Eksperimen Dengan Nitrogen Cair

Nitrogen cair memiliki nilai besar untuk menunjukkan prinsip-prinsip ilmiah; meskipun sangat dingin dan memerlukan penanganan yang hati-hati, LN2 tidak mahal, tidak beracun, dan lembam secara kimia. Karena sangat dingin -- minus 196 Celcius (minus 320 Fahrenheit), ini dapat membantu Anda menunjukkan fenomena dengan cara yang tidak dapat dicapai pada suhu ruangan normal. Nitrogen cair menambah bakat, kesenangan, dan drama pada demonstrasi sains.

Bahaya utama nitrogen cair adalah dingin yang ekstrem; setiap bagian tubuh yang terpapar langsung ke LN2 dapat dengan cepat mengalami cedera. Ini juga berlaku untuk menyentuh benda yang didinginkan dalam nitrogen cair. Saat bekerja dengan LN2, selalu kenakan kacamata pengaman dan sarung tangan kriogenik -- sarung tangan karet biasa akan membeku dan retak. Keluarkan LN2 hanya dari cryogenic dewar atau wadah lain yang disetujui, dan gunakan mangkuk dan kotak styrofoam untuk menyimpan objek demonstrasi. Ingatlah bahwa LN2 mendidih menjadi sejumlah besar gas nitrogen; meskipun tidak beracun, ia menggantikan oksigen, jadi lakukan demonstrasi Anda di lingkungan yang berventilasi baik.

Eksperimen "balon yang menyusut" menunjukkan hukum Gas Ideal yang menghubungkan suhu, volume, dan tekanan. Tiup balon pesta dan ikat ujungnya. Tuangkan sekitar 200 hingga 300 mL nitrogen cair ke dalam pendingin piknik styrofoam kecil. Tempatkan balon dengan hati-hati di LN2 sehingga bersentuhan dengan cairan. Setelah beberapa detik, balon mengerut. Keluarkan balon dan biarkan memanas; itu akan mengembang kembali dengan sendirinya. LN2 mencairkan udara di dalam balon, sangat mengurangi tekanan dan volumenya. Saat dibiarkan hangat, cairan menguap, memulihkan tekanan di dalamnya.

Pada suhu kamar, timbal adalah logam yang sangat lunak. Ketika dipukul dengan palu, bel demonstrasi yang terbuat dari timah membuat "bunyi" yang tumpul. Tambahkan tentang setengah liter LN2 ke dalam wadah styrofoam, masukkan lonceng ke dalam cairan dan diamkan beberapa menit hingga tenang. Lepaskan bel dan biarkan nitrogen cair menetes. Pukul bel lagi dan bel berbunyi dengan terang. Suhu dingin mengurangi getaran termal pada atom timbal, membuat logam lebih keras.

Ketika ditambahkan ke air dalam proporsi yang benar, antibeku otomotif menjadi padat pada suhu serendah minus 55 derajat Celcius (minus 67 derajat Fahrenheit). Meskipun ini cukup baik untuk menjaga sebagian besar mobil melewati musim dingin, nitrogen cair sangat dingin sehingga akan membekukan padatan anti-beku. Untuk mendemonstrasikannya, buat campuran 70/30 antibeku ke dalam air dan tuangkan sekitar 150 mL ke dalam mangkuk styrofoam. Tambahkan beberapa ratus mL LN2 dan tunggu satu atau dua menit; anti-beku menjadi cairan manis, kemudian membeku menjadi kristal. Setelah beberapa menit, LN2 menguap, dan campuran anti-beku menghangat, menjadi cair kembali.