液氮是可再生资源吗?
属于可再生资源,液氮挥发后进入大气层重新成为空气的一部分,因为空气中氮约占78%,氧约占21%,工业上在低温条件下将空气加压转变为液态,然后逐渐加温分馏,氮气首先从液态空气中蒸发出来。然后收集就可以得到氮气,接着对收集得到的氮气降温加压,即可得到液氮。
氮不可燃,所以液氮不能用作能源。
NH3虽然可以燃烧,但也不可以用作清洁能源,因为NH3本身就有毒性和腐蚀性,并且燃烧容易产生氮氧化物。
可以用作能源的只有液氢,理论上这是一种清洁能源
2H2+O2(点燃)=2H2O
但是,实际上,因为地球上不存在H2的矿藏,所以氢气需要通过消耗其他能源来制取。以目前人类的制氢技术来看,因为能量转化效率不高,所以造成能源的浪费,反而不如直接使用化石燃料清洁。
原子的质量很小,容易脱离地球引力而逸散到宇宙空间,所以氦在地球个高,是昂贵、稀缺的(暂时)不可再生的资源。地球上目前的氦基本来自于放射性元素的a衰变,产生的氦从地下的稀有气体矿被开采出来(比如某些天然气矿就含有很高含量的氦)。中国天然气和氦储量都很稀少,基本依靠进口,但价格嘛……超导材料的确很多用到这个温度,但这是刚性需求,没法避免。所以很多地方已经开始回收液氨了,比如我校核磁中心大星使用液氦所以建了氦气回收装置,据说几年就可以补回成本。总结:液氦很稀缺,难再生,如果没有极低温需求则不需要用。
液氢也是比较好的低温介质,只是这20K的温度有点鸡肋,远低于液氨的温度,却不足以满足某些更低温的需求,所以可以用很多其它低温介质替代。另外这玩意最为人熟知的用涂是火箭燃料啊,用氢气钢瓶都得无比小心,用液氢制冷的话那可就是个大型氢气发生部。(PS一直想试试吸一大口氢气飙几句从来唱不上去的高音hhh)总结:氢气易繁,危险性太高,相同温度下有足够的替代品。
提到的氧气比氯气沸点高,液可能导致氧气的液化。化学中很多反应也需要低温,但过低的女温度会在动力学上阻止反应的进行,所以选取合适的低温介质非常重要,常用的低温介质如78°C千冰丙酮浴、-40°C千冰乙腈浴、各种温度的冰盐浴等。
最后再说液氢…液氨的工业获取方式相对很简单,只需要将空气压缩-节流膨胀几次即降温得到液态空气,随后可以分离为氩和氧。对着空气做几次活塞运动就出来了,不用白不用
氮气,常况下是一种无色无味无臭的气体,且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%(体积分数),是空气的主要成份。常温下为气体,在标准大气压下,冷却至-195.8℃时,变成没有颜色的液体,冷却至-209.86℃时,液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定,常温下很难跟其他物质发生反应,但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有用的新物质。
实验过程中很多时候都需要进行降温处理,但是实验降温都是使用液氮而没有采用其他物质,比如氢气、氦气等,实验降温时用液氮的原理是什么?为什么不用别的?液氮降温的原理是,液氮在转化为氮气时吸收热量,以此达到降温效果,之所以不用氦气、氢气等,是因为这些物质含量少,提取不方便,还存在着爆炸的风险,实验降温时选用的材料一定要保证安全。
液氮降温是一个物理变化,就是液体转化为气体的过程,在转变为气态时,然后会吸收周围的热量,达到降温效果,因为氮气是属于惰性气体,液氮只是状态改变,性质没有改变,所以在冷冻一些生物组织时,不会破坏生物组织,因此实验降温用到的是液氮。
氦气在地球上的量非常少,满足不了实验降温所需的用量,并且还不能再生,它能降到的温度非常低,在实验室中,没有这么高的要求,所以用液氦降温并不明智,除非在需要降到很低的温度用液氦降温,平时很少用到;除此之外,液氢也可以有降温的效果,但是氢气转变为液氢是非常危险的,氢气是易燃易爆炸物质,摩擦生热起电,稍不注意就会引起爆炸,所以用液氢降温不安全,而液氮是目前最常用的,因为它的安全性很高,并且氮气在空气中的含量非常多,获取方式也很容易,因此液氦降温是很明智的,也是很环保的,不用担心氮气的量,只需要在空气中提取就可以。
用液氮降温不仅考虑了它的化学性质,还要根据它的采取难度,以及地球上的存量,来决定液氮成为降温材料,液氮降温能满足大部分物体降温的标准,所以实验降温用液氮。