Жидкий азот как пишется

From Wikipedia, the free encyclopedia

Liquid nitrogen—LN₂—is nitrogen in a liquid state at low temperature. Liquid nitrogen has a boiling point of about −195.8 °C (−320 °F; 77 K). It is produced industrially by fractional distillation of liquid air. It is a colorless, low viscosity liquid that is widely used as a coolant.

Physical properties[edit]

The diatomic character of the N₂ molecule is retained after liquefaction. The weak van der Waals interaction between the N₂ molecules results in little interatomic interaction, manifested in its very low boiling point.^[1]

The temperature of liquid nitrogen can readily be reduced to its freezing point −210 °C (−346 °F; 63 K) by placing it in a vacuum chamber pumped by a vacuum pump.^[2] Liquid nitrogen’s efficiency as a coolant is limited by the fact that it boils immediately on contact with a warmer object, enveloping the object in an insulating layer of nitrogen gas bubbles. This effect, known as the Leidenfrost effect, occurs when any liquid comes in contact with a surface which is significantly hotter than its boiling point. Faster cooling may be obtained by plunging an object into a slush of liquid and solid nitrogen rather than liquid nitrogen alone.^[2]

Handling[edit]

As a cryogenic fluid that rapidly freezes living tissue, its handling and storage require thermal insulation. It can be stored and transported in vacuum flasks, the temperature being held constant at 77 K by slow boiling of the liquid. Depending on the size and design, the holding time of vacuum flasks ranges from a few hours to a few weeks. The development of pressurised super-insulated vacuum vessels has enabled liquid nitrogen to be stored and transported over longer time periods with losses reduced to 2% per day or less.^[3]

Uses[edit]

Liquid nitrogen is a compact and readily transported source of dry nitrogen gas, as it does not require pressurization. Further, its ability to maintain temperatures far below the freezing point of water makes it extremely useful in a wide range of applications, primarily as an open-cycle refrigerant, including:

• in cryotherapy for removing unsightly or potentially malignant skin lesions such as warts and actinic keratosis
• to store cells at low temperature for laboratory work
• in cryogenics
• in a cryophorus to demonstrate rapid freezing by evaporation
• as a backup nitrogen source in hypoxic air fire prevention systems
• as a source of very dry nitrogen gas
• for the immersion, freezing, and transportation of food products
• for the cryopreservation of blood, reproductive cells (sperm and egg), and other biological samples and materials
  • to preserve tissue samples from surgical excisions for future studies
  • to facilitate cryoconservation of animal genetic resources
• to freeze water and oil pipes in order to work on them in situations where a valve is not available to block fluid flow to the work area; this method is known as a cryogenic isolation
• for cryonic preservation in hopes of future reanimation
• for shrink-fitting machinery parts together
• as a coolant
  • for CCD cameras in astronomy
  • for a high-temperature superconductor to a temperature sufficient to achieve superconductivity
  • to maintain a low temperature around the primary liquid helium cooling system of high-field superconducting magnets used in e.g. nuclear magnetic resonance spectrometers and magnetic resonance imaging systems
  • for vacuum pump traps and in controlled-evaporation processes in chemistry
  • as a component of cooling baths used for very low temperature reactions in chemistry
  • to increase the sensitivity of infrared homing seeker heads of missiles such as the Strela 3
  • to temporarily shrink mechanical components during machine assembly and allow improved interference fits
  • for computers and extreme overclocking^[4]
  • for simulation of space background in vacuum chamber during spacecraft thermal testing^[5]
• in food preparation, such as for making ultra-smooth ice cream.^[6] See also molecular gastronomy.
• in container inerting and pressurisation by injecting a controlled amount of liquid nitrogen just prior to sealing or capping^[7][8]
• as a cosmetic novelty giving a smoky, bubbling «cauldron effect» to drinks. See liquid nitrogen cocktail.
• as an energy storage medium^[9][10]
• in freeze branding cattle^[11]

Culinary[edit]

