发布日期:2025-07-05 18:44 浏览次数:
液氮(Liquid Nitrogen,简称 LN₂)是氮气的液态形式,在常压下冷却至沸点 -196℃(77K) 以下时形成。它是低温技术和工业中应用最广泛的低温液体之一。以下是关于液氮的详细介绍:
物理性质:
颜色:无色透明(液态)。
密度:约 0.808 g/cm³(沸点下),比气态氮(1.25 g/L,标准状态)密度高约 600倍。
沸点:-196℃(1个大气压下)。
凝固点:-210℃(进一步冷却会形成固态氮)。
化学性质:
惰性气体,常温下化学性质稳定,不支持燃烧。
在高温或放电条件下可与锂、镁等活泼金属反应生成氮化物。
通过 空气分馏法(与液氧类似):
空气压缩、净化并液化。
利用氮气(沸点 -196℃)和氧气(沸点 -183℃)的沸点差异分馏。
液态氮被分离并储存于绝热容器中。
低温冷冻:
食品工业(速冻海鲜、冰淇淋等)。
生物样本保存(细胞、精子、胚胎的冷冻)。
医疗:
冷冻手术(如去除皮肤疣、肿瘤)。
医疗器械的低温处理。
工业:
超导材料冷却(如MRI磁体需液氮维持低温)。
金属冷处理(提高硬度和耐磨性)。
化工中的惰性保护气氛。
科研与教育:
低温物理实验(超导、量子研究)。
演示“莱顿弗罗斯特效应”等趣味实验。
其他:
舞台烟雾效果(液氮汽化产生白色雾气)。
极端低温:
直接接触会导致严重冻伤(比液氧更危险,因沸点更低)。
操作时需佩戴防冻手套和护目镜。
窒息风险:
液氮汽化后体积膨胀约 696倍,在密闭空间中可能置换氧气,引发窒息。
储存与运输:
使用杜瓦瓶或真空绝热容器。
避免完全密封(防止压力累积爆炸)。
物理危险:
快速汽化可能导致容器喷射或爆炸(如倒入狭窄管道时)。
液氮的“沸腾”现象在常温下看起来像“白雾”,其实是空气中的水蒸气遇冷凝结。
将液氮倒入热水会产生剧烈的“云雾爆炸”效果(非化学反应,仅为物理汽化)。
某些美食餐厅用液氮制作分子料理(如瞬间冷冻冰淇淋)。
特性 | 液氮(LN₂) | 液氧(LOX) |
---|---|---|
沸点 | -196℃ | -183℃ |
化学活性 | 惰性 | 强氧化剂 |
危险性 | 低温+窒息 | 低温+助燃/爆炸 |
主要用途 | 冷冻、冷却 |
燃烧支持、航天 |
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