Šķidrais skābeklis: īpašības un pielietojums
Šķidrais skābeklis, kas pazīstams arī kā LOx, ir šķidra molekulārā skābekļa forma, un to var plaši izmantot kosmosa, zemūdenes un gāzes rūpniecībā. Šajā rakstā tiks aplūkotas šķidrā skābekļa fizikālās īpašības un tā nozīmīgais pielietojums dažādās jomās.
Fizikālās īpašības
Šķidrā skābekļa unikālās fizikālās īpašības padara to nenovērtējamu dažādās jomās. Šeit ir galvenās šķidrā skābekļa īpašības:
1. Blīvums un temperatūra
Pie standarta atmosfēras spiediena (101,325 kPa) šķidrā skābekļa blīvums ir 1,141 g/cm³, kas ir nedaudz augstāks nekā šķidrā ūdens blīvums. Šķidrajam skābeklim ir ārkārtīgi zems sasalšanas punkts 50,5 K (atbilst -222,65 grādiem pēc Celsija) un viršanas temperatūra 90,188 K (atbilst -182,96 grādiem pēc Celsija). Tas nodrošina šķidrā skābekļa pastāvēšanu ārkārtīgi zemas temperatūras apstākļos, padarot to piemērotu dažādiem lietojumiem.
2. Sašķidrināšanas process
Šķidrā skābekļa rūpnieciskā ražošana parasti ietver procesu, ko sauc par frakcionētu destilāciju. Šis process ietver gaisa saspiešanu un dzesēšanu, lai atdalītu slāpekli un skābekli. Atšķirīgo viršanas temperatūru dēļ vispirms tiek atdalīts slāpeklis, atstājot salīdzinoši tīru šķidru skābekli.
3. Izskats un magnētisms
Šķidrajam skābeklim ir gaiši ciāna krāsa un izteikts paramagnētisms. To var iekarināt starp spēcīga pakava magnēta poliem.
4. Izraisot materiāla trauslumu un spēcīgu oksidētāju
Materiāli, kas nonāk saskarē ar šķidro skābekli, kļūst ārkārtīgi trausli to zemās temperatūras dēļ. Turklāt šķidrais skābeklis ir spēcīgs oksidētājs, izraisot organisko vielu ātru sadegšanu. Dažas vielas, piemēram, ogļu briketes, ogle u.c., var neparedzami uzsprāgt, ja tās tiek mērcētas šķidrā skābeklī un tiek pakļautas aizdegšanās avotiem, piemēram, liesmām, dzirkstelēm vai nelielam triecienam. Naftas ķīmijas produkti, tostarp asfalts, bieži uzrāda šādu darbību.
Lietojumprogrammas
Šķidrajam skābeklim ir plaši pielietojumi, kas aptver vairākas jomas.
Šeit ir daži no tā galvenajiem lietojumiem.
1. Lietošana medicīnā
Medicīnas jomā skābekļa terapijai izmanto šķidro skābekli, lai nodrošinātu, ka pacienti saņem atbilstošu skābekļa piegādi. Liela augstuma lidmašīnas izmanto arī šķidro skābekli, lai nodrošinātu pasažieriem un apkalpi elpojošu skābekli.
2. Rūpnieciskā ražošana
Šķidrā skābekļa rūpnieciskā ražošana ietver šķidrā gaisa frakcionētu destilāciju. Šķidrais skābeklis ar ekspansīvo attiecību 1:861 tiek plaši izmantots mūsdienu rūpnieciskajā ražošanā, tostarp metalurģijā, ķīmiskajā inženierijā un elektronikas ražošanā. Daudzos rūpnieciskos lietojumos cilvēki izmantoapkārtējās vides iztvaicētājilai atgūtu gāzveida stāvokli parastajā lietojumā.
3. Oksidētājs
Šķidru skābekli parasti izmanto kā oksidētāju, īpaši raķešu piedziņā. Tas tiek apvienots ar dažādām degvielām, piemēram, šķidro ūdeņradi, petroleju vai metānu, lai nodrošinātu ievērojamu vilci, palaižot kosmosa kuģi orbītā. Tam ir izšķiroša loma kosmosa inženierijā.
Drošības apsvērumi
Savas zemās temperatūras un oksidējošo īpašību dēļ šķidrais skābeklis rada zināmus riskus. Šķidrajam slāpeklim ir zemāka viršanas temperatūra nekā šķidrajam skābeklim, un trauki, kas satur šķidro slāpekli, var kondensēt skābekli no gaisa. Līdz ar to pēc tam, kad lielākā daļa slāpekļa ir iztvaikojusi no šāda trauka, atlikušais šķidrais skābeklis var spēcīgi reaģēt ar organiskiem materiāliem, radot sprādzienbīstamību. Un otrādi, šķidro slāpekli vai šķidro gaisu var bagātināt ar skābekli, ļaujot tiem stāvēt brīvā dabā, jo atmosfēras skābeklis tajos izšķīst, bet slāpeklis galvenokārt iztvaiko.