The culinary use of liquid nitrogen is mentioned in an 1890 recipe book titled Fancy Ices authored by Mrs. Agnes Marshall,^[12] but has been employed in more recent times by restaurants in the preparation of frozen desserts, such as ice cream, which can be created within moments at the table because of the speed at which it cools food.^[12] The rapidity of chilling also leads to the formation of smaller ice crystals, which provides the dessert with a smoother texture.^[12] The technique is employed by chef Heston Blumenthal who has used it at his restaurant, The Fat Duck, to create frozen dishes such as egg and bacon ice cream.^[12][13] Liquid nitrogen has also become popular in the preparation of cocktails because it can be used to quickly chill glasses or freeze ingredients.^[14] It is also added to drinks to create a smoky effect, which occurs as tiny droplets of the liquid nitrogen come into contact with the surrounding air, condensing the vapour that is naturally present.^[14]

Origin[edit]

Nitrogen was first liquefied at the Jagiellonian University on 15 April 1883 by Polish physicists Zygmunt Wróblewski and Karol Olszewski.^[15]

Safety[edit]

Because the liquid-to-gas expansion ratio of nitrogen is 1:694 at 20 °C (68 °F), a tremendous amount of force can be generated if liquid nitrogen is vaporized in an enclosed space. In an incident on January 12, 2006 at Texas A&M University, the pressure-relief devices of a tank of liquid nitrogen were malfunctioning and later sealed. As a result of the subsequent pressure buildup, the tank failed catastrophically. The force of the explosion was sufficient to propel the tank through the ceiling immediately above it, shatter a reinforced concrete beam immediately below it, and blow the walls of the laboratory 0.1–0.2 m off their foundations.^[16]

Because of its extremely low temperature, careless handling of liquid nitrogen and any objects cooled by it may result in cold burns. In that case, special gloves should be used while handling. However, a small splash or even pouring down skin will not burn immediately because of the Leidenfrost effect, the evaporating gas thermally insulates to some extent, like touching a hot element very briefly with a wet finger. If the liquid nitrogen manages to pool anywhere, it will burn severely.

As liquid nitrogen evaporates it reduces the oxygen concentration in the air and can act as an asphyxiant, especially in confined spaces. Nitrogen is odorless, colorless, and tasteless and may produce asphyxia without any sensation or prior warning.^[17][18][19]

Oxygen sensors are sometimes used as a safety precaution when working with liquid nitrogen to alert workers of gas spills into a confined space.^[20]

Vessels containing liquid nitrogen can condense oxygen from air. The liquid in such a vessel becomes increasingly enriched in oxygen (boiling point 90 K; −183 °C; −298 °F) as the nitrogen evaporates, and can cause violent oxidation of organic material.^[21]

Ingestion of liquid nitrogen can cause severe internal damage, due to freezing of the tissues which come in contact with it and to the volume of gaseous nitrogen evolved as the liquid is warmed by body heat. In 1997, a physics student demonstrating the Leidenfrost effect by holding liquid nitrogen in his mouth accidentally swallowed the substance, resulting in near-fatal injuries. This was apparently the first case in medical literature of liquid nitrogen ingestion.^[22] In 2012, a young woman in England had her stomach removed after ingesting a cocktail made with liquid nitrogen.^[23] In January 2021, a line carrying liquid nitrogen ruptured at a poultry processing plant in the U.S. state of Georgia, killing six people and injuring 11 others.^[24]

Production[edit]

Liquid nitrogen is produced commercially from the cryogenic distillation of liquified air or from the liquefication of pure nitrogen derived from air using pressure swing adsorption. An air compressor is used to compress filtered air to high pressure; the high-pressure gas is cooled back to ambient temperature, and allowed to expand to a low pressure. The expanding air cools greatly (the Joule–Thomson effect), and oxygen, nitrogen, and argon are separated by further stages of expansion and distillation. Small-scale production of liquid nitrogen is easily achieved using this principle.^{[citation needed]} Liquid nitrogen may be produced for direct sale, or as a byproduct of manufacture of liquid oxygen used for industrial processes such as steelmaking. Liquid-air plants producing on the order of tons per day of product started to be built in the 1930s but became very common after the Second World War; a large modern plant may produce 3000 tons/day of liquid air products.^[25]

See also[edit]

• Liquefaction of gases
• Industrial gas
• Computer cooling
• Cryogenic nitrogen plant
• Liquid nitrogen engine

References[edit]

From Wikipedia, the free encyclopedia

Liquid nitrogen—LN₂—is nitrogen in a liquid state at low temperature. Liquid nitrogen has a boiling point of about −195.8 °C (−320 °F; 77 K). It is produced industrially by fractional distillation of liquid air. It is a colorless, low viscosity liquid that is widely used as a coolant.

