Khí Nito lỏng là gì? ứng dụng nito lỏng trong y học và cuộc sống

Khí nito lỏng là gì?

Nito lỏng là nitơ ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ cực thấp (liquid nitrogen). Nó là chất lỏng trong suốt không màu với mật độ 0,807 g / ml ở điểm sôi của nó (−195,79 ° C (77 K ; −320 ° F )) và hằng số điện môi 1,43.

Khí Nito lỏng là gì? ứng dụng nito lỏng trong y học và cuộc sống

Rót Nito lỏng

Nitơ lần đầu tiên được hóa lỏng tại Đại học Jagiellonian vào ngày 15 tháng 4 năm 1883 bởi các nhà vật lý Ba Lan, Zygmunt Wróblewski và Karol Olszewski.

Nó được sản xuất công nghiệp bằng cách chưng cất phân đoạn của không khí lỏng.

Nitơ lỏng thường được gọi bằng chữ viết tắt, LN 2 hoặc “LIN” hoặc “LN” và có số UN năm 1977. Nitơ lỏng là chất lỏng diatomic, có nghĩa là tính chất diatomic của liên kết cộng hóa trị N trong khí N 2 giữ lại sau khi hóa lỏng.

Tính chất

Nito lỏng là một chất lỏng đông lạnh có thể gây đông lạnh nhanh khi tiếp xúc với mô sống.

Khi được cách nhiệt thích hợp từ nhiệt độ môi trường xung quanh, nitơ lỏng có thể được lưu trữ và vận chuyển, ví dụ như trong bình chân không.

Nhiệt độ được giữ ổn định ở 77 K do đun sôi chậm chất lỏng, dẫn đến sự tiến hóa của khí nitơ. Tùy thuộc vào kích thước và thiết kế, thời gian giữ của bình chân không dao động từ vài giờ đến vài tuần.

Sự phát triển của các mạch chân không siêu cách nhiệt đã được kích hoạt đã cho phép lưu trữ và vận chuyển nito lỏng trong thời gian dài hơn với tổn thất giảm xuống còn 2% mỗi ngày hoặc ít hơn.

Nhiệt độ của nitơ lỏng có thể dễ dàng được giảm xuống điểm đông đặc của nó 63 K (−210 ° C; −346 ° F) bằng cách đặt nó trong buồng chân không được bơm bằng bơm chân không.

Hiệu suất nitơ lỏng như một chất làm mát bị giới hạn bởi thực tế là nó sôi ngay khi tiếp xúc với vật thể ấm hơn, bao bọc vật thể trong khí nitơ cách điện.

Hiệu ứng này, được gọi là hiệu ứng Leidenfrost, áp dụng cho bất kỳ chất lỏng nào tiếp xúc với vật thể nóng hơn đáng kể so với điểm sôi của nó.

Làm mát nhanh hơn có thể thu được bằng cách nhúng một vật thể vào trong một slush nito lỏng và rắn hơn là nitơ lỏng một mình.

Ứng dụng nito lỏng

Nitơ lỏng là một nguồn khí nitơ khô nhỏ gọn và dễ vận chuyển, vì nó không yêu cầu áp lực. Hơn nữa, khả năng duy trì nhiệt độ thấp hơn nhiều so với điểm đóng băng của nước làm cho nó cực kỳ hữu ích trong một loạt các ứng dụng, chủ yếu là một chất làm lạnh chu kỳ mở, bao gồm:

+ Ứng dụng trong y học

Liệu pháp cryotherapy (xịt al) để điều trị loại bỏ các tổn thương da không lành mạnh hoặc có khả năng gây ác tính như u nhú sùi mào gà và viêm sừng hóa.

Để lưu trữ các tế bào ở nhiệt độ thấp cho phòng thí nghiệm làm việc

Cho bảo quản lạnh của máu, các tế bào sinh sản ( tinh trùng và trứng ), và các sinh vật mẫu và vật liệu

Để bảo tồn các mẫu mô từ các phẫu thuật cho các nghiên cứu trong tương lai

Để bảo tồn cryon với hy vọng tái hôn trong tương lai

Để tạo điều kiện bảo tồn nguồn gen vật nuôi

Trong quá trình thăng hoa, một cách để xử lý thi thể người chết

+ Ứng dụng với lĩnh vực khác

Như một nguồn nito dự phòng trong các hệ thống phòng chống cháy không khí

Như một nguồn khí nitơ rất khô

Để ngâm, đóng băng và vận chuyển thực phẩm

Đóng băng các đường ống dẫn nước và dầu để làm việc với chúng trong những tình huống không có van để chặn dòng chất lỏng chảy vào khu vực làm việc; phương pháp này được gọi là cách ly đông lạnh

Để thu hẹp-hàn các bộ phận máy móc với nhau

Như một chất làm mát

Cho máy ảnh CCD trong thiên văn học

Cho chất siêu dẫn nhiệt độ cao đến nhiệt độ đủ để đạt được độ siêu dẫn

Để duy trì nhiệt độ thấp xung quanh hệ thống làm mát heli lỏng chính của nam châm siêu dẫn trường cao được sử dụng trong ví dụ: phổ kế cộng hưởng từ hạt nhân và hệ thống hình ảnh cộng hưởng từ

Cho bẫy bơm chân không và trong quá trình bay hơi được kiểm soát trong hóa học

Như một thành phần của các phòng tắm làm mát được sử dụng cho các phản ứng nhiệt độ rất thấp trong hóa học

Để tạm thời thu nhỏ các thành phần cơ khí trong quá trình lắp ráp máy và cho phép cải thiện nhiễu phù hợp

Cho làm mát máy tính để ép xung quá mức

Để mô phỏng nền không gian trong buồng chân không trong thử nghiệm nhiệt tàu vũ trụ

Trong chế biến thực phẩm, chẳng hạn như làm kem siêu mịn.

