Πειράματα με υγρό άζωτο

Το υγρό άζωτο έχει μεγάλη αξία για την απόδειξη επιστημονικών αρχών. Αν και είναι πολύ κρύο και απαιτεί προσεκτικό χειρισμό, το LN2 είναι φθηνό, μη τοξικό και χημικά αδρανές. Επειδή είναι εξαιρετικά κρύο - μείον 196 Κελσίου (μείον 320 Φαρενάιτ), μπορεί να σας βοηθήσει να δείξετε φαινόμενα με τρόπο που δεν είναι εφικτός σε κανονικές θερμοκρασίες δωματίου. Το υγρό άζωτο προσθέτει αίσθηση, διασκέδαση και δράμα στις επιστημονικές επιδείξεις.

Ο κύριος κίνδυνος του υγρού αζώτου είναι το υπερβολικό κρύο. τυχόν μέρη του σώματος που εκτίθενται απευθείας στο LN2 ενδέχεται να υποστούν ταχέως τραυματισμό. Αυτό ισχύει επίσης για τα αντικείμενα που ψύχονται σε υγρό άζωτο. Όταν εργάζεστε με το LN2, φοράτε πάντα προστατευτικά γυαλιά και κρυογονικά γάντια - τα συνηθισμένα λαστιχένια γάντια θα παγώσουν και θα σπάσουν. Διανείμετε το LN2 μόνο από ένα κρυογονικό dewar ή άλλο εγκεκριμένο δοχείο και χρησιμοποιήστε Styrofoam μπολ και κουτιά για να κρατήσετε αντικείμενα επίδειξης. Θυμηθείτε ότι το LN2 εκπέμπει σε άφθονες ποσότητες αερίου αζώτου. Αν και μη τοξικό, αντικαθιστά το οξυγόνο, οπότε εκτελέστε τις επιδείξεις σας σε ένα καλά αεριζόμενο περιβάλλον.

Το πείραμα «συρρίκνωση μπαλονιού» καταδεικνύει τον νόμο του Ideal Gas που σχετίζεται με τη θερμοκρασία, τον όγκο και την πίεση. Φουσκώστε ένα μπαλόνι πάρτι και δέστε το τέλος. Ρίξτε περίπου 200 έως 300 mL υγρού αζώτου σε ένα μικρό ψυγείο Styrofoam picnic. Τοποθετήστε προσεκτικά το μπαλόνι στο LN2 έτσι ώστε να έρθει σε επαφή με το υγρό. Μετά από λίγα δευτερόλεπτα, το μπαλόνι συρρικνώνεται. Αφαιρέστε το μπαλόνι και αφήστε το να ζεσταθεί. θα φουσκώσει ξανά. Το LN2 υγροποιεί τον αέρα μέσα στο μπαλόνι, μειώνοντας σημαντικά την πίεση και τον όγκο του. Όταν αφήνεται να θερμανθεί, το υγρό εξατμίζεται, αποκαθιστώντας την πίεση μέσα.

Σε θερμοκρασίες δωματίου, ο μόλυβδος είναι ένα πολύ μαλακό μέταλλο. Όταν χτυπήθηκε με μια σφύρα, ένα κουδούνι επίδειξης κατασκευασμένο από μόλυβδο κάνει ένα θαμπό «χροιά». Προσθέστε περίπου ένα μισό λίτρο LN2 σε δοχείο φελιζόλ, τοποθετήστε το κουδούνι στο υγρό και δώστε το σε λίγα λεπτά ηρέμισε. Αφαιρέστε το κουδούνι και αφήστε το υγρό άζωτο να στάξει. Χτυπήστε ξανά το κουδούνι και χτυπά έντονα. Οι κρύες θερμοκρασίες μειώνουν τις θερμικές δονήσεις στα άτομα μολύβδου, καθιστώντας το μέταλλο πιο σκληρό.

Όταν προστίθεται στο νερό στις σωστές αναλογίες, το αυτοκίνητο κατά της κατάψυξης γίνεται στερεό σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο μείον 55 βαθμούς Κελσίου (μείον 67 βαθμοί Φαρενάιτ). Αν και αυτό είναι αρκετά καλό για να κρατήσει τα περισσότερα αυτοκίνητα τον χειμώνα, το υγρό άζωτο είναι τόσο κρύο που θα παγώσει το αντιψυκτικό στερεό. Για να το δείξετε, φτιάξτε ένα μείγμα αντιψυκτικού 70/30 σε νερό και ρίξτε περίπου 150 mL σε ένα μπολ Styrofoam. Προσθέστε μερικές εκατοντάδες mL LN2 και περιμένετε ένα ή δύο λεπτά. το αντιψυκτικό γίνεται ένα σιρόπι υγρό και στη συνέχεια παγώνει σε κρύσταλλα. Μετά από αρκετά λεπτά, το LN2 εξατμίζεται και το αντιψυκτικό μίγμα θερμαίνεται, και πάλι υγρό.