Что такое жидкий азот? - коротко
Жидкий азот — это азот, переходимый в жидкое состояние при температуре около ‑196 °C, получаемый охлаждением газа до точки конденсации. Он широко применяется в криогенной технике, медицине и научных исследованиях.
Что такое жидкий азот? - развернуто
Жидкий азот – это азот, находящийся в состоянии сверхохлаждённой жидкости при температуре около ‑196 °C (77 K) и при атмосферном давлении. При такой температуре азот переходит из газообразного состояния в жидкое, что сопровождается сильным поглощением тепла. В результате жидкий азот сохраняет свойства характерные для кристаллических веществ, но при этом остаётся текучим, что позволяет использовать его в самых разных отраслях.
Физические характеристики делают жидкий азот уникальным материалом. Его плотность составляет примерно 0,808 г/см³, а удельная теплоёмкость — 2,04 кДж/(кг·K). При контакте с более тёплыми объектами происходит быстрый испарительный процесс, в ходе которого выделяется большое количество газа, что приводит к образованию паровой завесы и внезапному падению температуры окружающих предметов. Благодаря низкой температуре жидкий азот обладает высокой способностью к быстрому заморозке, а также к сохранению биологических образцов без разрушения их структуры.
Производство жидкого азот начинается с получения азота из воздуха. Воздушный поток проходит через серию компрессоров, где он сжимается и охлаждается. Затем газ охлаждается в криогенных колоннах до температуры, при которой азот конденсируется в жидкую фазу. Оставшиеся газы, такие как кислород и аргон, удаляются, а полученный продукт сжимается в специальные криогенные сосуды, способные выдерживать экстремальные температурные режимы.
Практическое применение жидкого азота невероятно разнообразно:
- Медицинская отрасль: используется для криотерапии, заморозки опухолей, а также для хранения донорской крови, органов и вакцин при ультранизких температурах.
- Биология и биотехнологии: обеспечивает долговременное хранение клеток, тканей и ДНК без потери их жизнеспособности.
- Пищевой сектор: применяется для мгновенной заморозки продуктов, создания декоративных дымовых эффектов и формирования кристаллической структуры мороженого.
- Промышленность: служит в качестве холодного агента для отжигов металлов, очистки электронных компонентов, а также в процессах резки и сварки материалов с помощью криогенных технологий.
- Научные исследования: позволяет проводить эксперименты при экстремально низких температурах, изучать свойства материалов, их фазовые переходы и поведение при криогенных условиях.
Работа с жидким азотом требует строгих мер безопасности. При контакте с кожей возникает мгновенный ожог, похожий на обморожение, поэтому обязательным является использование термостойкой защитной одежды, перчаток и очков. При испарении образуется азотный пар, который вытесняет кислород из воздуха, создавая риск удушья в закрытых помещениях; поэтому работа должна проводиться в хорошо вентилируемых зонах или под вытяжкой. Кроме того, следует избегать быстрого закрытия сосудов, так как расширяющийся газ может привести к разрыву ёмкости.
Таким образом, жидкий азот представляет собой криогенную форму азота, обладающую уникальными термическими свойствами, которые находят широкое применение в медицине, науке, промышленности и пищевой сфере. Его использование требует соблюдения строгих правил обращения, что гарантирует безопасность и эффективность в самых разнообразных процессах.