液氮温度,液氮常温下是怎么保持液体状态的?

2022-01-09 17:38:31 百科大全 投稿:一盘搜百科
摘要液氮性质液氮,呈液态的氮气液氮温度。我们知道氮气在常温下是一种气态的保护气,密度比空气略小。那么液态的氮气是什么样的呢?液氮是一种惰性、无色、无腐蚀性的液态物质,密度0.808g/cm3,可以作为制冷

液氮性质液氮,呈液态的氮气液氮温度。我们知道氮气在常温下是一种气态的保护气,密度比空气略小。那么液态的氮气是什么样的呢?

液氮温度,液氮常温下是怎么保持液体状态的?

液氮是一种惰性、无色、无腐蚀性的液态物质,密度0.808g/cm3,可以作为制冷剂,用于冷冻和运输食品、低温实验研究、化学检测、工业制氮肥等。熔点是-209.8℃,沸点为-196.56℃,在常温下温度极低,可以达到-196℃,所以液氮容易使人冻伤,并且冻伤后不可逆转。在常温下液氮体积较小,容易储存运输,所以在大型化工企业中,氮气都是由液氮气化而来,一体积的液氮可以膨胀到696体积的气态氮气。工业中液氮是由空气分馏而来,先将净化后的空气加压液化就制得液态氮气。

液氮温度,液氮常温下是怎么保持液体状态的?

那么液氮在常温下是怎么保持液态而不被气化的呢?在常温下温度极低,可以达到-196℃,这么低的温度在普通室温下25到宝30摄氏度是怎么保持液体状态的呢?医院里存储精子的液氮罐打开时,看到白茫茫的一片,好多人都有这个疑问,白茫茫的一片是被液氮冷凝的空气中的小水滴,类似于雾。

首先,装液氮的容器被称作杜瓦瓶。杜瓦瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯-杜瓦爵士与19世纪发明的,原理就如同家里的暖水瓶,中间抽成一定得真空度,高真空绝热,减少的和外面的热交换。

其次,导热热流密度的计算公式为q=温差/热阻,温差很大,液氮与环境温度温差达200多K,在高真空条件下,分子很少,热运动不剧烈,热阻已经足够的大,导热量会非常小。

最后,再液氮罐开口后,周围的液氮分子都想要吸热量变成气态分子,自由地重新出发,但是有点成熟思想的都知道的,自由哪那么多呢?自由如果多了,自由不就廉价了吗?自由在任何时候都是高端奢侈品!继续回来“扯氮”,当打开盖后周边的空气就会被迅速冷却到零下50度以下了,所以就看到白茫茫的一片,空气不是热的良导体,当周边的空气被冷却后,无法提供更多的热量来使得所有的液氮分子都变成气态,所以我们就可以在常温下也可以看到液氮了。

液氮运输运输液氮的罐车是由特殊的耐低温材料制成,并且最重要的一点就是液氮运输车不能封闭,因为在液氮运输过程中或者储存情况下,有时候温度不可能都达到-196℃,所以或多或少的液氮都会气化,液氮气化体积要发生膨胀,压力增大,所以如果箱体密闭,由于体积膨胀会造成爆炸,所以液氮运输车都会有一个通向外界的管子,并且一直在冒白烟,那些白烟就是气化后的氮气,液氮在常温下要想保持液态,必须有一定的压力,靠压力来维持液体状态,所以储存液氮的储槽必须要定时巡检增压盘,且保持通风情况。

人类目前达到的温度极限是0.000000001K。是科学家利用原子构成的“激光晶格”达到的。液氮的最低温度是-196℃,不足以达到如此低温。

理论最低的极限温度是-273.15摄氏度,即0K。在这个温度下分子和原子还有电子都停止了运动和一切的振动,虽然人类无法真正达到这个低温,但是人们却在为无限趋近于这个温度而战。

人类早在1926年就得到了0.71K的低温,之后再一1933年0.27K的低温,1957年则创造了0.00002K的超低温记录。目前,我已经能够在实验室科达到0.000000001K的超级低温,这也是记录的最低温度。

为测量液氮罐内温度的分布,验证所建立模型的正确性,选择常用的10L的液氮罐(内径0.115m) ,往罐内注入约4—5L液氮,静态放置2天,待液氮罐系统彻底稳定后,实测液氮罐内上部空间(约0.12m高)中的温度分布。
鉴于所需测量的温度较低,范围广,测量温度的温度计选用数字式铂电阻温度计,它根据铂丝电阻随温度变化而变的规律来测量温度,可测-200℃,该温度计的标称误差为±0.5℃。由于铂电阻温度计在超低温段的响应时间较长,而液氮的挥发又快,如测量时间过长,热交换将导致液氮罐内的液氮减少,罐内低温氮气所占的空间及相应的温度分布也会随之而改变。

温度是降低的,而且降的挺低,大概零下100摄氏度。至于你说的违反能量守恒定律的事,我给你解释一下。内能包括分子势能和分子动能。分子势能是与分子间距离相关的,在一定程度上,距离越近,势能越大,而从气体到液体的过程是在我所说的一定程度范围内的。也就是,在压缩氮气的过程中,氮气分子之间的距离缩小,分子势能增加,按照能量守恒定律,势能增加,必定动能减小。

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温度是降低的,而且降的挺低,大概零下100摄氏度。至于你说的违反能量守恒定律的事,我给你解释一下。内能包括分子势能和分子动能。分子势能是与分子间距离相关的,在一定程度上,距离越近,势能越大,而从气体到液体的过程是在我所说的一定程度范围内的。也就是,在压缩氮气的过程中,氮气分子之间的距离缩小,分子势能增加,按照能量守恒定律,势能增加,必定动能减小。这就轮到分子动能与温度的关系了,你自习看一下概念,应该可以知道,温度是分子平均动能的标志。

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