Physical properties[edit]

The diatomic character of the N₂ molecule is retained after liquefaction. The weak van der Waals interaction between the N₂ molecules results in little interatomic interaction, manifested in its very low boiling point.^[1]

The temperature of liquid nitrogen can readily be reduced to its freezing point −210 °C (−346 °F; 63 K) by placing it in a vacuum chamber pumped by a vacuum pump.^[2] Liquid nitrogen’s efficiency as a coolant is limited by the fact that it boils immediately on contact with a warmer object, enveloping the object in an insulating layer of nitrogen gas bubbles. This effect, known as the Leidenfrost effect, occurs when any liquid comes in contact with a surface which is significantly hotter than its boiling point. Faster cooling may be obtained by plunging an object into a slush of liquid and solid nitrogen rather than liquid nitrogen alone.^[2]

Handling[edit]

As a cryogenic fluid that rapidly freezes living tissue, its handling and storage require thermal insulation. It can be stored and transported in vacuum flasks, the temperature being held constant at 77 K by slow boiling of the liquid. Depending on the size and design, the holding time of vacuum flasks ranges from a few hours to a few weeks. The development of pressurised super-insulated vacuum vessels has enabled liquid nitrogen to be stored and transported over longer time periods with losses reduced to 2% per day or less.^[3]

Uses[edit]

Liquid nitrogen is a compact and readily transported source of dry nitrogen gas, as it does not require pressurization. Further, its ability to maintain temperatures far below the freezing point of water makes it extremely useful in a wide range of applications, primarily as an open-cycle refrigerant, including:

• in cryotherapy for removing unsightly or potentially malignant skin lesions such as warts and actinic keratosis
• to store cells at low temperature for laboratory work
• in cryogenics
• in a cryophorus to demonstrate rapid freezing by evaporation
• as a backup nitrogen source in hypoxic air fire prevention systems
• as a source of very dry nitrogen gas
• for the immersion, freezing, and transportation of food products
• for the cryopreservation of blood, reproductive cells (sperm and egg), and other biological samples and materials
  • to preserve tissue samples from surgical excisions for future studies
  • to facilitate cryoconservation of animal genetic resources
• to freeze water and oil pipes in order to work on them in situations where a valve is not available to block fluid flow to the work area; this method is known as a cryogenic isolation
• for cryonic preservation in hopes of future reanimation
• for shrink-fitting machinery parts together
• as a coolant
  • for CCD cameras in astronomy
  • for a high-temperature superconductor to a temperature sufficient to achieve superconductivity
  • to maintain a low temperature around the primary liquid helium cooling system of high-field superconducting magnets used in e.g. nuclear magnetic resonance spectrometers and magnetic resonance imaging systems
  • for vacuum pump traps and in controlled-evaporation processes in chemistry
  • as a component of cooling baths used for very low temperature reactions in chemistry
  • to increase the sensitivity of infrared homing seeker heads of missiles such as the Strela 3
  • to temporarily shrink mechanical components during machine assembly and allow improved interference fits
  • for computers and extreme overclocking^[4]
  • for simulation of space background in vacuum chamber during spacecraft thermal testing^[5]
• in food preparation, such as for making ultra-smooth ice cream.^[6] See also molecular gastronomy.
• in container inerting and pressurisation by injecting a controlled amount of liquid nitrogen just prior to sealing or capping^[7][8]
• as a cosmetic novelty giving a smoky, bubbling «cauldron effect» to drinks. See liquid nitrogen cocktail.
• as an energy storage medium^[9][10]
• in freeze branding cattle^[11]

Culinary[edit]

The culinary use of liquid nitrogen is mentioned in an 1890 recipe book titled Fancy Ices authored by Mrs. Agnes Marshall,^[12] but has been employed in more recent times by restaurants in the preparation of frozen desserts, such as ice cream, which can be created within moments at the table because of the speed at which it cools food.^[12] The rapidity of chilling also leads to the formation of smaller ice crystals, which provides the dessert with a smoother texture.^[12] The technique is employed by chef Heston Blumenthal who has used it at his restaurant, The Fat Duck, to create frozen dishes such as egg and bacon ice cream.^[12][13] Liquid nitrogen has also become popular in the preparation of cocktails because it can be used to quickly chill glasses or freeze ingredients.^[14] It is also added to drinks to create a smoky effect, which occurs as tiny droplets of the liquid nitrogen come into contact with the surrounding air, condensing the vapour that is naturally present.^[14]

