Experiment med flytande kväve

Flytande kväve har stort värde för att demonstrera vetenskapliga principer; även om det är väldigt kallt och kräver noggrann hantering är LN2 billigt, icke-toxiskt och kemiskt inert. Eftersom det är extremt kallt - minus 196 Celsius (minus 320 Fahrenheit) kan det hjälpa dig att demonstrera fenomen på ett sätt som inte kan uppnås vid normala rumstemperaturer. Flytande kväve lägger till känsla, kul och drama till vetenskapliga demonstrationer.

Flytande kväves huvudsakliga fara är extrem kyla. kroppsdelar som exponeras direkt för LN2 kan snabbt skadas. Detta gäller även vidrörande föremål som kyls i flytande kväve. Använd alltid skyddsglasögon och kryogena handskar när du arbetar med LN2 - vanliga gummihandskar fryser och spricker. Dispensera endast LN2 från en kryogen dewar eller annan godkänd behållare och använd isoporskålar och lådor för att hålla demonstrationsobjekt. Kom ihåg att LN2 kokar ut i stora mängder kvävgas; även om det är giftigt, förskjuter det syre, så utför dina demonstrationer i en väl ventilerad miljö.

Experimentet med "krympande ballong" visar den ideala gaslagen som relaterar till temperatur, volym och tryck. Spräng en festballong och binda av slutet. Häll cirka 200 till 300 ml flytande kväve i en liten isoporisk picknickkylare. Placera ballongen försiktigt i LN2 så att den kommer i kontakt med vätskan. Efter några sekunder krymper ballongen upp. Ta bort ballongen och låt den värmas upp; det kommer att blåsa upp sig själv igen. LN2 kondenserar luften inuti ballongen och minskar dess tryck och volym kraftigt. När den får värma avdunstar vätskan och återställer trycket inuti.

Vid rumstemperatur är bly en mycket mjuk metall. När den slås med en klubba, blir en demonstrationsklocka av bly en tråkig ”dunk”. Lägg till ungefär en halv liter LN2 i en isoporbehållare, placera klockan i vätskan och ge den några minuter att slappna av. Ta bort klockan och låt flytande kväve droppa av. Slå på klockan igen och den ringer ljust. De kalla temperaturerna minskar de termiska vibrationerna i blyatomerna, vilket gör metallen hårdare.

När den tillsätts vatten i rätt proportioner blir frostskyddsmedel fasta vid temperaturer så låga som minus 55 grader Celsius (minus 67 grader Fahrenheit). Även om detta är tillräckligt bra för att de flesta bilar ska gå igenom vintern är flytande kväve så kallt att det fryser fast frostskyddat. För att demonstrera, gör en 70/30 blandning av frostskyddsmedel till vatten och häll ca 150 ml i en skum med isopor. Tillsätt några hundra ml LN2 och vänta en minut eller två; frysskyddet blir en sirapaktig vätska och fryser sedan i kristaller. Efter flera minuter avdunstar LN2 och frysskyddsblandningen värms upp och blir flytande igen.