Жидкий кислород: свойства и применение
Жидкий кислород, также известный как LOx, является жидкой формой молекулярного кислорода и находит широкое применение в аэрокосмической отрасли, на подводных лодках и в газовой промышленности. В этой статье будут рассмотрены физические свойства жидкого кислорода и его важные применения в различных областях.
Физические свойства
Уникальные физические свойства жидкого кислорода делают его бесценным в различных областях. Вот основные свойства жидкого кислорода:
1. Плотность и температура
При стандартном атмосферном давлении (101,325 кПа) жидкий кислород имеет плотность 1,141 г/см³, что немного выше плотности жидкой воды. Жидкий кислород имеет чрезвычайно низкую температуру замерзания 50,5 К (что эквивалентно -222.65 градусам Цельсия) и температуру кипения 90,188 К (что эквивалентно -182.96 градусам Цельсия). Это обеспечивает существование жидкого кислорода в условиях экстремально низких температур, что делает его пригодным для различных применений.
2. Процесс сжижения
Промышленное производство жидкого кислорода обычно включает процесс, называемый фракционной перегонкой. Этот процесс подразумевает сжатие и охлаждение воздуха для разделения азота и кислорода. Из-за их разных температур кипения азот отделяется первым, оставляя относительно чистый жидкий кислород.
3. Внешний вид и магнетизм
Жидкий кислород имеет бледно-голубой цвет и проявляет сильный парамагнетизм. Его можно подвесить между полюсами мощного подковообразного магнита.
4. Вызывающие хрупкость материала и сильные окислители
Материалы, контактирующие с жидким кислородом, становятся чрезвычайно хрупкими из-за своей низкотемпературной природы. Кроме того, жидкий кислород является мощным окислителем, заставляя органические материалы быстро возгораться. Некоторые вещества, такие как угольные брикеты, сажа и т. д., могут непредсказуемо детонировать при погружении в жидкий кислород и воздействии источников возгорания, таких как пламя, искры или незначительные удары. Нефтехимические продукты, включая асфальт, часто демонстрируют такое поведение.
Приложения
Жидкий кислород находит широкое применение, охватывая несколько областей.
Вот некоторые из его основных применений.
1. Медицинское использование
В медицинской сфере жидкий кислород используется для кислородной терапии, чтобы обеспечить пациентов достаточным запасом кислорода. Высотные самолеты также используют жидкий кислород для обеспечения кислородом для дыхания пассажиров и экипажа.
2. Промышленное производство
Промышленное производство жидкого кислорода включает фракционную перегонку жидкого воздуха. Благодаря расширяющемуся соотношению 1:861 жидкий кислород находит широкое применение в современном промышленном производстве, включая металлургию, химическую инженерию и производство электроники. Во многих промышленных приложениях люди используютиспарители окружающего воздухадля восстановления его газообразного состояния в типичном применении.
3. Окислитель
Жидкий кислород обычно используется в качестве окислителя, особенно в ракетных двигателях. Он сочетается с различными видами топлива, такими как жидкий водород, керосин или метан, чтобы обеспечить существенную тягу, выводя космические аппараты на орбиту. Он играет важную роль в аэрокосмической технике.
Соображения безопасности
Из-за своей низкой температуры и окислительных свойств жидкий кислород представляет определенные риски. Жидкий азот имеет более низкую температуру кипения, чем жидкий кислород, и сосуды, содержащие жидкий азот, могут конденсировать кислород из воздуха. Следовательно, после того, как большая часть азота испарится из такого сосуда, оставшийся жидкий кислород может бурно реагировать с органическими материалами, представляя опасность взрыва. И наоборот, жидкий азот или жидкий воздух можно обогатить кислородом, оставив их на открытом воздухе, поскольку атмосферный кислород растворяется в них, в то время как азот преимущественно испаряется.