Origin[edit]

Nitrogen was first liquefied at the Jagiellonian University on 15 April 1883 by Polish physicists Zygmunt Wróblewski and Karol Olszewski.^[15]

Safety[edit]

Because the liquid-to-gas expansion ratio of nitrogen is 1:694 at 20 °C (68 °F), a tremendous amount of force can be generated if liquid nitrogen is vaporized in an enclosed space. In an incident on January 12, 2006 at Texas A&M University, the pressure-relief devices of a tank of liquid nitrogen were malfunctioning and later sealed. As a result of the subsequent pressure buildup, the tank failed catastrophically. The force of the explosion was sufficient to propel the tank through the ceiling immediately above it, shatter a reinforced concrete beam immediately below it, and blow the walls of the laboratory 0.1–0.2 m off their foundations.^[16]

Because of its extremely low temperature, careless handling of liquid nitrogen and any objects cooled by it may result in cold burns. In that case, special gloves should be used while handling. However, a small splash or even pouring down skin will not burn immediately because of the Leidenfrost effect, the evaporating gas thermally insulates to some extent, like touching a hot element very briefly with a wet finger. If the liquid nitrogen manages to pool anywhere, it will burn severely.

As liquid nitrogen evaporates it reduces the oxygen concentration in the air and can act as an asphyxiant, especially in confined spaces. Nitrogen is odorless, colorless, and tasteless and may produce asphyxia without any sensation or prior warning.^[17][18][19]

Oxygen sensors are sometimes used as a safety precaution when working with liquid nitrogen to alert workers of gas spills into a confined space.^[20]

Vessels containing liquid nitrogen can condense oxygen from air. The liquid in such a vessel becomes increasingly enriched in oxygen (boiling point 90 K; −183 °C; −298 °F) as the nitrogen evaporates, and can cause violent oxidation of organic material.^[21]

Ingestion of liquid nitrogen can cause severe internal damage, due to freezing of the tissues which come in contact with it and to the volume of gaseous nitrogen evolved as the liquid is warmed by body heat. In 1997, a physics student demonstrating the Leidenfrost effect by holding liquid nitrogen in his mouth accidentally swallowed the substance, resulting in near-fatal injuries. This was apparently the first case in medical literature of liquid nitrogen ingestion.^[22] In 2012, a young woman in England had her stomach removed after ingesting a cocktail made with liquid nitrogen.^[23] In January 2021, a line carrying liquid nitrogen ruptured at a poultry processing plant in the U.S. state of Georgia, killing six people and injuring 11 others.^[24]

Production[edit]

Liquid nitrogen is produced commercially from the cryogenic distillation of liquified air or from the liquefication of pure nitrogen derived from air using pressure swing adsorption. An air compressor is used to compress filtered air to high pressure; the high-pressure gas is cooled back to ambient temperature, and allowed to expand to a low pressure. The expanding air cools greatly (the Joule–Thomson effect), and oxygen, nitrogen, and argon are separated by further stages of expansion and distillation. Small-scale production of liquid nitrogen is easily achieved using this principle.^{[citation needed]} Liquid nitrogen may be produced for direct sale, or as a byproduct of manufacture of liquid oxygen used for industrial processes such as steelmaking. Liquid-air plants producing on the order of tons per day of product started to be built in the 1930s but became very common after the Second World War; a large modern plant may produce 3000 tons/day of liquid air products.^[25]

See also[edit]

• Liquefaction of gases
• Industrial gas
• Computer cooling
• Cryogenic nitrogen plant
• Liquid nitrogen engine

References[edit]

Жидкий азот (ЖА, англ. Liquid nitrogen, LIN, LN2) — жидкость прозрачного цвета. 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.

