Förvätskning av gaser innefattar flera steg som är nödvändiga för att omvandla en gas till ett flytande tillstånd . Dessa processer används för vetenskapliga, industriella och kommersiella ändamål.
Alla gaser kan bringas till flytande tillstånd genom enkel kylning vid normalt atmosfärstryck . För vissa gaser är dock en viss tryckökning tillräcklig ( koldioxid , butan , propan , ammoniak , klor ). Andra ( syre , väte , argon , helium , kväve , etc.) finns i cylindrar i komprimerat tillstånd. Faktum är att en gas inte kan göras flytande vid ett godtyckligt högt tryck om dess temperatur är över den så kallade kritiska temperaturen . Gaser med en kritisk temperatur långt över rumstemperatur (ammoniak, svaveldioxid , koldioxid, etc.) var de första som kondenserades, och en tryckökning var tillräcklig.
Van der Waals tillståndsekvation för verkliga gaser visar att vilken gas som helst kan överföras till ett flytande tillstånd, men en förutsättning för detta är den preliminära kylningen av gasen till en temperatur under den kritiska. ( Koldioxid , till exempel, kan göras flytande vid rumstemperatur, eftersom dess kritiska temperatur är 31,1 °C. Detsamma kan sägas för gaser som ammoniak och klor [1] .
Förvätskning används för att studera de grundläggande egenskaperna hos gasmolekyler (till exempel intermolekylära krafter av interaktion), för att lagra gaser. Gaser omvandlas till flytande form i speciella kondensorer, som avger förångningsvärme, och omvandlas till ett gasformigt tillstånd i förångare, där förångningsvärmen absorberas [2] [3]
Alla ämnen, inklusive de som befinner sig i "normala terrestra förhållanden" i ett gasformigt tillstånd, kan vara i tre huvudtillstånd - flytande, fast och gasformig. Vart och ett av ämnena beter sig enligt sitt eget fasdiagram , vars allmänna form är liknande för alla ämnen. Enligt detta diagram, för att göra en gas flytande, är antingen en minskning av temperaturen eller en ökning av trycket , eller en förändring av båda dessa parametrar nödvändig.
Förvätskning av gaser är en komplex process som involverar många kompressioner och expansioner av gas för att uppnå höga tryck och låga temperaturer, med till exempel expanderare .
Flytande syre används på sjukhus för att omvandlas till ett gasformigt tillstånd för användning av patienter med andningsproblem. Flytande kväve används inom medicinen inom kryokirurgi, såväl som inom området provrörsbefruktning för frysning av spermier.
Klor transporteras i flytande tillstånd, varefter det används för att desinficera vatten, sanera industriavfall och avloppsvatten, bleka tyger och många andra ändamål. Klor användes som ett kemiskt vapen under första världskriget , och ämnet hittades i skal i flytande tillstånd, och när inneslutningen förstördes blev kloret gasformigt.
För flytande av helium ( 4 He) i Hampson-Lind- cykeln (cykeln är baserad på Joule-Thomson-effekten ) fick den holländska vetenskapsmannen Kamerling-Onnes Heike Nobelpriset 1913. Vid atmosfärstryck är kokpunkten för flytande helium 4,22 K (−268,93 °C). Vid temperaturer under 2,17 K får flytande 4 He överfluiditet , för upptäckten av vilken den sovjetiske vetenskapsmannen P. L. Kapitsa fick Nobelpriset 1978. Flytande helium i sitt superflytande tillstånd får helt nya egenskaper, såsom noll viskositet .
Luftkondensering används för att producera kväve , syre och argon genom att separera luftkomponenter i en destillationsprocess .
Flytande väte används som raketbränsle .