Ένα dewar επιτρέπει την απελευθέρωση της πίεσης. Ποτέ αποθηκεύστε υγρό άζωτο σε σφραγισμένο δοχείο.
Επειδή είναι τόσο κρύο, το υγρό άζωτο μπορεί να υγροποιήσει το οξυγόνο από τον αέρα. Το οξυγόνο μπορεί να συσσωρευτεί γύρω από ένα δοχείο υγρού αζώτου, οδηγώντας σε οξείδωση των υλικών. Οι οργανικές ουσίες μπορεί να οξειδωθούν βίαια.

Ασφάλεια

Μην περικλείετε υγρό άζωτο σε σφραγισμένα δοχεία. Φοράτε κατάλληλο ρουχισμό και προστατευτικό εξοπλισμό. Φοράτε μακρύ παντελόνι και είτε εργαστηριακό παλτό ή πουκάμισο με μακριά μανίκια, μονωτικά γάντια, προστασία ματιών και παπούτσια με καλυμμένα δάχτυλα. Εργάζεστε με υγρό άζωτο μόνο σε καλά αεριζόμενο χώρο και προσέχετε για σημάδια υποξίας. Η ασφυξία προκαλεί γρήγορη αναπνοή, κόπωση, ναυτία, εσφαλμένη κρίση και έμετο. Αυτά τα συμπτώματα μπορεί να οδηγήσουν σε απώλεια των αισθήσεων και θάνατο. Το υγρό άζωτο είναι ένα κοινό και χρήσιμο κρυογονικό αέριο, αλλά η αποθήκευση και η χρήση του απαιτεί προσοχή.

Αναφορές

Almqvist, Ebbe (2003). Ιστορία των βιομηχανικών αερίων . Πηδών. ISBN 0306472775.
Υπηρεσίες Υγείας και Ασφάλειας, Birkbeck. Υγρό Άζωτο – Κώδικας Πρακτικής Χειρισμού. Πανεπιστήμιο του Λονδίνου.
Henshaw, D. G.; Hurst, D. G.; Pope, N. K. (1953). «Δομή υγρού αζώτου, οξυγόνου και αργού με περίθλαση νετρονίων». Φυσική ανασκόπηση . 92 (5):1229–1234. doi:10.1103/PhysRev.92.1229
Wallop, Harry (9 Οκτωβρίου 2012). «Η σκοτεινή πλευρά των κοκτέιλ υγρού αζώτου». The Daily Telegraph . Telegraph Media Group.