Застосування рідких газів

• Для отримання низьких температур в техніці та лабораторії;

• 1823р. – М.Фарадей сконденсував ряд газів при кімнатній температурі, але при підвищеному тиску;

• 1845р. – М.Фарадей для зрідження газів використав стиск і охолодження. Не вдалося сконденсувати: Н₂, О₂, N₂, NO, СО, СН₄.

• 1877р. – Л.Кальєте сконденсував СО і О₂.

• 1887р. – Р.Пікте добув рідкий О₂, розробив „каскадний” метод зрідження газів, який полягає в зниженні температури зріджуваного газу і послідовному зрідженні газів з послідовно меншими t_крит.

• 1833 – 1887р.р. – З.Ф.Вроблевський , К.С.Ольшевський зрідили N₂;

• 1898р. – Дж.Дьюар зрідив Н₂, використовуючи „посудину Дьюара” (можливість підтримання низьких температур, транспортування рідких газів).

• 1898р. – зрідження Не – Г.Камерлінг – Оннес.

• У харчовій промисловості для приготування шиплячих газованих напоїв використовують вуглекислий газ СО₂;

• Для заморожування харчових продуктів – рідкий азот N₂ (кріогенне заморожування). Підлягають гриби, хлібобулочні вироби, морські продукти;

• Для дезинфекції, знищення пліснявих грибів в чанах, підвалах, бочках – сірчистий газ SO_2.

Сучасні методи глибокого охолодження для зрідження газів ґрунтуються на використанні ефекту Джоуля-Томсона, виконанні газом зовнішньої роботи та магнітному охолодженні за методом Дебая.

Зрідження повітря базується на ефекті Джоуля-Томсона (раптове розширювання газу супроводжується його охолодженням).

багаторазова рециркуляція повітря

П овітря → СО₂ → компресор → охолодження як результат розширення крізь тонке сопло

виморожування зрідження повітря після кількох циклів

За кількома циклами стискання, що чергуються з циклами миттєвого розширення, температура знижується до – 200⁰С і відбувається зрідження повітря.

Існування речовин у різних агрегатних станах свідчить про те, що між незарядженими частинками (атомами, молекулами) можуть діяти сили притягання.

Дією міжчастинкових (вандерваальсових) сил пояснюються:

1. перехід із газуватого стану в рідкий (О₂, N₂) або твердий (СО₂, І₂);

2. відмінність між реальними та ідеальними газами (рівняння Ван-дер-Ваальса);

3. явище Джоуля-Томсона (1854) – охолодження газу під час його адіабатного проникнення крізь пористу перетинку. Вказує на те, що при розширенні долаються сили притягання.

4. конденсація інертних газів, які не утворюють звичайних валентних зв’язків, у рідкий та твердий стани з виділенням енергії;

5. процеси адсорбції, сублімації, каталізу, розчинення і сольватації.

Вандерваальсові сили являють собою взаємодію електронів і ядер різних частинок декількох типів, діють без винятку між усіма атомами і молекулами. Вандерваальсові сили між частинками зростають із збільшенням числа електронів у частинці (пропорційно формульній масі).

Міжчастинкові сили відрізняються від хімічних сил тим, що вони:

1. виявляються на значно більших відстанях;

2. характеризуються малою енергією і відсутністю насичуваності та напрямленості;

3. швидко послаблюються зі збільшенням відстані між частинками, причому відштовхування спадає значно швидше притягання.