liquid Nitrogen
نیتروژن مایع (LN_2) شکل مایع عنصر نیتروژن است که در دمای بسیار پایین (حدود – 196 درجه سانتیگراد) در فشار اتمسفر معمولی وجود دارد. این ماده بیرنگ، بیبو و غیرقابل اشتعال است و از تقطیر جزئی هوای مایع به دست میآید.
خواص و ویژگیهای مهم نیتروژن مایع :
* دمای بسیار پایین
نقطه جوش آن -195.8 است که آن را به یک خنک کننده بسیار قوی تبدیل میکند.
این یعنی نیتروژن مایع در این دما به جوش میآید و به گاز نیتروژن تبدیل میشود.
* غیرسمی و بیاثر
از نظر شیمیایی بیاثر است و با مواد دیگر واکنش نمیدهد.
* تبدیل به گاز در دمای اتاق
وقتی نیتروژن مایع در معرض دمای اتاق قرار میگیرد، به سرعت تبخیر شده و به گاز نیتروژن تبدیل میشود. این انبساط حجمی بسیار زیاد (حدود ۷۰۰ برابر) دارد.
* چگالی پایین
چگالی آن در حالت مایع حدود 0.807 است.
ظرف نگهداری نیتروژن
ظرف نگهداری نیتروژن مایع ، محفظهای که نیتروژن مایع در آن نگهداری میشود.
این ظرف بنام دیوئر فلاسک (Dewar flask) یا تانک نیتروژن مایع است. این ظروف دارای عایقبندی بسیار قوی (معمولاً وکیوم دو جداره) هستند تا از ورود گرما به داخل و تبخیر سریع نیتروژن مایع جلوگیری کنند. و نیتروژن مایع را در دمای فوقالعاده پایین خود نگه میدارد.
این ظروف در آزمایشگاه و صنعت برای نگهداری نتیروژن مایع کاربرد دارد.
نقطه جوش نیتروژن مایع
وقتی میگوییم نقطه جوش نیتروژن -196 درجه سانتیگراد است، به این معنی است که:
در دمای -196 سانتیگراد (و فشار اتمسفر استاندارد)، نیتروژن در حالت مایع قرار دارد و در یک حالت پایدار (آرام) میتواند بماند، بدون اینکه به سرعت بجوشد یا تبخیر شود.
به عبارت دیگر، این دما، “خانهی” طبیعی نیتروژن در حالت مایع است. اگر آن را در این دما نگه داریم، آرام میماند و تبخیر آن بسیار کند خواهد بود. هر دمایی بالاتر از -196 سانتیگراد ( دما بسمت صفر درجه بالا برود) باعث میشود که شروع به جوشیدن و تبدیل به گاز کند.
تبخیر سریع نیتروژن مایع
وقتی نیتروژن در حالت مایع (که دمای آن حدود -196 است) از ظرف مخصوصش (مانند تانک دیوئر) خارج شده و در معرض هوای محیط (با دمای بسیار بالاتر، مثلاً 20 درجه یا حتی 5 درج سانتیگراد ) قرار میگیرد، بلافاصله شروع به جوشیدن بسیار شدید میکند.
* این جوشیدن سریع باعث میشود که :
– به سرعت تبخیر شود :
نیتروژن مایع به گاز نیتروژن تبدیل میشود.
– بخار سفید رنگ :
این گاز نیتروژن بسیار سرد، رطوبت موجود در هوای اطرافش را به سرعت متراکم کرده و به قطرات بسیار ریز آب و بلورهای یخ تبدیل میکند که ما آن را به صورت یک بخار سفید رنگ و متراکم مشاهده میکنیم. این در واقع بخار آب اطراف است نه خود نیتروژن.
کاربرد نیتروژن مایع :
نیتروژن مایع به دلیل دمای بسیار پایین و خواص منحصر به فردش، کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف دارد:
* صنایع فلزی و مهندسی :
– کوئنچینگ (Quenching)
برای سختکاری فلزات و بهبود خواص مکانیکی آنها.
– سرما درمانی (Cryogenic Treatment)
بهبود سایش و مقاومت ابزارها و قطعات.
– مونتاژ انقباضی (Shrink Fitting)
انقباض قطعات فلزی برای سهولت در مونتاژ.
* پزشکی و زیستشناسی :
سرمازیستی (Cryopreservation): نگهداری نمونههای بیولوژیکی مانند سلولها، بافتها، اسپرم، تخمک و جنین برای مدت طولانی.
– کرایوسرجری (Cryosurgery) :
انجماد و از بین بردن بافتهای بیمار مانند زگیلها یا برخی تومورها.
– بانکهای خون و نمونه :
نگهداری نمونههای خون، واکسنها و سایر مواد حساس.
* صنایع غذایی:
– برای انجماد سریع مواد غذایی مانند میوهها، سبزیجات و بستنی، که باعث حفظ کیفیت، بافت و مواد مغذی میشود.
– خنککننده در حمل و نقل مواد غذایی.
* علم و تحقیقات:
– خنککننده تجهیزات علمی: مانند سنسورها، دتکتورها و ابررساناها.
– ایجاد محیطهای دما پایین برای آزمایشهای فیزیکی و شیمیایی.
* کشاورزی
– انجماد و نگهداری اسپرم دامها برای تلقیح مصنوعی.
* کاربردهای دیگر :
– جلوههای ویژه:
برای ایجاد بخار و مه در فیلمها و نمایشها.
– درماتولوژی:
برای درمان مشکلات پوستی.
خطرات و نکات ایمنی :
با وجود کاربردهای فراوان، نیتروژن مایع بسیار خطرناک است و باید با احتیاط فراوان کار شود:
* سرمازدگی شدید :
تماس مستقیم با پوست یا چشم میتواند باعث سوختگی شدید (سرمازدگی) شود.
* خفگی :
تبخیر سریع نیتروژن مایع در یک فضای بسته میتواند باعث کاهش اکسیژن و در نتیجه خفگی شود، زیرا گاز نیتروژن بیبو و بیرنگ است و حضور آن احساس نمیشود.
* افزایش فشار :
در صورت قرار گرفتن در یک ظرف در بسته، تبخیر نیتروژن مایع میتواند منجر به افزایش فشار و انفجار ظرف شود.
* تجهیزات حفاظت فردی :
هنگام کار با نیتروژن مایع، استفاده از دستکشهای عایق، عینک محافظ و لباس محافظ ضروری است.
تولید کنندگان نیتروژن مایع
* در حال شناسایی
خرید نیتروژن مایع
* خرید نیتروژن مایه
موصوعات مرتبط