Властивості рідкого азоту


Рідкий азот ця речовина азот N2 в рідкому стані при екстремально низькій температурі -196C (77.35K) при тиску 101,3кПа. Залежність температури кипіння рідкого азоту від тиску представлена ​​в таблиці 2 . Рідкий азот не володіє кольором і запахом. При контакті з повітрям рідкий азот поглинає з нього кисень, утворюючи розчин кисню в азоті в зв'язку з чим температура кипіння суміші поступово змінюється.

Температура рідкого азоту може бути знижена до точки замерзання -210С (63К) при створенні необхідного розрядження над його поверхнею. Розрядження досягають шляхом відкачування ємності з рідким азотом вакуумним насосом відповідної продуктивності.

Щільність рідкого азоту при тиску при тиску 101,3кПа становить 808кг / м3. Залежність щільності рідкого азоту від тиску представлена ​​в таблиці 3 .

Рідкий азот отримують шляхом зрідження атмосферного повітря з подальшим його розподілом на ректифікаційної колоні, або зрідження газоподібного азоту, отриманого за допомогою мембранного, або сорбційної методу поділу повітря. В атмосферному повітрі вміст газоподібного азоту становить 75,6% (по масі) або 78,084% (за обсягом).

Таблиця 1. Марки рідкого азоту класифікують відповідно до ГОСТ 9293-74 .

Марка азоту / склад Особливою чистоти (ОСЧ) Підвищеною чистоти Технічний 1-й сорт 2-й сорт 1-й сорт 2-й сорт 1-й сорт 2-й сорт Об'ємна частка азоту,%, не менше 99,999 99,996 99,99 99 , 95 99,6 99,0 Об'ємна частка кисню,%, не більше 0,0005 0,001 0,001 0,05 0,4 1,0

Рідкий азот використовують для охолодження різних об'єктів і для газифікації. Газифікація рідкого азоту дозволяє істотно скоротити витрати на доставку газоподібного азоту споживачеві. Для газифікації рідкого азоту використовуються спеціальні судини газифікатори різних модифікацій і азот марки ОСЧ. Для охолодження досить технічного азоту, тому що для охолодження різних об'єктів як правило відсутні вимоги на чистоту азоту. Під чистотою азоту розуміється ступінь вмісту в ньому кисню.

Таблиця 2. Тиск насичених парів азоту при температурах 20-126К

Т, К p, гПа Т, К p, МПа над кристалом над рідиною 20,0 1,44 × 10-10 63,15 * 0,0125 * 21,2 1,47 × 10-10 64 0,0146 21, 6 3,06 × 10-10 66 0,0206 22,0 6,13 × 10-10 68 0,0285 22,5 1,59 × 10-9 70 0,0386 23,0 3,33 × 10-9 72 0,0513 24,0 1,73 × 10-8 74 0,0670 25,0 6,66 × 10-8 76 0,0762 26,0 2,53 × 10-7 77,36 ** 0,1013 ** 26,4 4,26 × 10-7 80 0,1371 30,0 3,94 × 10-5 82 0,1697 37,4 1,17 × 10-2 84 0,2079 40,0 6,39 × 10-2 86 0,2520 43,5 1,40 × 10-1 88 0,3028 49,6 3,49 90 0,3608 52,0 7,59 92 0,4265 54,0 13,59 94 0 , 5006 56,0 23,46 96 0,5836 58,0 39,19 98 0,6761 60,0 69,92 100 0,7788 62,0 98,11 102 0,8923 104 1,0172 106 1,1541 108 1,3038 110 1,4669 116 2,0442 120 2,5114 124 3,0564 126,2 *** 3,4000 ***

Примітка: * - потрійна точка; ** - точка нормального кипіння; *** - критична точка

Таблиця 3. Щільність рідкого азоту в діапазоні температур 63-126К

Т, К ρ, кг / м3 63,15 868,1 70 839,6 77,35 807,8 80 795,5 90 746,3 100 690,6 110 622,7 120 524,1 126,25 295,2

Таблиця 4. Приблизний витрата рідкого азоту на охолодження деяких металів

Холодоагент Температурний інтервал
охолодження металу, К Витрата холодоагенту, л на 1 кг металу Алюміній Нержавіюча сталь Мідь При використанні теплоти пароутворення Рідкий азот 300 до 77 1,0 0,53 0,46 При використанні теплоти пароутворення і теплоємності пара Рідкий азот 300 до 77 0,64 0 , 34 0,29

Таблиця 5. Основні фізичні властивості рідкого азоту

Параметр, властивість Азот Температура кипіння, До 77,36 Критична точка
  • Температура Ткр, К
  • Тиск ркр, МПа
  • Щільність ρкр, кг / м3
Потрійна точка
  • Температура Ттр, К
  • Тиск РТР, кПа
  • Щільність ρ, кг / м3: пара
  • рідини
  • Уд. Теплоємність пара Ср, кДж / (кг ° К):
  • рідини
  • Теплота пароутворення r, кДж / кг
  • кДж / л
Ставлення різниці ентальпій газу при Т = 300К і Т = 4,2К до теплоті пароутворення, Δi / r 1,2
  • Коеф. теплопровідності λ, мВт / (м ° К) пара
  • рідини
Діелектрична постійна рідини 1,434 Газ при нормальних умовах (t = 0 ° C, p = 101,325кПа)
  • Щільність ρ, кг / м3
  • Уд. теплоємність Ср, кДж / (кг ° К)
  • Коеф. теплопровідність. λ, мВт / (м ° К)
  • Обсяг насиченого пара з 1 л рідини:
  • Обсяг газу з 1 л рідини:
  • 1,252
  • 1,041
  • 23,96
  • 178
  • 646
  • Молярна маса μ, кг / моль
  • Газова постійна R, Дж / (кг ° К)
  • Показник адіабати γ = Cp / C