نیتروژن مایع

نیتروژن مایع

مشخصات فیزیکی و شیمیایی 

نیتروژن مایع یکی از مایعات برودتی است که معمولاً در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی استفاده می‌شود.

"برودتی" به معنای دمای بسیار پایین است. گاز ها در شرایط خاص ( فشار و دمای بالا) به مایع تبدیل می شود و می تواند تا حجم بسیار زیادی منبسط شود.

بخار نیتروژن مایع می تواند به سرعت بافت پوست و مایع چشم را منجمد کند و ایجاد آسیب جدی نماید.

نیتروژن مایع بی اثر، بدون رنگ، بی بو، غیر خورنده، غیر قابل اشتعال و بسیار سرد است که بخش اصلی جو را تشکیل میدهد. نیتروژن خنثی است مگر زمانی که تاذ دمای بسیار بالا گرم می شود، که میتواند با برخی از فلزات فعال تر ترکیب شود(مانند لیتیوم و منیزیم برای تشکیل نیترید.) همچنین با اکسیژن نیز ترکیب می شود و اکسیدهای نیتروژن را تشکیل می دهد . هنگامی که با هیدروژن در حضور کاتالیزور ترکیب شود، آمونیاک ایجاد می کند.اگرچه نیتروژن بیشتر در حالت گازی استفاده می شود، اما معمولاً به صورت مایع ذخیره و حمل می شود. 

چرا از مایع نیتروژن استفاده میشود؟

استفاده از نیتروژن مایع یک راه مقرون به صرفه تر برای تامین عرضه محصول است. نیتروژن مایع یک مایع برودتی است. مایعات برودتی گازهای مایعی هستند که نقطه جوش معمولی آنها زیر 130- درجه فارنهایت است. (90- درجه سانتیگراد). نیتروژن مایع دارای نقطه جوش 320- درجه فارنهایت (196- درجه سانتیگراد) است. تفاوت دما بین محصول ومحیط اطراف، حتی در زمستان، قابل توجه است. حفظ این محصول از گرمای اطراف، نیاز به تجهیزات ویژه برای ذخیره و نگهداری مایعات برودتی دارد. یک سیستم کرایوژنیک از اجزای زیر تشکیل شده است: یک مخزن ذخیره برودتی، یک یا چند بخارساز و یک سیستم کنترل فشار و دما مخزن برودتی · این مخازن در اصل مانند یک بطری خلاء ساخته و طراحی شده اند که هدف آنها دور نگه داشتن گرما محیط از مایع موجود در ظرف داخلی میباشد.بخارسازها نیتروژن مایع را به حالت گازی آن تبدیل می کنند· منیفولد کنترل فشار، فشاری را که در آن گاز به فرآیند وارد می شود را کنترل می کند.

 چرا نیتروژن مایع دما را کاهش میدهد؟

 هنگامی که نیتروژن مایع تبخیر میشود تا دمای محیط گرم بشود ، مقدار زیادی گرما جذب می کند. پس اجازه می دهد درجه حرارت به میزان قابل توجهی و به سرعت کاهش پیدا کند. ترکیبی از بی ضرر بودن و حالت اولیه بسیار سرد آن ، نیتروژن مایع را به عنوان یک مایع خنک کننده ایده آل برای کاربردهای خاص مانند انجماد مواد غذایی تبدیل می کند. از نیتروژن مایع نیز برای خنک کردن موادی که در دمای اتاق حساس به گرما هستن استفاده می شود. به عنوان مثال برای لاستیک ، پلاستیک ، فلزات خاص و حتی دارویی استفاده می شود. 

چرا نیتروژن مایع میجوشد؟

هوایی که ما تنفس می کنیم حدود 80 درصدش از گاز نیتروژن می‌باشد؛ بنابراین چیزی که ما اینجا داریم هوای مایع است. یک یخچال واقعا قدرتمند می‌خواهد تا هوا را خیلی سرد کرده و آن را به مایع تبدیل کند. بنابراین نیتروژن مایع که نقطه جوش آن 320- درجه فارنهایت می‌باشد، در دمای اتاق می‌جوشد و به هوا تبدیل می‌شود.

آیا نیتروژن مایع خاصیت انفجاری دارد؟

برخلاف گازهای هیدروژن و گازاکسیژن که قابلیت انفجارشدیدد دارند گازنیتروژن بی خطر بوده و انفجاری ندارد . البته بد نیست بدانیم نیتروژن ازعناصری است که معمولا در مواد انفجاری نظیر TNT (Tri Nitro Tolouene) کاربرد های زیادی دارد.

موارد ایمنی در خصوص نیتروژن مایع:

ضریب انبساط نیتروژن مایع در دمای عادی (۲۰ درجه سانتی گراد) نزدیک به ۷۰۰ می­باشد و این بدان معنی می­باشد که یک لیتر نیتروژن مایع در صورت تبخیر برابر با ۶۹۴ لیتر نیتروژن خواهد بود که هیچ خاصیت هشداردهنده ای مانند بو یا رنگ ندارد. بنابراین، اگر نیتروژن مایع کافی تبخیر شود تا درصد اکسیژن به کمتر از 19.5 درصد کاهش یابد، خطر کمبود اکسیژن وجود دارد که ممکن است باعث بیهوشی شود. اگر کمبود اکسیژن بسیار زیاد باشد ممکن است منجر به مرگ شود. برای جلوگیری از خطرات خفگی، گردانندگان باید از تهویه مناسب اتاق هنگام استفاده از کرایوژن در داخل خانه اطمینان حاصل کنند.

شیوه های ایمنی محتاطانه · 

• نیتروژن مایع باید در مناطقی با تهویه مناسب استفاده شود .
• مایع را به آرامی مدیریت کنید تا جوشیدن و پاشیدن آن به حداقل برسد.
• از انبر برای بیرون کشیدن اجسام غوطه ور در مایع برودتی استفاده کنید ( جوش و پاشیدن همیشه هنگام شارژ یا پر کردن ظرف گرم با مایع برودتی یا هنگام قرار دادن اجسام در این مایعات اتفاق می افتد.)·   
• فقط از ظروف تایید شده استفاده کنید. باید از ظروف مقاوم در برابر ضربه که می توانند دمای بسیار پایین را تحمل کنند استفاده شود. ( موادی مانند فولاد کربنی، پلاستیک و لاستیک در این دماها شکننده می شوند)·   
• نیتروژن مایع را فقط در ظروف با درب شل نگهداری کنید (هرگز درب ظرف نیتروژن مایع را نبندید).
• یک ظرف محکم بسته شده با جوش آمدن مایع باعث افزایش فشار می شود و ممکن است پس از مدت کوتاهی منفجر شود.
• هرگز ظروف غیر عایق حاوی مایعات برودتی را لمس نکنید. گوشت به مواد بسیار سرد می چسبد.
• حتی تماس با مواد غیرفلزی در دماهای پایین خطرناک است.
• هرگز وسایل ایمنی مانند شیر سیلندر یا رگولاتور مخزن را دستکاری یا تغییر ندهید.
• نیتروژن مایع فقط باید در مکان هایی با تهویه مناسب ذخیره شود (در فضای بسته ذخیره نشود).
• نیتروژن مایع را برای مدت طولانی در ظرف بدون درپوش نگهداری نکنید.
• سیلندرها و دیوارها نباید بیش از 80 درصد ظرفیت پر شوند، زیرا انبساط گازها در طول گرم شدن ممکن است باعث ایجاد فشار بیش از حد شود.