Жидкий азот имеет большое значение для демонстрации научных принципов; Хотя он очень холодный и требует осторожного обращения, LN2 недорог, нетоксичен и химически инертен. Поскольку он очень холодный - минус 196 по Цельсию (минус 320 по Фаренгейту), он может помочь вам продемонстрировать явления в манере, недостижимой при нормальной комнатной температуре. Жидкий азот придает научным демонстрациям изюминку, веселья и драматизма.
Меры предосторожности при обращении
Основная опасность жидкого азота - это сильные холода; любые части тела, подвергшиеся прямому воздействию LN2, могут быстро получить травмы. Это также относится к прикосновению к предметам, охлажденным в жидком азоте. При работе с LN2 всегда надевайте защитные очки и криогенные перчатки - обычные резиновые перчатки могут замерзнуть и потрескаться. Распределяйте LN2 только из криогенного сосуда Дьюара или другого одобренного контейнера и используйте миски и коробки из пенополистирола для хранения демонстрационных объектов. Помните, что LN2 испаряется с образованием большого количества газообразного азота; хотя он не токсичен, он вытесняет кислород, поэтому проводите демонстрации в хорошо вентилируемой среде.
Сжимающийся воздушный шар
Эксперимент «сжимающийся баллон» демонстрирует закон идеального газа, который связывает температуру, объем и давление. Надуйте воздушный шар для вечеринки и завяжите его конец. Залейте 200–300 мл жидкого азота в небольшой холодильник для пикника из пенополистирола. Осторожно поместите баллон в LN2, чтобы он вступил в контакт с жидкостью. Через несколько секунд воздушный шар сморщивается. Снимите баллон и дайте ему нагреться; он снова надувается. LN2 сжижает воздух внутри воздушного шара, значительно уменьшая его давление и объем. Когда жидкость нагревается, она испаряется, восстанавливая давление внутри.
Ведущий Белл
При комнатной температуре свинец - очень мягкий металл. При ударе молотком демонстрационный колокол из свинца издает глухой звук. Добавить около пол-литра LN2 в контейнер из пенопласта, поместите колпак в жидкость и дайте ему несколько минут, чтобы расслабиться. Снимите колпак и дайте стечь жидкому азоту. Ударьте в колокол еще раз, и он ярко зазвонит. Низкие температуры уменьшают тепловые колебания атомов свинца, делая металл более твердым.
Замораживание антифриза
При добавлении в воду в правильных пропорциях автомобильный антифриз становится твердым при температуре до минус 55 градусов по Цельсию (минус 67 градусов по Фаренгейту). Хотя этого достаточно для того, чтобы большинство автомобилей могло перезимовать, жидкий азот настолько холоден, что замерзнет твердый антифриз. Для демонстрации приготовьте смесь антифриза и воды в соотношении 70/30 и налейте около 150 мл в миску из пенополистирола. Добавьте несколько сотен мл LN2 и подождите минуту или две; антифриз превращается в сиропообразную жидкость, а затем превращается в кристаллы. Через несколько минут LN2 испаряется, а смесь незамерзающей жидкости нагревается и снова становится жидкой.