Madala temperatuuriga füüsika ja tööstuslikes rakendustes mängivad olulist rolli vedela lämmastiku (LN₂) ja vedela hapniku (LOX). Ehkki need mõlemad eksisteerivad vedelas vormis ja need valmistatakse gaasi jahutades äärmiselt madalale temperatuurile, on füüsiliste omaduste, rakendusstsenaariumide ja ohutusriskide osas olulisi erinevusi. See artikkel sorteerib süstemaatiliselt erinevust vedela lämmastiku ja vedela hapniku vahel neljast aspektist: põhilised omadused, ettevalmistusmeetodid, peamised kasutusviisid ja ohutuse ettevaatusabinõud.
Põhiomaduste võrdlus
1. keemiline koostis
Vedela lämmastik koosneb lämmastikumolekulidest (N₂) ja vedela hapnik koosneb hapnikumolekulidest (O₂). Mõlemad on oma olemuselt rikkad ja on mõlemad gaasid normaalsetes tingimustes.
2. keemispunkt ja sulamistemperatuur
Vedela lämmastiku keemistemperatuur on -195,8 kraad (77 K) ja sulamistemperatuur on -210 kraadi; Vedeliku hapniku keemistemperatuur on -183 kraad (90,2 k) ja sulamistemperatuur on -218,8 kraadi. Vedela lämmastiku keemistemperatuur on madalam, mis muudab vedela oleku saavutamise ja hooldamise lihtsamaks.
3. tihedus
Vedela lämmastiku tihedus on umbes 0,808 g/cm³, samas kui vedela hapnik on 1,141 g/cm³. Seetõttu on sama mahu all vedela hapniku mass suurem.
Ettevalmistamise meetod
Vedelat lämmastikku ja vedelat hapnikku valmistatakse tavaliselt õhu eraldamise seadme (ASU) abil. See tehnoloogia kasutab erinevate komponentide keemistemperatuuride erinevusi, et saavutada gaasi eraldamine kokkusurumise, jahutus- ja laienemisprotsesside kaudu. Vedela hapniku kõrgema keemistemperatuuri tõttu kogutakse see ASU -s suhteliselt kõrgel temperatuuri tsoonis, samas kui vedel lämmastik saadakse madalamas temperatuurvööndis.
Rakendusalad
Vedela lämmastiku peamised kasutusalad hõlmavad järgmist:
- Toiduainetööstus: kasutatakse kiireks külmutamiseks, toidukvaliteedi ja toitumise säilitamiseks;
- Meditsiinivaldkond: rakendatakse bioloogiliste proovide krüoteraapiat ja krüogeenset säilitamist (näiteks rakud, kuded);
- Teaduslikud uuringud: kui jahutusvahendina ülijuhtivates katsetes ja madala temperatuuriga füüsikauuringutes.
Vedela hapniku peamised kasutusalad hõlmavad järgmist:
- Kosmose tõukejõud: kasutatakse raketimootorites oksüdeerijana;
- Metallurgiline tööstus: abistab põlemist terase valmistamise ajal ahju temperatuuri suurendamiseks;
- Meditsiiniline hapnikuvarustus: pakkuge hingamisteede häiretega patsientidele kõrge hapnikutoe kontsentratsiooni.
Ohutuse ettevaatusabinõud
Mõlemal on äärmiselt madal temperatuur ja otsene kontakt võib põhjustada tugevat külmakahjustust. Samuti:
- Vedel hapnik on tugev oksüdeerija ja kontakt põlevate ainetega võib hõlpsalt põhjustada põlemist või plahvatust;
- Kuigi vedel lämmastik ei ole oksüdeerija, asendab see pärast aurustumist suurtes kogustes õhu, mis võib põhjustada hüpoksia ja lämbumise riski suletud ruumides.
Ehkki vedela lämmastik ja vedela hapnik on nii madal - temperatuurvedelikud, on nende füüsikalised omadused, kasutusnõuded kui ka ohutusnõuded oluliselt erinevad. Nende kahe erinevuse õige mõistmine on teadusliku valiku ja ohutu kasutamise jaoks suur tähtsus. Kas tööstuslikes teaduslikes uuringutes või meditsiinilistes stsenaariumide korral tuleb personali ja seadmete ohutuse tagamiseks võtta rangelt tööprotseduure ja tuleb võtta kaitsemeetmeid.