Хранение

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

У жидкого азота немало сфер применения:

• используется для криогенной резки;
• при глубокой заморозке различных материалов, в том числе органических;
• в пожаротушении;
• для охлаждения различного оборудования и техники;
• в оверклокинге, для охлаждения компонентов компьютера при экстремальном разгоне;
• известны случаи, когда жидкий азот использовался в преступных целях — для разрушения различных материалов, замков и даже целых железнодорожных мостов^{[источник не указан 156 дней]}.
• в молекулярной кухне
• для хранения клеток, органов и тканей при помощи криоконсервации

Пожаротушение

На этом же факте основан принцип тушения пожаров жидким азотом. Испаряясь, азот вытесняет кислород, необходимый для горения, и пожар прекращается. Так как азот, в отличие от воды, пены или порошка, просто испаряется и выветривается, азотное пожаротушение, наряду с углекислотным, — наиболее эффективный с точки зрения сохранности ценностей способ тушения пожаров.

Жидкий азот в масс-культуре

Мгновенная заморозка крупных объектов

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, замки до −196 °C и раскалывать их одним ударом, согласно одной из серий «Разрушителей Легенд» для этого требуется 5 минут.

Заморозка жидким азотом живых существ

Заморозка жидким азотом живых существ (главным образом млекопитающих) с возможностью последующей их разморозки проблематична. Проблема заключается в невозможности заморозить (и разморозить) существо достаточно быстро, чтобы неоднородность заморозки не сказалась на его жизненных функциях. Главным образом происходит обширное повреждение тканей кристаллами замерзшей воды. Даже если остановить сердцебиение на момент заморозки и заморозить живое существо без повреждений, его разморозка, 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 существами. 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

• Жидкий кислород
• Сжижение газов
• Жидкий гелий

Внешние ссылки

• ГОСТ 9293-74

Примечания

Жидкое состояние азота Жидкий азот Воспроизвести медиа 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.

Жидкий азот —LN2- это азот в жидком состоянии при низкой температуре (-195,79 ° C (77 K ; -320 ° F ) точка кипения на уровне моря). Его производят промышленным способом путем фракционной перегонки жидкого воздуха. Это бесцветная жидкость с низкой вязкостью, широко используемая в качестве охлаждающей жидкости.

Содержание

• 1 Физические свойства
• 2 Обращение
• 3 Использование
  • 3.1 Кулинарное использование жидкого азота
• 4 История
• 5 Безопасность
• 6 Производство
• 7 См. Также
• 8 Ссылки

Физические свойства

Двухатомный характер молекулы N 2 сохраняется после разжижения. Слабое ван-дер-ваальсово взаимодействие между молекулами N 2 приводит к слабому межатомному взаимодействию, что проявляется в его очень низкой температуре кипения.

. Температуру жидкого азота можно легко снизить до точки его замерзания 63 K (-210 ° C; -346 ° F), поместив его в вакуумную камеру, откачиваемую вакуумным насосом. Эффективность жидкого азота в качестве хладагента ограничена тем фактом, что он сразу закипает при контакте с более теплым объектом, окутывая объект изолирующим газом азота. Этот эффект, известный как эффект Лейденфроста, применяется к любой жидкости, контактирующей с объектом, температура которого значительно превышает температуру кипения. Более быстрое охлаждение может быть достигнуто путем погружения объекта в слякоть из жидкого и твердого азота, а не только за счет жидкого азота.

Работа с

Поскольку криогенная жидкость, которая быстро замораживает живую ткань, обращение с ней и хранение требует теплоизоляции. Его можно хранить и транспортировать в термосах, поддерживая постоянную температуру 77 К за счет медленного кипения жидкости. В зависимости от размера и конструкции время выдержки термосов варьируется от нескольких часов до нескольких недель. Разработка сверхизолированных вакуумных сосудов под давлением позволила хранить и транспортировать жидкий азот в течение более длительных периодов времени с уменьшением потерь до 2% в день или меньше.

Использование

Жидкий азот — это компактный и легко транспортируемый источник сухого газообразного азота, так как не требует герметизации. Кроме того, его способность поддерживать температуры намного ниже точки замерзания воды делает его чрезвычайно полезным в широком диапазоне применений, прежде всего в качестве хладагента открытого цикла, включая:

