تجارب النيتروجين السائل

النيتروجين السائل له قيمة كبيرة لإثبات المبادئ العلمية ؛ على الرغم من أنه بارد جدًا ويتطلب معالجة دقيقة ، إلا أن LN2 غير مكلف وغير سام وخامل كيميائيًا. نظرًا لكونها شديدة البرودة - 196 درجة مئوية (ناقص 320 فهرنهايت) ، يمكن أن تساعدك على إظهار الظواهر بطريقة لا يمكن تحقيقها في درجات حرارة الغرفة العادية. يضيف النيتروجين السائل الذوق والمرح والدراما إلى العروض العلمية.

يتمثل الخطر الرئيسي للنيتروجين السائل في البرودة الشديدة ؛ قد تتعرض أي أجزاء من الجسم تتعرض مباشرة لـ LN2 للإصابة بسرعة. ينطبق هذا أيضًا على لمس الأشياء المبردة في النيتروجين السائل. عند العمل مع LN2 ، احرص دائمًا على ارتداء نظارات واقية وقفازات مبردة - ستتجمد القفازات المطاطية العادية وتتشقق. استغني عن LN2 فقط من ديوار مبرد أو حاوية أخرى معتمدة ، واستخدم أوعية وصناديق الستايروفوم لعقد أشياء توضيحية. تذكر أن LN2 يتحول إلى كميات وفيرة من غاز النيتروجين ؛ على الرغم من أنه غير سام ، إلا أنه يحل محل الأكسجين ، لذا قم بإجراء العروض في بيئة جيدة التهوية.

توضح تجربة "البالون المنكمش" قانون الغاز المثالي الذي يربط بين درجة الحرارة والحجم والضغط. قم بتفجير بالون الحفلة واربط طرفه. صب حوالي 200 إلى 300 مل من النيتروجين السائل في مبرد نزهة صغير من الستايروفوم. ضع البالون بعناية في LN2 حتى يتلامس مع السائل. بعد بضع ثوان ، تذبل البالون. أزل البالون واتركه يسخن ؛ سوف يعيد تضخيم نفسه. يقوم LN2 بتسييل الهواء داخل البالون ، مما يقلل بشكل كبير من ضغطه وحجمه. عندما يُسمح للسائل بالتدفئة ، يتبخر ، ويعيد الضغط إلى الداخل.

في درجات حرارة الغرفة ، يعتبر الرصاص معدنًا ناعمًا جدًا. عندما يضرب بمطرقة ، جرس مظاهرة مصنوع من الرصاص يصنع "صوتًا" باهتًا. أضف حوالي أ نصف لتر من LN2 في وعاء الستايروفوم ، ضع الجرس في السائل واتركه بضع دقائق اهدأ. قم بإزالة الجرس واترك أي نيتروجين سائل بالتنقيط. اضرب الجرس مرة أخرى وهو يرن بشكل مشرق. تعمل درجات الحرارة الباردة على تقليل الاهتزازات الحرارية في ذرات الرصاص ، مما يجعل المعدن أكثر صلابة.

عند إضافته إلى الماء بالنسب الصحيحة ، يتحول مانع تجمد السيارة إلى مادة صلبة عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى 55 درجة مئوية تحت الصفر (ناقص 67 درجة فهرنهايت). على الرغم من أن هذا جيد بما يكفي للحفاظ على استمرار معظم السيارات خلال فصل الشتاء ، إلا أن النيتروجين السائل بارد جدًا لدرجة أنه سيجمد مادة صلبة مضادة للتجمد. للتوضيح ، اصنع مزيجًا بنسبة 70/30 من مضاد التجمد في الماء وصب حوالي 150 مل في وعاء الستايروفوم. أضف بضع مئات من مل من LN2 وانتظر دقيقة أو دقيقتين ؛ يصبح مضاد التجمد سائلًا شرابًا ، ثم يتجمد في بلورات. بعد عدة دقائق ، يتبخر LN2 ، ويدفأ المزيج المضاد للتجمد ، ويتحول إلى سائل مرة أخرى.