Рідкий кисень: властивості та застосування
Рідкий кисень, також відомий як LOx, є рідкою формою молекулярного кисню і знаходить широке застосування в аерокосмічній промисловості, підводних човнах і газовій промисловості. У цій статті ми розглянемо фізичні властивості рідкого кисню та його важливі застосування в різних галузях.
Фізичні властивості
Унікальні фізичні властивості рідкого кисню роблять його безцінним у різних областях. Ось основні властивості рідкого кисню:
1. Щільність і температура
За стандартного атмосферного тиску (101,325 кПа) рідкий кисень має густину 1,141 г/см³, що трохи вище, ніж у рідкої води. Рідкий кисень має надзвичайно низьку температуру замерзання 50,5 К (еквівалент -222.65 градусів Цельсія) і температуру кипіння 90,188 К (еквівалент -182.96 градусів Цельсія). Це забезпечує існування рідкого кисню за надзвичайно низьких температур, що робить його придатним для різноманітних застосувань.
2. Процес розрідження
Промислове виробництво рідкого кисню зазвичай включає процес, який називається фракційною дистиляцією. Цей процес передбачає стиснення та охолодження повітря для розділення азоту та кисню. Через різну температуру кипіння спочатку відокремлюється азот, залишаючи відносно чистий рідкий кисень.
3. Зовнішній вигляд і магнетизм
Рідкий кисень має блідо-блакитний колір і виявляє сильний парамагнетизм. Його можна підвісити між полюсами потужного підковоподібного магніту.
4. Викликання крихкості матеріалу та сильний окислювач
Матеріали при контакті з рідким киснем стають надзвичайно крихкими через його низькотемпературну природу. Крім того, рідкий кисень є сильним окислювачем, що спричиняє швидке горіння органічних матеріалів. Певні речовини, як-от вугільні брикети, сажа тощо, можуть непередбачувано детонувати, коли вони просочуються рідким киснем і піддаються впливу джерел займання, таких як полум’я, іскри або незначні удари. Нафтохімічні продукти, включаючи асфальт, часто демонструють таку поведінку.
Додатки
Рідкий кисень знаходить широке застосування, охоплюючи кілька областей.
Ось деякі з його основних застосувань.
1. Медичне використання
У медичній галузі рідкий кисень використовується для кисневої терапії, щоб забезпечити пацієнтам належне надходження кисню. Літаки на великій висоті також використовують рідкий кисень для забезпечення дихання пасажирів і екіпажу.
2. Промислове виробництво
Промислове виробництво рідкого кисню передбачає фракційну дистиляцію рідкого повітря. З розширеним співвідношенням 1:861 рідкий кисень знаходить широке застосування в сучасному промисловому виробництві, зокрема в металургії, хімічному машинобудуванні та виробництві електроніки. У багатьох промислових застосуваннях люди використовуютьнавколишні випарникищоб повернути свій газоподібний стан до типового застосування.
3. Окислювач
Рідкий кисень зазвичай використовується як окислювач, особливо в ракетних двигунах. Він поєднується з різними видами палива, такими як рідкий водень, гас або метан, щоб забезпечити значну тягу, запускаючи космічні кораблі на орбіту. Він відіграє вирішальну роль в аерокосмічній техніці.
Міркування щодо безпеки
Через низьку температуру та окисні властивості рідкий кисень становить певні ризики. Рідкий азот має нижчу температуру кипіння, ніж рідкий кисень, і посудини, що містять рідкий азот, можуть конденсувати кисень з повітря. Отже, після випаровування більшої частини азоту з такої посудини рідкий кисень, що залишився, може бурхливо реагувати з органічними матеріалами, створюючи небезпеку вибуху. І навпаки, рідкий азот або рідке повітря можна збагатити киснем, залишивши їх на відкритому повітрі, оскільки кисень повітря розчиняється в них, а азот переважно випаровується.