• в криотерапии для удаления неприглядных или потенциально злокачественных кожных поражений, таких как бородавки и актинический кератоз
• для хранения клеток при низкой температуре для лабораторных работ
• в криогенике
• в криофоре, чтобы продемонстрировать быстрое замораживание посредством испарения
• в качестве резервного источника азота в гипоксии воздушные противопожарные системы
• в качестве источника очень сухого азота газа
• для погружения, замораживания и транспортировки пищевых продуктов продуктов
• для криоконсервации крови, репродуктивных клеток (сперматозоидов и яйцеклеток ) и других биологических образцов и материалов
  • для защиты образцов тканей от хирургических иссечений для будущих исследований
  • для облегчения криоконсервирования ион генетических ресурсов животных
• для замораживания трубопроводов с водой и нефтепродуктами для работы на них в ситуациях, когда нет клапана, блокирующего поток жидкости в рабочую зону; этот метод известен как криогенная изоляция
• для крионирования в надежде на будущую реанимацию
• для сваривания деталей оборудования термоусадочной сваркой
• в качестве охлаждающей жидкости
  • для CCD камер в астрономии
  • для высокотемпературного сверхпроводника до температуры, достаточной для достижения сверхпроводимости
  • для поддержания низкая температура вокруг первичной системы охлаждения жидкого гелия сильнопольных сверхпроводящих магнитов, используемых, например, в спектрометры ядерного магнитного резонанса и системы магнитно-резонансной томографии
  • для ловушек с вакуумным насосом и в процессах контролируемого испарения в химия
  • как компонент охлаждающих ванн, используемых для очень низкотемпературных реакций в химии
  • для повышения чувствительности инфракрасных головок самонаведения ГСН ракет такие как Стрела 3
  • для временного сжатия механических компонентов во время сборки машины и обеспечения улучшенной посадки с натягом
  • для компьютеров и экстремального разгона
  • для моделирования космический фон в вакуумной камере во время космического корабля тепловых испытаний
• при приготовлении пищи, например, для приготовления сверхгладкого мороженого. См. Также молекулярная гастрономия.
• в инертизации контейнеров и создании давления путем впрыскивания контролируемого количества жидкого азота непосредственно перед герметизацией или укупоркой
• в качестве косметической новинки, придающей напиткам дымный, пузырящийся «эффект котла».. См. коктейль с жидким азотом.
• как среду для хранения энергии
• клеймение крупного рогатого скота

Кулинарное использование жидкого азота

Кулинарное использование жидкого азота упоминается в книге рецептов 1890 года. под названием Fancy Ices, автором которого является миссис Агнес Маршалл, но в последнее время он использовался в ресторанах для приготовления замороженных десертов, таких как мороженое, которое можно приготовить за считанные секунды за столом из-за скорость, с которой он охлаждает пищу. Быстрое охлаждение также приводит к образованию более мелких кристаллов льда, что придает десерту более гладкую текстуру. Эту технику использует шеф-повар Хестон Блюменталь, который использовал ее в своем ресторане The Fat Duck для создания замороженных блюд, таких как мороженое из яиц и бекона. Жидкий азот также стал популярным при приготовлении коктейлей, поскольку его можно использовать для быстрого охлаждения стаканов или замораживания ингредиентов. Его также добавляют в напитки для создания эффекта дыма, который возникает, когда крошечные капельки жидкого азота вступают в контакт с окружающим воздухом, конденсируя естественный пар.

История

Впервые азот был сжижен в Ягеллонском университете 15 апреля 1883 года польскими физиками Зигмунтом Врублевским и Каролем Ольшевским.

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 AM 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.

Из-за его чрезвычайно низкая температура, неосторожное обращение с жидким азотом и любыми охлаждаемыми им объектами может привести к холодным ожогам. В этом случае при работе следует использовать специальные перчатки. Однако небольшой всплеск или даже проливная кожа не сгорит сразу из-за эффекта Лейденфроста, испаряющийся газ в некоторой степени теплоизолирует, как очень короткое прикосновение к горячему элементу влажным пальцем. Если жидкий азот соберется где-нибудь, он сильно загорится.

Когда жидкий азот испаряется, он снижает концентрацию кислорода в воздухе и может действовать как удушающий, особенно в замкнутых пространствах.. Азот не имеет запаха, цвета и вкуса и может вызвать асфиксию без каких-либо ощущений или предварительного предупреждения.

