Flytande kväve
Flytande kväve ( engelsk flytande kväve , LN eller LN 2 ) är kväve i flytande aggregat , under normalt tryck vid 77 K (-196 ° C) kokande . Den klara, färglösa vätskan har en densitet av 0,807 g / ml vid kokpunkten och en viskositet av cirka 1,5 millipoise .
Flytande kväve produceras industriellt i stora mängder tillsammans med flytande syre genom fraktionerad destillation av flytande luft . Flytande kväve är tillräckligt isolerat från omgivande värme och lagras och transporteras i så kallade dvärgkärl . Temperaturen hålls vid en konstant 77 K genom att långsamt koka kvävet med kvävegas som släpps ut. Beroende på isoleringskärlens storlek och struktur kan den maximala lagringstiden vara mellan några timmar och några veckor.
Flytande kväve kan lätt omvandlas till fast tillstånd genom att placera det i en vakuumkammare med en roterande vingpump . Kväve fryser vid en temperatur av 63 K (-210 ° C). Som kylmedel har kväve endast begränsad effektivitet, eftersom flytande kväve kokar omedelbart vid kontakt med varmare föremål, vilket isolerar föremålet från det flytande kvävet genom ett lager av gasformigt kväve. Denna effekt kallas Leidenfrost-effekten och förekommer i alla situationer där en vätska bringas i kontakt med ett föremål som har en mycket högre temperatur än vätskans kokpunkt. Snabbare och bättre kylning kan uppnås genom att placera ett föremål i en blandning av fast och flytande kväve snarare än i enbart flytande kväve.
Applikationer
Flytande kväve är en kompakt och lätt att transportera kvävgas. Det är också användbart i ett brett spektrum av applikationer eftersom det som köldmedium kan hålla en temperatur långt under vattenets fryspunkt. Användningar:
- I kryogenik
- För kryokonservering och lagring av blod , äggceller , spermier och andra celler, biologiska prover och material
- Som en källa till mycket torr kvävgas
- För frysning av mat för transport
- Som ett kylmedel för CPU: er (huvud processorer), GPU: er (grafikprocessorer) och andra elektroniska komponenter
- I kryoterapi till fula eller patologiska skador som vårtor och aktinisk keratos avlägsnas
- För kylning av supraledare med hög temperatur till en låg temperatur som möjliggör supraledning
- Som kylvätska för gasfällor i vakuumpumpar och i kontrollerad avdunstning i kemi
- Som kylvätska för känsligheten hos infraröda sensorer att öka
- Som kylmedel för att krympa mekaniska delar i maskinteknik (se kallsträckning ) för att möjliggöra en pressanslutning
- För anslutning av axlar och pumphjul genom tvärpressning
- Som konstruktionsmetod i väg- och vattenbyggnad, där jorden stelnar genom artificiell frysning av marken vatten ( jord frysning )
- För rörfrostning för att skapa en tillfällig tätning i en rörledning
- För att göra glass
- För inerta tankar för att förhindra explosioner
- I kryonisk bevarande av människor och husdjur i hopp om att kunna återuppliva dem någon gång
- I den så kallade promessionen , en form av begravning
säkerhet
På grund av dess låga temperatur kan flytande kväve orsaka frostskador på mycket kort tid om det används slarvigt . Du kan doppa din hand kort i flytande kväve, förutsatt att du inte bär bra värmeledare som metallringar, eftersom kvävet som avdunstar på huden bildar ett isolerande gasskikt ( Leidenfrost-effekt ). Men om du kommer i kontakt med metall eller andra värmeledare avbryts isoleringen omedelbart, vilket leder till allvarlig frostskada och vävnadens död. Snabbkopplingar används därför ofta för säker påfyllning och överföring.
Liksom alla ämnen expanderar kväve kraftigt när det kokar. Volymen ökar med en faktor 694 under övergången från vätska till gasform vid rumstemperatur, vilket kan utlösa explosiva krafter. I en olycka vid Texas A&M University misslyckades en igensatt tank, exploderade och kastades genom taket ovanför tanken.
Flytande kväve kan transporteras och lagras i så kallade dvärgkärl med en evakuerad dubbelvägg av glas eller stål. Det måste alltid vara möjligt att utjämna trycket med den omgivande atmosfären. Flytande kväve ska endast hanteras av utbildad personal. Tidigare har det skett allvarliga skador och till och med dödsfall som ett resultat av felaktig hantering av flytande kväve, till exempel när flytande kväve, som erhölls för molekylär mat, transporterades i en tätt tillsluten termokolv.
