Aký studený je kvapalný dusík?

Matt Lincoln / Getty Images

Kvapalný dusík je veľmi studený! Pri normálnom atmosférickom tlaku je dusík kvapalina medzi 63 K a 77,2 K (-346 °F a -320,44 °F). V tomto teplotnom rozsahu vyzerá kvapalný dusík podobne vriaca voda . Pod 63 K zamŕza na pevný dusík. Pretože kvapalný dusík v bežnom prostredí vrie, jeho obvyklá teplota je 77 K.

Kvapalný dusík vrie na dusíkové pary pri izbová teplota a tlak. Oblak pary, ktorý vidíte, nie je para ani dym. Para je neviditeľná vodná para, zatiaľ čo dym je produktom horenia. Oblak je voda, ktorá skondenzovala zo vzduchu vystavením nízkej teplote okolo dusíka. Studený vzduch nedokáže udržať toľko vlhkosti ako teplejší vzduch, preto sa vytvára oblak.

Bezpečnosť s tekutým dusíkom

Kvapalný dusík nie je toxický, ale nejaký obsahuje nebezpečenstvo . Po prvé, keď kvapalina mení fázu na plyn, zvyšuje sa koncentrácia dusíka v bezprostrednej oblasti. Koncentrácia ostatných plynov klesá, najmä v blízkosti podlahy, pretože studené plyny sú ťažšie ako teplejšie plyny a klesajú. Príkladom, kde to môže predstavovať problém, je použitie tekutého dusíka na vytvorenie efektu hmly na párty pri bazéne. Ak sa použije len malé množstvo tekutého dusíka, teplota bazéna nie je ovplyvnená a prebytočný dusík odfúkne vánok. Ak sa použije veľké množstvo tekutého dusíka, koncentrácia kyslíka na hladine bazéna sa môže znížiť natoľko, že môže spôsobiť problémy s dýchaním alebo hypoxiu.

Ďalším nebezpečenstvom kvapalného dusíka je, že kvapalina expanduje na 174,6-násobok svojho pôvodného objemu, keď sa stane plynom. Potom plyn expanduje ešte 3,7 krát, keď sa zahreje na izbovú teplotu. Celkový nárast objemu je 645,3-krát, čo znamená, že odparujúci sa dusík vyvíja obrovský tlak na svoje okolie. Kvapalný dusík by sa nikdy nemal skladovať v uzavretej nádobe, pretože by mohol prasknúť.

Napokon, pretože tekutý dusík je veľmi chladný, predstavuje bezprostredné nebezpečenstvo pre živé tkanivo. Kvapalina sa vyparuje tak rýchlo, že malé množstvo sa odrazí od pokožky na poduške plynného dusíka, ale veľké množstvo môže spôsobiť omrzliny.

Použitie chladného kvapalného dusíka

Rýchle odparovanie dusíka znamená, že sa všetok prvok vyparí pripraviť zmrzlinu s tekutým dusíkom . Kvapalný dusík spôsobuje, že zmrzlina je dostatočne studená, aby sa zmenila na pevnú látku, ale v skutočnosti nezostáva ako prísada.

Ďalším skvelým efektom odparovania je, že tekutý dusík (a iné kryogénne kvapaliny) akoby levitoval. Je to spôsobené tým Leidenfrostov efekt , čo je, keď kvapalina vrie tak rýchlo, že je obklopená plynovým vankúšom. Zdá sa, že tekutý dusík nastriekaný na podlahu steká tesne po povrchu. Existujú videá, kde ľudia vyhadzujú tekutý dusík do davu. Nikto nie je zranený, pretože Leidenfrostov efekt bráni tomu, aby sa ich dotkla akákoľvek super studená tekutina.