Πώς υγροποιούμε τα αέρια;
1. Ψύξη:
* Απλή ψύξη: Η πιο απλή μέθοδος είναι να μειωθεί απλώς η θερμοκρασία του αερίου κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία της. Αυτό μπορεί να γίνει από:
* Ψύξη με ψυκτικό: Χρησιμοποιώντας ουσία όπως το υγρό άζωτο ή ξηρό πάγο για να απορροφήσει θερμότητα από το αέριο.
* Ψύξη με κρύο μπάνιο: Τοποθετώντας το δοχείο αερίου σε λουτρό υγρού με χαμηλότερο σημείο βρασμού (π.χ. υγρό άζωτο).
* Ψύξη επέκτασης: Αναπτύσσοντας ταχέως το αέριο, προκαλώντας το να κρυώσει λόγω της ενέργειας που χρησιμοποιείται για την επέκταση. Αυτή είναι η αρχή πίσω από το φαινόμενο Joule-Thomson.
2. Συμπίεση:
* συμπίεση και ψύξη: Συμπιέζοντας το αέριο, αυξάνετε την πίεση, η οποία αναγκάζει τα μόρια πιο κοντά. Αυτό αυξάνει τις διαμοριακές δυνάμεις και καθιστά πιο πιθανό να συμπυκνωθεί το αέριο. Ωστόσο, μόνο η συμπίεση δεν επιτυγχάνει πάντοτε υγροποίηση. Χρειάζεται συνήθως να συνδυάσετε τη συμπίεση με ψύξη για να υγροποιήσετε αποτελεσματικά τα αέρια.
3. Συνδυασμένες μεθόδους:
* Διαδικασία Linde: Αυτή είναι μια κοινή βιομηχανική μέθοδος που συνδυάζει τόσο τη συμπίεση όσο και την ψύξη. Το αέριο συμπιέζεται και στη συνέχεια ψύχεται χρησιμοποιώντας έναν εναλλάκτη θερμότητας. Στη συνέχεια επεκτείνεται το δροσερό αέριο, μειώνοντας περαιτέρω τη θερμοκρασία του. Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται έως ότου η υγροποίηση αερίου.
Σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να εξεταστούν:
* Κρίσιμη θερμοκρασία: Κάθε αέριο έχει μια κρίσιμη θερμοκρασία πάνω από την οποία δεν μπορεί να υγροποιηθεί, ανεξάρτητα από το πόση πίεση εφαρμόζεται.
* Κρίσιμη πίεση: Αυτή είναι η πίεση που απαιτείται για να υγροποιήσει ένα αέριο στην κρίσιμη θερμοκρασία του.
* σημείο βρασμού: Το σημείο βρασμού ενός αερίου είναι η θερμοκρασία στην οποία μεταβαίνει από υγρό σε αέριο σε δεδομένη πίεση.
* Διαμοριακές δυνάμεις: Όσο ισχυρότερες είναι οι διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των μορίων, τόσο πιο εύκολο είναι να υγροποιήσει το αέριο.
Παραδείγματα υγροποιημένων αερίων:
* υγρό άζωτο: Χρησιμοποιείται σε κρυογονικά, συντήρηση τροφίμων και ιατρικές εφαρμογές.
* υγρό οξυγόνο: Χρησιμοποιείται σε ιατρικά περιβάλλοντα, συγκόλληση και καύσιμα πυραύλων.
* υγρό ήλιο: Χρησιμοποιείται στην επιστημονική έρευνα, την απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) και τους υπεραγωγούς.
Σημείωση: Τα αέρια υγροποίησης μπορεί να είναι επικίνδυνα λόγω των ακραίων θερμοκρασιών και πιέσεων που εμπλέκονται. Οι κατάλληλες προφυλάξεις και εξοπλισμός ασφαλείας είναι απαραίτητες.