Den federala institutet för riskbedömning (BfR) också påpekas hälsorisker i samband med användning av flytande kväve som en del av "Dragon Breath" mat trend. I flera tyska federala stater rapporterades isolerade fall där t.ex. mat frystes med flytande kväve i kiosker och sedan gavs till konsumenter i bulk för konsumtion. Under konsumtionen säkerställer det flytande kvävet att andningen kondenserar och hur den samordnade "drakandningen" ska se ut. BfR påpekar att extrem kyla kan leda till skador på tungan eller munslemhinnan (även känd som frysförbränning eller kallbrännskada ) eller skador på tänderna.
När flytande kväve avdunstar och blandas med luft minskar syrekoncentrationen i luften. Detta kan leda till syrebrist , särskilt i slutna rum . Eftersom kväve är luktfritt, färglöst och smaklöst kan hypoxi utvecklas obemärkt . I hissar, bilar och lastbilar får kväve endast transporteras i behållare som är godkända för detta ändamål.
Flytande kväve har en lägre kokpunkt (−196 ° C, 77 K) än syre (−183 ° C, 90 K) så att syre från luften kan kondensera på flytande kväveledningar och reagera spontant med organiskt material. Även i öppna behållare som innehåller flytande kväve kan syre från luften kondensera och droppa in i behållaren. Det flytande kvävet i behållaren förorenas sedan alltmer med flytande syre . Om den används senare kan denna blandning leda till svår oxidation och till och med explosion, särskilt om den kommer i kontakt med organiska material. Flytande syre har en ljus blåaktig färg i ett tjockt skikt, så att en blåaktig färg av flytande kväve i en dvärg kan indikera att syre redan har kondenserat. I sin rena form är flytande kväve färglöst och transparent.
kostar
Priset på flytande kväve beror på energipriset och avståndet till relevanta produktionsanläggningar. I industriområden är det i storleksordningen 10–50 cent per liter. Små kvantiteter och leverans till avlägsna platser kan bli betydligt dyrare.
Se även
webb-länkar
- LP - experiment med flytande kväve: frysning av material - text, skiss, videor
- Bakom kulisserna video - Hur flytande kväve används i restauranger för matlagning och för cocktails
Individuella bevis
- ↑ Cryogenic Fluids European Advanced Cryogenics School del 16 Åtkomst 7 januari 2017
- ^ W. Umrath: Kylbad för snabb frysning i elektronmikroskopi . I: Journal of Microscopy . tejp 101 , nr. 1 , 1974, s. 103-105 .
- Wa Scott Wainner, Robert Richmond: The Book of Overclocking: Tweak Your PC to Släpp loss sin kraft . No Starch Press, 2003, ISBN 188641176X , s.44 .
- ^ Broschyr från Lüderbach. Åtkomst 9 januari 2017
- ↑ Glass från laboratoriet ( Memento av den ursprungliga från April 15, 2016 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länk infördes automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande. av Patricia Schäfer på ZDF heute - i Europa den 10 augusti 2015, nås den 15 april 2016
- ↑ broschyr från Messer Griesheim ( Memento av den ursprungliga från 9 januari 2017 i Internet Archive ) Info: Den arkiv länken har satts automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande. Hämtad 9 januari 2017
- ↑ Specifik information för flytande kväve . University of Florida. Hämtad 29 augusti 2013.
- ↑ Brent S. Mattox: Undersökande rapport om kemi 301A Cylinderexplosion (omtryck; PDF; 9,7 MB) Texas A&M University. Arkiverat från originalet den 30 april 2014. Info: Arkivlänken infogades automatiskt och har ännu inte kontrollerats. Kontrollera original- och arkivlänken enligt instruktionerna och ta bort detta meddelande. Hämtad 29 december 2010.
- ↑ Federal Institute for Risk Assessment: "Dragon Breath" mattrend: kylt mellanmål - "bränd" mun. I: Federal Institute for Risk Assessment. 25 november 2020, nås den 3 februari 2021 .
- ^ British Compressed Gases Association (2000) BCGA Code of Practice CP30. Säker användning av flytande kväve avtar upp till 50 liter. ISSN 0260-4809 . [1]
- ^ Pris på flytande kväve . I: Fysikens faktabok . 2007. Hämtad 29 augusti 2008.