Điều kiện an toàn

Bởi vì tỷ lệ mở rộng khí-to-khí của nitơ là 1: 694 ở 20 ° C (68 ° F), một lượng lớn lực có thể được tạo ra nếu nitơ lỏng nhanh chóng bốc hơi trong một không gian kín.

Trong một sự cố vào ngày 12 tháng 1 năm 2006 tại Đại học Texas A & M, các thiết bị giảm áp của một bể nito lỏng đã bị trục trặc và sau đó bịt kín.

Kết quả của sự tích tụ áp lực tiếp theo, bể không thành công thảm khốc. Sức mạnh của vụ nổ đủ để đẩy bình qua trần ngay phía trên nó, phá vỡ một chùm bê tông cốt thép ngay bên dưới nó, và thổi các bức tường của phòng thí nghiệm 0,1-0,2 m ra khỏi nền móng của chúng.

Do nhiệt độ cực thấp, xử lý bất cẩn nito lỏng và bất kỳ vật thể nào được làm mát bằng nó có thể dẫn đến bỏng lạnh. Trong trường hợp đó, găng tay đặc biệt nên được sử dụng trong khi xử lý.

Tuy nhiên, một giật gân nhỏ hoặc thậm chí đổ xuống da sẽ không bị bỏng ngay lập tức vì hiệu ứng Leidenfrost, khí bay hơi cách nhiệt ở một mức độ nào đó, như chạm vào một phần tử nóng rất nhanh với ngón tay ướt. Nếu nitơ lỏng quản lý để bơi bất cứ nơi nào, nó sẽ đốt cháy nghiêm trọng.

Khi nitơ lỏng bốc hơi, nó làm giảm nồng độ oxy trong không khí và có thể hoạt động như một chất ngạt, đặc biệt là trong những chỗ bít bùng.

Nitơ là không mùi, không màu, không vị và có thể tạo ra ngạt mà không có bất kỳ cảm giác hoặc cảnh báo trước nào.

Cảm biến oxy đôi khi được sử dụng như một biện pháp phòng ngừa an toàn khi làm việc với nitơ lỏng để cảnh báo công nhân của khí tràn vào một không gian hạn chế.

Các mạch chứa nito lỏng có thể ngưng oxy từ không khí. Chất lỏng trong bình như vậy ngày càng trở nên giàu oxy (điểm sôi 90 K; −183 ° C; −298 ° F) khi nitơ bay hơi, và có thể gây ra quá trình oxy hóa bạo lực của vật liệu hữu cơ.

Nuốt nitơ lỏng có thể gây tổn thương nghiêm trọng bên trong, do đông lạnh các mô tiếp xúc với nó và với lượng khí nitơ phát triển khi chất lỏng được làm nóng bằng nhiệt độ cơ thể.

Năm 1997, một sinh viên vật lý chứng minh hiệu ứng Leidenfrost bằng cách giữ nitơ lỏng trong miệng của mình vô tình nuốt phải chất này, dẫn đến chấn thương gần chết người. Đây rõ ràng là trường hợp đầu tiên trong y học văn học của nito lỏng uống.

Vào năm 2012, một phụ nữ trẻ ở Anh đã phải cắt bỏ dạ dày của mình sau khi ăn một loại cocktail được làm bằng nitơ lỏng.

Sản xuất

Nitơ lỏng được sản xuất thương mại từ chưng cất đông lạnh của không khí hóa lỏng hoặc từ việc hóa lỏng nitơ nguyên chất có nguồn gốc từ không khí bằng cách sử dụng hấp phụ áp suất.

Một máy nén khí được sử dụng để nén không khí được lọc thành áp suất cao; khí áp suất cao được làm lạnh trở lại nhiệt độ môi trường xung quanh, và cho phép mở rộng đến áp suất thấp.

Không khí mở rộng nguội đi rất nhiều ( hiệu ứng Joule – Thomson ), và oxy, nitơ và argon được tách ra bằng các giai đoạn mở rộng và chưng cất khác.

Việc sản xuất nito lỏng quy mô nhỏ dễ dàng đạt được bằng nguyên tắc này. Nito lỏng có thể được sản xuất để bán trực tiếp, hoặc như một sản phẩm phụ của sản xuất oxy lỏng được sử dụng cho các quá trình công nghiệp như sản xuất thép.

Các nhà máy khí lỏng sản xuất theo thứ tự tấn mỗi ngày sản phẩm bắt đầu được xây dựng vào những năm 1930 nhưng trở nên rất phổ biến sau Thế chiến thứ hai; một nhà máy hiện đại lớn có thể sản xuất 3000 tấn / ngày các sản phẩm không khí lỏng.

Khí Nito lỏng là gì? ứng dụng nito lỏng trong y học và cuộc sống
5 (100%) 9 votes

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.