Πώς μπορούν να υγροποιηθούν τα αέρια;
1. Θερμοκρασία:
* μείωση της θερμοκρασίας: Τα μόρια αερίου έχουν υψηλή κινητική ενέργεια, προκαλώντας τους να κινούνται γρήγορα και να παραμείνουν μακριά. Η μείωση της θερμοκρασίας μειώνει αυτήν την κινητική ενέργεια, προκαλώντας την επιβράδυνση των μορίων και την κίνηση πιο κοντά.
* Φτάνοντας στην κρίσιμη θερμοκρασία: Κάθε αέριο έχει κρίσιμη θερμοκρασία, πάνω από την οποία δεν μπορεί να υγροποιηθεί, ανεξάρτητα από το πόση πίεση εφαρμόζεται.
2. Πίεση:
* Αύξηση της πίεσης: Η συμπίεση του αερίου αναγκάζει τα μόρια πιο κοντά, αυξάνοντας τις διαμοριακές δυνάμεις της έλξης.
* Φτάνοντας στην κρίσιμη πίεση: Παρόμοια με την κρίσιμη θερμοκρασία, υπάρχει μια κρίσιμη πίεση για κάθε αέριο. Κάτω από αυτή την πίεση, το αέριο δεν μπορεί να υγροποιηθεί, ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Μέθοδοι υγροποίησης:
Αρκετές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την υγροποίηση των αερίων, το καθένα χρησιμοποιεί διαφορετικές τεχνικές για την επίτευξη της απαραίτητης θερμοκρασίας και πίεσης:
* Ψύξη: Απλές μέθοδοι όπως η ψύξη του αερίου με ψυκτικό ή η χρήση υγρού λουτρού αζώτου μπορεί να είναι αποτελεσματική για αέρια με σχετικά χαμηλές κρίσιμες θερμοκρασίες.
* Effect Joule-Thomson: Αυτή η μέθοδος εκμεταλλεύεται το φαινόμενο ψύξης που συμβαίνει όταν ένα αέριο επεκτείνεται μέσω βαλβίδας ή πορώδους βύσμα. Το αέριο ψύχεται καθώς λειτουργεί ενάντια στη γύρω πίεση.
* Διαδικασία Linde: Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό συμπίεσης, ψύξης και επέκτασης για την υγροποίηση του αέρα. Βασίζεται στο φαινόμενο Joule-Thomson για την ψύξη και περιλαμβάνει επαναλαμβανόμενους κύκλους συμπίεσης, επέκτασης και ανταλλαγής θερμότητας.
* claude διαδικασία: Παρόμοια με τη διαδικασία Linde, αλλά χρησιμοποιεί έναν κινητήρα επέκτασης αντί για μια βαλβίδα, επιτρέποντας υψηλότερη απόδοση.
Παράδειγμα:
Το υγροποιημένο φυσικό αέριο (LNG) παράγεται με ψύξη φυσικού αερίου (κυρίως μεθάνιο) σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία, συνήθως περίπου -162 ° C. Αυτό προκαλεί τη συμπύκνωση του μεθανίου σε υγρό, μειώνοντας σημαντικά τον όγκο του για ευκολότερη μεταφορά και αποθήκευση.
Συνοπτικά:
Η υγρασία ενός αερίου συνεπάγεται τη μείωση της κινητικής του ενέργειας μειώνοντας τη θερμοκρασία και αυξάνοντας τις ενδομοριακές δυνάμεις αυξάνοντας την πίεση. Η κρίσιμη θερμοκρασία και η πίεση είναι κρίσιμοι παράγοντες που καθορίζουν εάν ένα αέριο μπορεί να υγροποιηθεί. Διάφορες μέθοδοι χρησιμοποιούν αυτές τις αρχές για την επίτευξη της υγροποίησης για διαφορετικά αέρια.
