Eksperimenter med flydende kvælstof

Flydende kvælstof har stor værdi for at demonstrere videnskabelige principper; skønt det er meget koldt og kræver omhyggelig håndtering, er LN2 billig, ikke-toksisk og kemisk inaktiv. Fordi det er ekstremt koldt - minus 196 Celsius (minus 320 Fahrenheit), kan det hjælpe dig med at demonstrere fænomener på en måde, der ikke kan opnås ved normale stuetemperaturer. Flydende kvælstof tilføjer flair, sjov og drama til videnskabelige demonstrationer.

Flydende kvælstofs største fare er ekstrem kulde; alle kropsdele, der udsættes direkte for LN2, kan hurtigt komme til skade. Dette gælder også for berøring af genstande afkølet i flydende nitrogen. Når du arbejder med LN2, skal du altid bære beskyttelsesbriller og kryogene handsker - almindelige gummihandsker fryser og knækker. Doser kun LN2 fra en kryogen dewar eller anden godkendt beholder, og brug isoporeskåle og kasser til at holde demonstrationsgenstande. Husk at LN2 koger ud i rigelige mængder nitrogengas; skønt det ikke er giftigt, fortrænger det ilt, så udfør dine demonstrationer i et godt ventileret miljø.

Eksperimentet med "krympende ballon" demonstrerer den ideelle gaslov, der vedrører temperatur, volumen og tryk. Blæs en festballon op, og bind enden af. Hæld ca. 200 til 300 ml flydende nitrogen i en lille isopor-picnic-køler. Placer forsigtigt ballonen i LN2, så den kommer i kontakt med væsken. Efter et par sekunder skrumpes ballonen op. Fjern ballonen, og lad den varme op; det vil pumpe sig op igen. LN2 væsker luften inde i ballonen, hvilket reducerer dens tryk og volumen kraftigt. Når den får lov til at varme op, fordamper væsken og genopretter trykket indeni.

Ved stuetemperatur er bly et meget blødt metal. Når en demonstrationsklokke, der er lavet af bly, rammes af en hammer, bliver den en kedelig "tunk". Tilføj ca. halv liter LN2 til en isoporbeholder, anbring klokken i væsken og giv den et par minutter til at slappe af. Fjern klokken, og lad flydende kvælstof dryppe af. Slå klokken igen, og den ringer lyst. De kolde temperaturer reducerer de termiske vibrationer i blyatomer, hvilket gør metallet hårdere.

Når den tilsættes til vand i de korrekte proportioner, bliver frostvæske et fast stof ved temperaturer så lave som minus 55 grader Celsius (minus 67 grader Fahrenheit). Selv om dette er godt nok til at holde de fleste biler igennem vinteren, er flydende kvælstof så koldt, at det fryser fast frost. For at demonstrere, lav en 70/30 blanding af frostvæske til vand og hæld ca. 150 ml i en skum med isopor. Tilsæt et par hundrede ml LN2, og vent et minut eller to; frostvæske bliver en sirupagtig væske og fryser derefter i krystaller. Efter flere minutter fordamper LN2, og frostvæskeblandingen opvarmes og bliver igen flydende.