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

Жидкий азот коммерчески производится из криогенного перегонка сжиженного воздуха или сжижение чистого азота, полученного из воздуха, с использованием адсорбции при переменном давлении. воздушный компрессор используется для сжатия отфильтрованного воздуха до высокого давления; газ под высоким давлением снова охлаждается до температуры окружающей среды и расширяется до низкого давления. Расширяющийся воздух сильно охлаждается (эффект Джоуля – Томсона ), а кислород, азот и аргон разделяются на дальнейшие стадии расширения и дистилляции. Используя этот принцип, легко добиться мелкосерийного производства жидкого азота. Жидкий азот может производиться для прямой продажи или как побочный продукт производства жидкого кислорода, используемого в промышленных процессах, таких как выплавка стали. Заводы по производству жидкого воздуха, производящие порядка тонн продукта в день, начали строиться в 1930-х годах, но стали широко распространяться после Второй мировой войны; большой современный завод может производить 3000 тонн жидкого воздуха в день.

См. также

• Сжижение газов
• Промышленный газ
• Компьютерное охлаждение
• Криогенная азотная установка
• Жидкий азот engine

Ссылки

Жидкий азот является газ диазота охлаждают до температуры ниже точки кипения при 77.36  K ( -195,79  ° С ) под давлением одной атмосферы (атм). Имеет вид прозрачной жидкости, из которой выходят белые пары. Азот жидкий конденсируется в первый раз в виде тумана , химиком и  физиком французского Кайете, Луи-Поль в 1877 году , затем несколько дней спустя швейцарский физик Рауль Пикте , был получен более стабильно в 1883 году польскими учеными Кароль Ольшевский и Зигмунт Врублевский в Краковском университете ( Uniwersytet Jagielloński ), является очень распространенной криогенной жидкостью , как в области научных исследований и в промышленности, особенно из — за его низкую стоимость (от л (около пяти евро центов за литр, или примерно пятьдесят раз меньше жидкого гелия ).

Он используется, например, в биологии для хранения или измельчения биологического материала при очень низкой температуре, когда действие ферментов сильно подавлено.

Он хранится в изотермических цилиндрах, предназначенных для этого использования. Дьюара обычно используется в лабораториях для хранения жидкого азота. Превосходная изоляция этого сосуда приводит к очень медленному «кипению», что позволяет долгое время сохранять жидкий азот и позволяет избежать использования дорогостоящего холодильного оборудования .

Свойства жидкого азота

Объемная масса

Плотность жидкого азота зависит от температуры и давления. При равновесном давлении между жидкостью и газом принимает следующие значения:

• для T = 69  K , p = 0,332  бар, ρ = 0,842 8  кг / л  ;
• для Т = 79  К , p = 1,220  бар, ρ = 0,798 6  кг / л  ;
• для T = 89  K , p = 3,310  бар, ρ = 0,750 2  кг / л .

Изменение температуры кипения в зависимости от давления

Температура кипения азота составляет 77,36  К при давлении в одну атмосферу и увеличивается с увеличением давления.

В лаборатории биологии

Жидкий азот используется в медицине для лечения бородавок , опухолей (доброкачественных или злокачественных: рак кожи ), сохранения тканей , яйцеклеток , эмбрионов , спермы или костного мозга . Каждый тип клеток необходимо замораживать с определенной скоростью охлаждения. Вот почему исследователям до сих пор не удалось заморозить целые органы, состоящие из множества клеточных тканей, без их разрушения.

Криоизмельчение жидким азотом

Очень низкая температура жидкого азота препятствует функционированию ферментов, способных разрушать ДНК, РНК или белки, которые мы хотим извлечь, до тех пор, пока мы не сможем поместить ингибиторы этих ферментов в сердце клеток, в порошок, полученный после измельчения. .

• Часть баллона с жидким азотом можно отвести в контейнер из пенополистирола. Этот материал является хорошим теплоизолятором , предотвращающим слишком быстрое испарение азота.
• Используются фарфоровая ступка и пестик , способные выдерживать низкие температуры. Вы можете использовать металлический ковш, чтобы вытянуть азот и положить его в ступку.
• Во время измельчения азот испаряется, и измельченный образец можно собрать, когда весь азот испарится.

Для растительных образцов измельчение продолжают до получения беловато-зеленого порошка (при необходимости добавляют небольшое количество азота для продолжения измельчения).

По домену

Еда

Жидкий азот используется для быстрого замораживания ( глубокой заморозки ) и консервирования продуктов.

