Химия и Химики № 3 2012. Опыты с жидким азотом

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Жидкий азот

При охлаждении до минус 195.8°С азот превращается в прозрачную, бесцветную жидкость (плотность 0.808 г/см3). Поскольку температура жидкого азота гораздо ниже комнатной, для его хранения используют специальные сосуды Дьюара (разговорное название "дьюар"). Простейший дьюар представляет собой сосуд с двойными стенками, между которыми откачан воздух. Чтобы уменьшить передачу тепла за счет излучения, стенки сосудов Дьюара делают зеркальными.

Обычно в лаборатории применяют сосуды Дьюара двух типов - "большие", объемом несколько десятков литров и "маленькие" - объемом порядка литра и менее. Большие дьюары делают из металла, в них жидкий азот может храниться несколько недель, маленькие дьюары обычно стеклянные, их используют для кратковременного хранения азота (несколько часов, в лучшем случае - несколько суток).

1 — подставка; 2 — вакуумированая полость; 3 — теплоизоляция; 4 — адсорбент; 5 — наружный сосуд; 6 — внутренний сосуд; 7 — горловина; 8 — крышка; 9 — трубка для вакуумирования;

Стеклянные дьюары более опасны в обращении, поскольку стекло плохо переносит резкие перепады температур. В результате стеклянный сосуд Дьюара может взорваться, а его осколки (вместе с жидким азотом) попасть вам в лицо. Поэтому переливать жидкий азот нужно осторожно и постепенно, стараясь не облить горлышко дьюара. Естественно, необходимо пользоваться защитной маской.

При прочих равных условиях, чем больше сосуд Дьюара и чем больше в нем жидкого азота, тем дольше он хранится. Однако, дьюары могут сильно отличаться по качеству: например, при внешней схожести, в одном из них азот может выкипеть за час, в другом - продержаться более суток. Вместо сосуда Дьюара можно с успехом использовать бытовой термос.

Несмотря на то, что жидкий азот очень холодный, попадание небольшого количества этой жидкости на кожу не представляет опасности (что будет продемонстрировано в экспериментальной части). Главное не дать жидкому азоту впитаться в одежду, волосы или мягкую обувь - это грозит обморожением.

Сосуды с жидким азотом нельзя плотно закрывать, иначе под давлением испаряющегося азота может произойти взрыв.

Плохой сосуд Дьюара быстро покрывается инеем - признак сильных потерь холода через стенки. Жидкий азот в таком сосуде быстро испаряется.

Жидкий азот используется в некоторых лабораториях и на предприятиях, кроме того, он производится в больших количествах при разделении воздуха (например, на заводах синтетического аммиака). Получение жидкого азота на установках небольшой мощности требует значительных затрат энергии, но на больших промышленных установках он обходится весьма дешево.

Ниже описаны некоторые опыты с жидким азотом. К сожалению, качество (и количество) иллюстраций далеко от оптимального, поскольку опыты пришлось ставить и снимать в неприспособленных для этого условиях.