ექსპერიმენტები თხევადი აზოტით

თხევად აზოტს დიდი მნიშვნელობა აქვს სამეცნიერო პრინციპების დემონსტრირებისთვის; მიუხედავად იმისა, რომ ძალიან ცივა და საჭიროა ფრთხილად მართვა, LN2 არის იაფი, არატოქსიკური და ქიმიურად ინერტული. იმის გამო, რომ ეს არის ძალიან ცივი - მინუს 196 ცელსიუსით (მინუს 320 ფარენგეიტი), ეს დაგეხმარებათ ფენომენების დემონსტრირებაში, ოთახის ნორმალურ ტემპერატურაზე მიუღწეველი გზით. თხევადი აზოტი მეცნიერების დემონსტრაციებს ანიჭებს ძალას, გართობას და დრამას.

თხევადი აზოტის მთავარი საშიშროება არის უკიდურესი სიცივე; სხეულის ნებისმიერი ნაწილი, რომელიც უშუალოდ LN2– ს განიცდის, შეიძლება სწრაფად განიცადოს დაზიანება. ეს ასევე ეხება თხევად აზოტში გაგრილებულ საგნებს ეხება. LN2– თან მუშაობისას ყოველთვის უნდა ატაროთ სათვალე და კრიოგენული ხელთათმანები - ჩვეულებრივი რეზინის ხელთათმანები გაყინავს და გაიბზარება. LN2 გაანაწილეთ მხოლოდ კრიოგენული ნამიდან ან სხვა დამტკიცებული კონტეინერიდან და გამოიყენეთ ფოლადის ქილები და ყუთები სადემონსტრაციო საგნების დასაწყობებლად. გახსოვდეთ, რომ LN2 იშლება უზომოდ ბევრი აზოტის გაზი; მიუხედავად იმისა, რომ არატოქსიკურია, ის ჟანგბადს გადაადგილებს, ასე რომ შეასრულეთ დემონსტრაციები კარგად განიავებულ გარემოში.

"შემცირებადი ბუშტის" ექსპერიმენტი აჩვენებს იდეალურ გაზს, რომელიც უკავშირდება ტემპერატურას, მოცულობას და წნევას. ააფეთქეთ წვეულების საჰაერო ბუშტი და გაუკეთეთ ბოლოს ჩაასხით დაახლოებით 200 – დან 300 მლ თხევადი აზოტი პატარა პიროქსის გამაგრილებელ სტიროფაუმში. ფრთხილად მოათავსეთ ბუშტი LN2– ში, ასე რომ იგი კონტაქტში მოვა სითხეში. რამდენიმე წამის შემდეგ, ბურთით იკუმშება. ამოიღეთ ბუშტი და გააჩერეთ; ის ხელახლა გაბერილი გახდება. LN2 თხევადი ხდება ჰაერის ბუშტის შიგნით, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს მის წნევას და მოცულობას. დათბობის დროს სითხე ორთქლდება, შიგნით ხდება წნევის აღდგენა.

ოთახის ტემპერატურაზე, ტყვია ძალიან რბილი ლითონია. ჩაქუჩით დარტყმისას ტყვიისგან გაკეთებული სადემონსტრაციო ზარი მოსაწყენ "დარტყმას" ხდის. დაამატეთ დაახლოებით ა ნახევარი ლიტრი LN2 ფოლადის კონტეინერში, ზარი მოათავსეთ სითხეში და მიეცით რამდენიმე წუთი შემცივნება. მოაცილეთ ზარი და დაუშვით ნებისმიერი თხევადი აზოტის გამოშვება. ისევ დაურეკე ზარს და ის ძლიერად რეკავს. ცივი ტემპერატურა ამცირებს ტყვიის ატომებში თერმულ ვიბრაციებს, რაც ამძიმებს ლითონს.

სწორი პროპორციით წყალს რომ დაემატება, საყინულე საწინააღმდეგო გაყინვა ხდება მყარი მინუს 55 გრადუს ცელსიუსზე (ფარენგეიტის მინუს 67 გრადუსი) ტემპერატურაზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს საკმარისია იმისათვის, რომ მანქანების უმეტესობამ ზამთარი გაატაროს, თხევადი აზოტი იმდენად ცივია, რომ გაყინავს საწინააღმდეგო მყარი. ამის დემონსტრირებისთვის გააკეთეთ წყლის საწინააღმდეგო გაყინვის 70/30 ნარევი და დაასხით დაახლოებით 150 მლ ფოლადის თასში. დაამატეთ რამდენიმე ასეული მლ LN2 და დაელოდეთ ერთი ან ორი წუთი; გაყინვის საწინააღმდეგო ხდება სიროფიანი სითხე, შემდეგ იყინება კრისტალებად. რამდენიმე წუთის შემდეგ, LN2 ორთქლდება და ყინვის საწინააღმდეგო ნარევი ათბობს და ისევ ხდება თხევადი.