Рідкий азот: властивості та використання в різних галузях промисловості
Рідкий азотце безбарвна, незаймиста рідина без запаху, яка зазвичай використовується в різноманітних промислових цілях. Його виробляють шляхом зрідження атмосферного азоту, який є найпоширенішим газом в атмосфері Землі. Рідкий азот має температуру кипіння -195,8 градусів за Цельсієм, або -320,4 градусів за Фаренгейтом. Це робить його найхолоднішою речовиною з усіх доступних.
Властивості рідкого азоту:
1. Низька температура:
Однією з найбільш помітних властивостей рідкого азоту є його надзвичайно низька температура. При -195,8 градусах Цельсія він може швидко заморожувати речовини при контакті. Ця властивість робить його ідеальним для кріогенних застосувань, таких як збереження біологічних зразків, заморожування харчових продуктів і створення надпровідників.
2. Інертність:
Рідкий азот хімічно інертний, тобто не реагує з більшістю речовин. Ця властивість робить його придатним для зберігання та транспортування летких матеріалів, оскільки знижує ризик займання або вибуху. Крім того, його інертність дозволяє використовувати його в різних лабораторних процесах і як охолоджувач для чутливих електронних компонентів.
3. Розширення при випаровуванні:
Під впливом кімнатної температури рідкий азот швидко випаровується та розширюється приблизно в 700 разів. Це розширення може створити потужну силу, що робить рідкий азот корисним для таких застосувань, як ракетний двигун і як охолоджувач у промислових процесах.
Використання рідкого азоту в різних галузях промисловості:
1. Харчова промисловість:
Рідкий азот зробив революцію в харчовій промисловості, дозволивши створювати унікальні кулінарні витвори. Його зазвичай використовують для швидкого заморожування харчових продуктів, зберігаючи їх свіжість і текстуру. Ця техніка часто використовується у виробництві морозива, заморожених десертів і сублімованих продуктів. Крім того, рідкий азот використовується для зберігання та транспортування харчових продуктів, щоб мінімізувати псування та зберегти якість продуктів.
2. Медична та фармацевтична промисловість:
У галузі медицини рідкий азот широко використовується в процедурах кріотерапії, де він використовується для заморожування та знищення аномальних тканин, таких як бородавки або передракові клітини. Він також використовується для кріоконсервації біологічних зразків, включаючи сперму, яйцеклітини та ембріони для лікування безпліддя. Крім того, фармацевтичні компанії використовують рідкий азот під час виробництва ліків для підтримки низьких температур, необхідних для певних реакцій, і для зберігання чутливих матеріалів.
3. Виробництво та інженерія:
Завдяки своїм охолоджуючим властивостям рідкий азот відіграє вирішальну роль у промисловості та машинобудуванні. Він використовується як охолоджувач у різних процесах обробки, таких як шліфування, різання та свердління, щоб запобігти перегріву та подовжити термін служби інструменту. Крім того, рідкий азот використовується в процесах термічної обробки металів для покращення таких властивостей матеріалу, як твердість і довговічність. Його низька температура також полегшує термоусадочну посадку компонентів і допомагає у виробництві точних деталей.
4. Дослідження та розробки:
У дослідницьких лабораторіях рідкий азот служить багатьом цілям. Він використовується як охолоджувач для надпровідних магнітів у апаратах ядерної магнітно-резонансної (ЯМР) спектроскопії та магнітно-резонансної томографії (МРТ). Крім того, це дозволяє вивчати явища низьких температур у фізиці та хімії. Низька температура кипіння також робить його ідеальним охолоджувачем для кріостатів, які використовуються в різних наукових цілях.
5. Автомобільна промисловість:
Рідкий азот знаходить застосування в автомобільній промисловості, зокрема у виробництві шин. Він використовується для швидкого заморожування гумових сумішей під час процесів вулканізації, що покращує довговічність і продуктивність шини. Рідкий азот також використовується в установах для випробувань двигунів для імітації екстремальних холодів і оцінки роботи двигуна за таких обставин.
Унікальні властивості рідкого азоту роблять його безцінним ресурсом у різних галузях промисловості. Його низька температура, інертність і розширення при випаровуванні забезпечують широкий спектр застосувань, від виробництва продуктів харчування до медичних процедур і наукових досліджень. З розвитком технологій використання рідкого азоту, швидше за все, буде розширюватися, сприяючи інноваціям і прогресу в багатьох сферах.