Люди, в том числе Hervé This , предложили использовать жидкий азот в качестве альтернативного средства для приготовления мороженого, не требуя, чтобы производитель мороженого ограничивал образование кристаллов льда.

Промышленное

Жидкий азот используется для:

• переработка металлов (различие между черными и цветными металлами);
• в холодильных электронике во время климатических испытаний или охладить некоторые детекторы (см энергии дисперсионного анализа ) и чувствительные приборы для фонового шума вследствие теплового движения таких камер CCD из телескопов в астрономии  ;
• замерзание почвы , для строительства гражданских инженерных сооружений;
• усадка промышленных компонентов.

Транспорт

Жидкий азот является отходом производства жидкого кислорода и стоит довольно недорого. Некоторые исследователи разработали идею использования его в качестве источника энергии для движения транспортного средства, просто расслабившись в цилиндре.

Информатика

Жидкий азот используется также для экстремального охлаждения процессоров ( extremcooling ) для достижения разгона , записи .

Использовать как инсектицид

Жидкий азот также можно использовать в качестве инсектицида против ползающих вредителей, таких как тараканы или тараканы. Процедура проста, но ее использование требует бесконечных мер предосторожности. Техник сверлит дыры в перегородках зараженных домов, затем заливает в них жидкий азот. Азот испаряется и значительно охлаждает атмосферу, охлаждая насекомых на месте, которые мгновенно умирают. Эта процедура редкая, но эффективная; он используется в США,

Меры предосторожности при использовании

Есть два основных риска, связанных с использованием жидкого азота (или, например, жидкого гелия):

1. опасность ожога от холода или криогенных ожогов.

• В лаборатории рекомендуется носить халат, брюки и закрытую обувь, чтобы ограничить последствия проливания контейнеров на людей. Разбросанный по земле азот быстро испаряется. В нем лучше не ходить, чтобы не повредить подошвы обуви от холода.
• Также необходимо носить маску или защитные очки, чтобы избежать попадания в глаза возможных проекций.
• Для работы с образцами, хранящимися в криогенной жидкости, необходимо использовать щипцы и большие изоляционные перчатки, специально предназначенные для «экстремального холода»;

2. риск аноксии  : необходимо обеспечить достаточную вентиляцию помещения, в котором хранится или используется жидкий азот, потому что жидкий азот, даже в изотермическом баллоне, испаряется и выделяет большое количество газообразного диазота, способного уменьшить доля кислорода в окружающем воздухе замкнутого пространства, следовательно, риск удушья или, скорее, аноксии . Чтобы лучше понять количество вовлеченного газа, можно указать, что 1  л жидкого азота может легко высвободить около 0,7  м ³ ( 700  литров) газообразного азота при испарении при комнатной температуре. Риск состоит в том, что в слегка ограниченной азотной атмосфере дыхание больше не снабжается кислородом . Оказывается, уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе не вызывает чувства удушья: последнее происходит только из-за увеличения содержания углекислого газа в крови, и устранение последнего все еще работает, даже в бедных кислородом. Атмосфера. Следовательно, аноксия вызывает обморок, а затем смерть без каких-либо тревожных признаков . Вот почему оксиметр , подключенный к мощной звуковой и визуальной сигнализации , обязательно должен быть установлен рядом с любым местом хранения и отбора проб.

Следовательно, необходимо наносить пиктограммы, относящиеся к этим рискам, на установках (баллонах, резервуарах и т. Д.) И помещениях .

Кроме того, когда контейнер, содержащий жидкий азот, остается в окружающем воздухе, испарение жидкого азота приводит к конденсации окружающего кислорода. Поэтому вам следует опасаться контейнеров, оставленных на открытом воздухе на долгое время, поскольку жидкость внутри может быть заменена жидким кислородом со всеми опасностями возгорания, связанными с жидким кислородом. Жидкий кислород имеет слегка голубоватый цвет и температуру 90,188  К  ( -182,96  ° C ).

Примечания и ссылки

Жидкий азот

Жидкий азот (ЖА, англ. Liquid nitrogen, LIN, LN2) — жидкость прозрачного цвета. 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

Производство жидкого азота

Хранение
 

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..
Хранят жидкий азот в таре потребителя в специальных складских помещениях или на открытых площадках под навесом, защищающим от атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

Транспортировка жидкого азота