น้ำแข็งแห้ง ไนโตรเจนเหลว

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• สูตรเคมีน้ำแข็งแห้ง
• ใช้สำหรับน้ำแข็งแห้ง
• ไนโตรเจนเหลว
• ใช้สำหรับไนโตรเจนเหลว

แม้ว่าจะไม่ใช่ Mothra vs. Godzilla แต่คนใน Jefferson Lab - ในเซ็กเมนต์สำหรับซีรีส์ YouTube ของพวกเขา "Frostbite Theatre" - ใส่น้ำแข็งแห้งและไนโตรเจนเหลวในภาชนะเดียวกันเพื่อดูว่าจะเกิดอะไรขึ้น วัสดุทั้งสองเย็นมากและต่ำกว่าศูนย์ แต่ความแตกต่างของอุณหภูมิทำให้การทดลองนี้น่าสนใจ การตั้งค่าการทดลองน้ำแข็งแห้งกับไนโตรเจนเหลวยังทำให้เกิดการบิดในวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับคำเช่นเย็นร้อนและเดือด

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

TL / DR; อ่านไม่นานเกินไป

น้ำแข็งแห้งกับไนโตรเจนเหลวเป็นหัวข้อที่น่าสนใจในการตรวจสอบคุณสมบัติของสิ่งที่เราคิดว่าร้อนเย็นและเดือด ที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์น้ำแข็งแห้งและไนโตรเจนเหลวที่เย็นกว่ามากสร้างผลกระทบที่น่าสนใจ

มันสนุกที่จะดูการทดลอง แต่มีการแจ้งเตือนสปอยเลอร์: เมื่ออุณหภูมิของน้ำแข็งแห้งอยู่ที่ -110 ° F และมีความหนาแน่นมากขึ้นมันก็จะจมลงสู่ก้นภาชนะ อุณหภูมิไนโตรเจนเหลวซึ่งเริ่มต้นที่ -321 ° F เริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการเดือด ใครจะรู้ว่าน้ำแข็งแห้งร้อนมาก? ในทางวิทยาศาสตร์ทุกสิ่งที่เกี่ยวข้อง

สูตรเคมีน้ำแข็งแห้ง

น้ำแข็งแห้งเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทำให้เป็นก้อน ด้วยเหตุนี้สูตรทางเคมีน้ำแข็งแห้งจึงเหมือนกับคาร์บอนไดออกไซด์หรือ CO₂. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสีไม่มีกลิ่น เมื่อก๊าซนั้นถูกแช่แข็งมันจะกลายเป็นสิ่งที่เราเรียกว่าน้ำแข็งแห้ง

เมื่อน้ำแข็งละลายเป็นปกติจะเปลี่ยนเป็นของเหลว เมื่อน้ำแข็งที่ "แห้ง" ละลายมันจะระเหยที่อุณหภูมิห้องซึ่งหมายความว่ามันจะไปจากของแข็งไปยังก๊าซโดยตรง ลักษณะเหล่านี้ทำให้น้ำแข็งแห้งมีค่าสำหรับการเก็บอาหารเย็นโดยไม่ต้องแช่แข็งและเพื่อสร้างเอฟเฟกต์หมอกที่น่ากลัวในวันฮัลโลวีน

