Nitrógeno líquido
El nitrógeno líquido ( nitrógeno líquido inglés , LN o LN 2 ) es nitrógeno en estado agregado líquido , bajo presión normal a 77 K (-196 ° C) en ebullición . El líquido transparente e incoloro tiene una densidad de 0,807 g / ml en el punto de ebullición y una viscosidad de aproximadamente 1,5 milipoise .
El nitrógeno líquido se produce industrialmente en grandes cantidades junto con el oxígeno líquido mediante destilación fraccionada de aire líquido . Suficientemente aislado del calor ambiental, el nitrógeno líquido se puede almacenar y transportar en los denominados recipientes dewar . La temperatura se mantiene constante a 77 K hirviendo lentamente el nitrógeno, y se escapa el gas nitrógeno. Según el tamaño y la estructura de los recipientes aislantes, el tiempo máximo de almacenamiento puede oscilar entre unas pocas horas y unas pocas semanas.
El nitrógeno líquido se puede convertir fácilmente en estado sólido colocándolo en una cámara de vacío con una bomba de paletas rotativas . El nitrógeno se congela a una temperatura de 63 K (−210 ° C). Como refrigerante, el nitrógeno tiene una eficacia limitada, ya que el nitrógeno líquido hierve inmediatamente al entrar en contacto con objetos más calientes, lo que aísla el objeto del nitrógeno líquido mediante una capa de nitrógeno gaseoso. Este efecto se conoce como efecto Leidenfrost y ocurre en todas las situaciones en las que un líquido entra en contacto con un objeto que está a una temperatura mucho más alta que el punto de ebullición de ese líquido. Se puede lograr un enfriamiento más rápido y mejor colocando un objeto en una mezcla de nitrógeno sólido y líquido en lugar de solo nitrógeno líquido.
Aplicaciones
El nitrógeno líquido es una fuente de gas nitrógeno compacta y fácilmente transportable. También es útil en una amplia gama de aplicaciones porque, como refrigerante, puede mantener una temperatura muy por debajo del punto de congelación del agua. Usos:
- En criogenia
- Para la criopreservación y almacenamiento de sangre , óvulos , espermatozoides y otras células, muestras y materiales biológicos.
- Como fuente de nitrógeno gaseoso muy seco
- Para congelar alimentos para el transporte.
- Como refrigerante para CPU (procesadores principales), GPU (procesadores gráficos) y otros componentes electrónicos
- En la crioterapia de lesiones antiestéticas o patológicas como verrugas y queratosis actínica eliminar
- Para enfriar superconductores de alta temperatura a una temperatura baja que permite la superconductividad
- Como refrigerante para trampas de gas en bombas de vacío y en evaporación controlada en química
- Como refrigerante para aumentar la sensibilidad de los sensores infrarrojos
- Como refrigerante para contraer piezas mecánicas en ingeniería mecánica (ver estiramiento en frío ) para permitir una conexión a presión
- Para conectar ejes e impulsores mediante presión cruzada
- Como método de construcción en ingeniería civil, en el que el suelo se solidifica mediante la congelación artificial del agua del suelo (congelación del suelo ).
- Para glaseado de tuberías para crear un sello temporal en una tubería
- Para hacer helado
- Para inertizar tanques para evitar explosiones
- En la preservación criónica de humanos y mascotas con la esperanza de poder resucitarlos en algún momento.
- En la llamada promesión , una forma de entierro fúnebre
seguridad
Debido a su baja temperatura, el nitrógeno líquido puede causar congelación en muy poco tiempo si se usa sin cuidado . Puedes sumergir tu mano brevemente en nitrógeno líquido, siempre que no uses buenos conductores de calor como anillos metálicos, porque el nitrógeno que se evapora en la piel forma una capa de gas aislante ( efecto Leidenfrost ). Pero si entra en contacto con metal u otros conductores de calor, el aislamiento se interrumpe inmediatamente, lo que conduce a una congelación severa y la muerte del tejido. Por lo tanto, los acoplamientos rápidos se utilizan a menudo para el llenado y la transferencia seguros.
Como todas las sustancias, el nitrógeno se expande mucho cuando hierve. Su volumen aumenta en un factor de 694 durante la transición del estado líquido al gaseoso a temperatura ambiente, lo que puede desencadenar fuerzas explosivas. En un accidente en la Universidad de Texas A&M , un tanque obstruido falló, explotó y salió disparado a través del techo sobre el tanque.
El nitrógeno líquido se puede transportar y almacenar en los denominados recipientes dewar con una pared doble evacuada de vidrio o acero. Siempre debe ser posible igualar la presión con la atmósfera circundante. El nitrógeno líquido solo debe ser manipulado por personal capacitado. En el pasado, ha habido lesiones graves e incluso muertes como resultado de un manejo inadecuado del nitrógeno líquido, por ejemplo, cuando el nitrógeno líquido, que se obtuvo para la cocina molecular , se transportó en un termo cerrado herméticamente.
El Instituto Federal de Evaluación de Riesgos (BfR) también señaló los riesgos para la salud asociados con el uso de nitrógeno líquido como parte de la tendencia alimentaria "Dragon Breath". En varios estados federales alemanes, se notificaron casos aislados en los que, por ejemplo, los alimentos se congelaron con nitrógeno líquido en quioscos y luego se entregaron a los consumidores a granel para su consumo. Durante el consumo, el nitrógeno líquido asegura que el aliento se condense y el aspecto que debería tener el epónimo "aliento de dragón". El BfR señala que el frío extremo puede provocar lesiones en la lengua o la mucosa oral (también conocidas como quemaduras por congelación o quemaduras por frío ) o daños en los dientes.
Cuando el nitrógeno líquido se evapora y se mezcla con el aire, la concentración de oxígeno en el aire disminuye . Esto puede provocar una falta de oxígeno , especialmente en habitaciones cerradas . Debido a que el nitrógeno es inodoro, incoloro e insípido, la hipoxia puede desarrollarse desapercibida . En ascensores, automóviles y camiones, el nitrógeno solo se puede transportar en contenedores aprobados para este fin.
El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición más bajo (-196 ° C, 77 K) que el oxígeno (-183 ° C, 90 K) de modo que el oxígeno del aire puede condensarse en las líneas de nitrógeno líquido y reaccionar espontáneamente con material orgánico. Incluso en recipientes abiertos que contienen nitrógeno líquido, el oxígeno del aire puede condensarse y gotear en el recipiente. El nitrógeno líquido del recipiente se contamina cada vez más con oxígeno líquido . Si se usa más tarde, esta mezcla puede provocar una oxidación severa e incluso una explosión, especialmente si entra en contacto con materiales orgánicos. El oxígeno líquido tiene un color azulado pálido en una capa gruesa, de modo que un color azulado del nitrógeno líquido en un dewar puede indicar que el oxígeno ya se ha condensado. En su forma pura, el nitrógeno líquido es incoloro y transparente.
costos
El precio del nitrógeno líquido depende del precio de la energía y de la distancia a los sitios de producción relevantes. En las zonas industrializadas es del orden de 10 a 50 centavos de dólar por litro. Pequeñas cantidades y la entrega a ubicaciones remotas pueden ser significativamente más caras.
Ver también
enlaces web
- LP - experimentos con nitrógeno líquido: congelación de materiales - texto, boceto, videos
- Video detrás de escena : cómo se usa el nitrógeno líquido en los restaurantes para cocinar y para cócteles
Evidencia individual
- ↑ Cryogenic Fluids European Advanced Cryogenics School Part 16 Consultado el 7 de enero de 2017
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