Flüssiger Stickstoff hat einen hohen Wert, um wissenschaftliche Prinzipien zu demonstrieren; Obwohl es sehr kalt ist und eine sorgfältige Handhabung erfordert, ist LN2 kostengünstig, ungiftig und chemisch inert. Da es extrem kalt ist – minus 196 Grad Celsius (minus 320 Fahrenheit), kann es dir helfen, Phänomene auf eine Weise zu demonstrieren, die bei normalen Raumtemperaturen unerreichbar ist. Flüssiger Stickstoff verleiht wissenschaftlichen Demonstrationen Flair, Spaß und Dramatik.
Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung
Die Hauptgefahr von flüssigem Stickstoff ist extreme Kälte; alle Körperteile, die direkt LN2 ausgesetzt sind, können schnell verletzt werden. Dies gilt auch für das Berühren von in flüssigem Stickstoff gekühlten Gegenständen. Tragen Sie beim Arbeiten mit LN2 immer eine Schutzbrille und kryogene Handschuhe – gewöhnliche Gummihandschuhe gefrieren und reißen. Geben Sie LN2 nur aus einem kryogenen Dewar oder einem anderen zugelassenen Behälter ab und verwenden Sie Styroporschalen und -boxen, um Demonstrationsobjekte zu halten. Denken Sie daran, dass LN2 in reichlich Stickstoffgas verdampft; Obwohl es ungiftig ist, verdrängt es Sauerstoff. Führen Sie Ihre Vorführungen daher in einer gut belüfteten Umgebung durch.
Schrumpfballon
Das Experiment „schrumpfender Ballon“ demonstriert das Gesetz des idealen Gases, das Temperatur, Volumen und Druck in Beziehung setzt. Blasen Sie einen Partyballon auf und binden Sie das Ende ab. Gießen Sie etwa 200 bis 300 ml flüssigen Stickstoff in einen kleinen Styropor-Picknickkühler. Platzieren Sie den Ballon vorsichtig im LN2, damit er mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt. Nach ein paar Sekunden schrumpft der Ballon zusammen. Entfernen Sie den Ballon und lassen Sie ihn aufwärmen; es wird sich wieder aufblasen. Das LN2 verflüssigt die Luft im Ballon, wodurch Druck und Volumen stark reduziert werden. Beim Erwärmen verdampft die Flüssigkeit und stellt den Druck im Inneren wieder her.
Bleiglocke
Blei ist bei Raumtemperatur ein sehr weiches Metall. Beim Schlagen mit einem Holzhammer macht eine Demonstrationsglocke aus Blei ein dumpfes „Klopf“. Ungefähr hinzufügen halben Liter LN2 in einen Styroporbehälter geben, die Glocke in die Flüssigkeit geben und einige Minuten ruhen lassen beruhigen. Entfernen Sie die Glocke und lassen Sie den flüssigen Stickstoff abtropfen. Schlagen Sie noch einmal auf die Glocke und es klingelt hell. Die kalten Temperaturen reduzieren die thermischen Schwingungen in den Bleiatomen, wodurch das Metall härter wird.
Frostschutzmittel
Wenn es dem Wasser im richtigen Verhältnis zugesetzt wird, wird Autofrostschutzmittel bei Temperaturen von bis zu minus 55 Grad Celsius (minus 67 Grad Fahrenheit) fest. Obwohl dies gut genug ist, um die meisten Autos über den Winter zu halten, ist flüssiger Stickstoff so kalt, dass er Frostschutzmittel gefriert. Zur Demonstration eine 70/30 Mischung aus Frostschutzmittel zu Wasser herstellen und ca. 150 ml in eine Styroporschüssel gießen. Fügen Sie einige hundert ml LN2 hinzu und warten Sie ein oder zwei Minuten; das Frostschutzmittel wird zu einer sirupartigen Flüssigkeit und gefriert dann zu Kristallen. Nach einigen Minuten verdampft das LN2 und das Frostschutzgemisch erwärmt sich und wird wieder flüssig.