Skystas deguonis: savybės ir pritaikymas
Skystas deguonis, taip pat žinomas kaip LOx, yra skysta molekulinio deguonies forma ir plačiai naudojamas aviacijos erdvėje, povandeniniuose laivuose ir dujų pramonėje. Šiame straipsnyje bus nagrinėjamos fizinės skysto deguonies savybės ir reikšmingas jo pritaikymas įvairiose srityse.
Fizinės savybės
Dėl unikalių fizinių skystojo deguonies savybių jis yra neįkainojamas įvairiose srityse. Štai pagrindinės skysto deguonies savybės:
1. Tankis ir temperatūra
Esant standartiniam atmosferos slėgiui (101,325 kPa), skysto deguonies tankis yra 1,141 g/cm³, šiek tiek didesnis nei skysto vandens. Skysto deguonies užšalimo temperatūra yra itin žema – 50,5 K (atitinka -222,65 laipsnio Celsijaus), o virimo temperatūra – 90,188 K (atitinka -182,96 laipsnių Celsijaus). Tai leidžia skystam deguoniui egzistuoti esant ypač žemai temperatūrai, todėl jis tinkamas įvairioms reikmėms.
2. Skystinimo procesas
Pramoninė skysto deguonies gamyba paprastai apima procesą, vadinamą frakciniu distiliavimu. Šis procesas apima oro suspaudimą ir aušinimą, kad būtų atskirtas azotas ir deguonis. Dėl skirtingos virimo temperatūros azotas pirmiausia atskiriamas, paliekant palyginti gryną skystą deguonį.
3. Išvaizda ir magnetizmas
Skystas deguonis yra šviesiai žalsvai mėlynos spalvos ir pasižymi stipriu paramagnetizmu. Jį galima pakabinti tarp galingo pasagos magneto polių.
4. Medžiagos trapumą sukeliantis ir stiprus oksidatorius
Su skystu deguonimi besiliečiančios medžiagos tampa itin trapios dėl savo žemos temperatūros. Be to, skystas deguonis yra stiprus oksidatorius, dėl kurio organinės medžiagos greitai užsidega. Tam tikros medžiagos, pvz., anglies briketai, suodžiai ir kt., gali neprognozuojamai detonuoti, kai yra mirkomi skystame deguonyje ir veikiami uždegimo šaltinių, tokių kaip liepsnos, kibirkštys ar nedideli smūgiai. Naftos chemijos produktai, įskaitant asfaltą, dažnai rodo tokį elgesį.
Programos
Skystas deguonis randa daug pritaikymų, apimančių keletą sričių.
Štai keletas pagrindinių jo programų.
1. Naudojimas medicinoje
Medicinos srityje skystas deguonis naudojamas deguonies terapijai, kad pacientai gautų tinkamą deguonies tiekimą. Didelio aukščio orlaiviuose taip pat naudojamas skystas deguonis, kad keleiviai ir įgula aprūpintų kvėpuojančiu deguonimi.
2. Pramoninė gamyba
Pramoninė skysto deguonies gamyba apima skysto oro frakcinį distiliavimą. Skystas deguonis, kurio ekspansyvus santykis yra 1:861, plačiai naudojamas šiuolaikinėje pramoninėje gamyboje, įskaitant metalurgiją, chemijos inžineriją ir elektronikos gamybą. Daugelyje pramonės sričių žmonės naudojasiaplinkos garintuvaikad atgautų dujinę būseną įprastu būdu.
3. Oksidatorius
Skystas deguonis dažniausiai naudojamas kaip oksidatorius, ypač raketų varyme. Jis derinamas su įvairiais degalais, tokiais kaip skystas vandenilis, žibalas ar metanas, kad būtų užtikrinta didelė trauka ir erdvėlaivis iškeliamas į orbitą. Tai atlieka lemiamą vaidmenį kosmoso inžinerijoje.
Saugos svarstymai
Dėl žemos temperatūros ir oksiduojančių savybių skystas deguonis kelia tam tikrą pavojų. Skysto azoto virimo temperatūra yra žemesnė nei skystojo deguonies, o indai, kuriuose yra skysto azoto, gali kondensuoti deguonį iš oro. Todėl iš tokio indo išgaravus didžiajai daliai azoto, likęs skystas deguonis gali smarkiai reaguoti su organinėmis medžiagomis ir sukelti sprogimo pavojų. Ir atvirkščiai, skystas azotas arba skystas oras gali būti praturtintas deguonimi, leidžiant jiems stovėti atvirame ore, nes atmosferos deguonis juose ištirpsta, o azotas pirmiausia išgaruoja.
