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