Cik auksts ir šķidrais slāpeklis?

Mets Linkolns / Getty Images

Šķidrais slāpeklis ir ļoti auksts! Normālā atmosfēras spiedienā slāpeklis ir šķidrums no 63 K līdz 77,2 K (-346°F līdz -320,44°F). Šajā temperatūras diapazonā šķidrais slāpeklis izskatās līdzīgi verdošs ūdens . Zem 63 K tas sasalst cietā slāpeklī. Tā kā šķidrais slāpeklis parastā vidē vārās, tā parastā temperatūra ir 77 K.

Šķidrais slāpeklis pārvēršas slāpekļa tvaikos plkst telpas temperatūra un spiedienu. Tvaika mākonis, ko redzat, nav tvaiks vai dūmi. Tvaiks ir neredzams ūdens tvaiks, savukārt dūmi ir sadegšanas produkts. Mākonis ir ūdens, kas ir kondensējies no gaisa, pakļaujoties aukstai temperatūrai ap slāpekli. Auksts gaiss nespēj noturēt tik daudz mitruma kā siltāks gaiss, tāpēc veidojas mākonis.

Drošība ar šķidro slāpekli

Šķidrais slāpeklis nav toksisks, bet tajā ir daži apdraudējumi . Pirmkārt, šķidrumam mainot fāzi gāzē, slāpekļa koncentrācija tuvākajā apkārtnē palielinās. Citu gāzu koncentrācija samazinās, īpaši grīdas tuvumā, jo aukstās gāzes ir smagākas par siltākām un grimst. Piemērs, kur tas var radīt problēmas, ir šķidrais slāpeklis, kas tiek izmantots, lai radītu miglas efektu baseina ballītei. Ja tiek izmantots tikai neliels daudzums šķidrā slāpekļa, baseina temperatūra netiek ietekmēta, un lieko slāpekli aizpūš vējš. Ja tiek izmantots liels daudzums šķidrā slāpekļa, skābekļa koncentrācija baseina virsmā var tikt samazināta līdz vietai, kur tas var izraisīt elpošanas problēmas vai hipoksiju.

Vēl viens šķidrā slāpekļa apdraudējums ir tas, ka šķidrums, kļūstot par gāzi, izplešas līdz 174,6 reizēm lielākam par sākotnējo tilpumu. Pēc tam gāze izplešas vēl 3,7 reizes, sasilstot līdz istabas temperatūrai. Kopējais tilpuma pieaugums ir 645,3 reizes, kas nozīmē, ka slāpekļa iztvaikošana rada milzīgu spiedienu uz apkārtni. Šķidru slāpekli nekad nedrīkst uzglabāt noslēgtā traukā, jo tas var uzsprāgt.

Visbeidzot, tā kā šķidrais slāpeklis ir ļoti auksts, tas rada tūlītējus draudus dzīviem audiem. Šķidrums tik ātri iztvaiko, neliels daudzums atleks no ādas uz slāpekļa gāzes spilvena, bet liels daudzums var izraisīt apsaldējumus.

Vēsā šķidrā slāpekļa izmantošana

Ātrā slāpekļa iztvaikošana nozīmē, ka viss elements izvārās pagatavo šķidro slāpekļa saldējumu . Šķidrais slāpeklis padara saldējumu pietiekami aukstu, lai pārvērstos par cietu vielu, bet tas faktiski nepaliek kā sastāvdaļa.

Vēl viens foršs iztvaikošanas efekts ir tāds, ka šķidrais slāpeklis (un citi kriogēnie šķidrumi), šķiet, levitē. Tas ir saistīts ar Leidenfrosta efekts , kas ir tad, kad šķidrums vārās tik ātri, ka to ieskauj gāzes spilvens. Šķiet, ka uz grīdas izšļakstītais šķidrais slāpeklis izslīd tikai pa virsmu. Ir videoklipi, kuros cilvēki izmet pūlim šķidro slāpekli. Nevienam nav nodarīts kaitējums, jo Leidenfrost efekts neļauj tiem pieskarties īpaši aukstam šķidrumam.