ใช้สำหรับน้ำแข็งแห้ง

นอกเหนือจากเกวียนไอศกรีมและชามชกมวยของคุณแล้วน้ำแข็งแห้งยังมีอยู่ทั่วไปและมีประโยชน์ในเชิงพาณิชย์มากมาย สิ่งอำนวยความสะดวกทางการแพทย์ใช้เพื่อทำให้ชิ้นงานเย็น อุตสาหกรรมบางประเภทใช้น้ำแข็งแห้ง - ในวิธีที่เรียกว่า "การทำน้ำแข็งแห้ง" ซึ่งคล้ายกับการพ่นทราย - เพื่อทำความสะอาดอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่นมันถูกใช้ในแหล่งน้ำมันเพื่อกำจัดตะกอนออกจากด้านล่างของถังน้ำมัน จากข้อมูลของ DryIceInfo.com การใช้ประโยชน์จากน้ำแข็งแห้งในเชิงพาณิชย์นับตั้งแต่การสร้างแบรนด์ของวัวไปจนถึงการแปรรูปเนื้อสัตว์ไปจนถึงการกำจัดกระเบื้องปูพื้นไปจนถึงการกำจัดโกเฟอร์ มันเป็นสิ่งที่หลากหลาย ประชาชนทั่วไปสามารถซื้อน้ำแข็งแห้งในร้านขายของชำหลายแห่งในราคาสองสามดอลลาร์ต่อปอนด์ นำเครื่องทำความเย็นของคุณติดตัวไปด้วยเมื่อคุณต้องการทำการสั่งซื้อและบอกให้พวกเขาทราบว่าคุณต้องการน้ำหนักกี่ปอนด์

ไนโตรเจนเหลว

ไนโตรเจนเป็นก๊าซ เพื่อให้เป็นของเหลวจะต้องมีการระบายความร้อนอย่างครอบคลุมมาก ที่อุณหภูมิไนโตรเจนเหลวโดยทั่วไปอยู่ที่ -346 ° F ดูเหมือนว่าน้ำเดือดถึงแม้ว่ามันจะเย็นมากก็ตาม เมื่อมันถูกแช่แข็งต่ำกว่า -346 °มันจะกลายเป็นของแข็ง เมื่อนำเหนือจุดเดือด -320.44 ° F มันจะกลายเป็นก๊าซ

ดังที่คนในห้องทดลองของเจฟเฟอร์สันแสดงว่าไนโตรเจนเหลวเย็นกว่าน้ำแข็งแห้งมาก สิ่งนี้ทำให้มีอันตรายมากขึ้นในการจัดการและทำให้ประชาชนทั่วไปมีน้อยลง แม้ว่าบาร์บางแห่งจะทำค็อกเทลด้วยไนโตรเจนเหลว แต่ในเดือนตุลาคม 2012 แฟชั่นนี้ส่งผลให้วัยรุ่นในสหราชอาณาจักรมีการผ่าตัดฉุกเฉินเพื่อเอาหน้าท้องของเธอหลังจากที่เธอดื่มหนึ่ง บาร์นำเครื่องดื่มดังกล่าวออกจากเมนูอย่างรวดเร็ว

ใช้สำหรับไนโตรเจนเหลว

ไนโตรเจนเหลวซึ่งถูกจัดการอย่างปลอดภัยสามารถสร้างความสนุกสนานอย่างมากในชั้นเรียนวิชาเคมี เว็บไซต์ของมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์แสดงการใช้ลูกบอลแปลก ๆ มากมายรวมถึงการเติมไนโตรเจนเหลวหนึ่งถ้วยลงในฟองสบู่หนึ่งในสี่ฟอง - "ฟองสบู่ออกไปทุกที่!" - และแช่แข็งกล้วยในไนโตรเจนเหลวและใช้มันเพื่อตอกตะปู งี่เง่าใช่มั้ย แต่เทคนิคเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติที่มีค่าที่สุดของไนโตเจนเหลวสองชนิด: มันจะขยายตัวอย่างรวดเร็วและทำให้วัตถุค้างได้ทันที

กระบวนการโต้เถียงที่รู้จักกันในชื่อ "fracking" ใช้ประโยชน์จากไนโตรเจนเหลวที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วเพื่อก่อตัวหินร้าวซึ่งมีก๊าซธรรมชาติ และไนโตรเจนเหลวจะทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วและทั่วถึงในการใช้งานทางการแพทย์เช่นในการแช่แข็งและทำลายเนื้อเยื่อที่ไม่พึงประสงค์เช่นหูดและมะเร็งเล็ก ๆ