نیتروژن مایع را بهتر بشناسیم (خصوصیات، کاربردها و هشدارها)

معرفی نیتروژن مایع:

نیتروژن مایع با فرمول شیمیایی LN2 یکی از پرکاربردترین محصولات گازی در جهان می باشد. این گاز فرم مایع گاز نیتروزن خالص است. این مایع در اثر تقطیر جز به جز هوا بدست می آید. این مایع بی رنگ ، بدون بو و دارای چگالی 807  کیلوگرم بر متر مکعب است. هنگامی که از نیتروژن در حالت مایع نام می بریم، قطعا دمای آن بالاتر از 196- نخواهد بود زیرا چناچه دمای آن به 195- برسد، بخار شده و به گاز نیتروژن تبدیل می شود.

این مایع در دمای منفی 210 درجه سانتی گراد نیز منجمد شده و به حالت نیتروژن جامد درمی آید. هرچند می توان نیتروژن جامد را در دماهای بسیار پایین تری نیز یافت. اولین بار در سال 1883 میلادی تولید شده است . نیتروژن بر خلاف اکسیژن و هیدروژن قابلیت انفجار ندارد با این حال نیتروژن مایع در انفجار های TNT مورد استفاده قرار می گیرد. راندمان نیتروژن مایع به عنوان یک مایع خنک کننده با این واقعیت محدود شده است که بلافاصله در تماس با یک جسم گرمتر به جوش می آید و در صورت عدم عایق بندی به گاز ازت تبدیل می شود. این فرایند ، معروف است به لیدنفروست، در مورد هر مایع در تماس با یک جسم به طور قابل توجهی گرمتر از نقطه جوش آن این پدیده حاصل می شود.

برای عملیات کاهش دمای یک ماده یا به عبارتی خنک سازی آن می توان به جای آنکه آن را در این مایع فرو برد در یک مخلوط از این مایع و جامد، آن ماده را قرار داد. در این صورت عملیات خنک سازی سریعتر به وقوع می پیوندد.

این مایع به عنوان یک مایع کرایوژنیک که می تواند بافت زنده را به سرعت منجمد کند  استفاده شده و انتقال و نگهداری آن نیاز به یک ظرف با عایق بندی حرارتی دارد. بنابراین این ماده را می توان در فلاسک های خلاء ذخیره و حمل کرد. در این ظروف دمای آن با جوشیدن آهسته در حالت مایع در دمای 77 درجه  کلوین ثابت نگه داشته می شود. بسته به اندازه و طراحی فلاسک های نیتروژن مایع مدت زمان نگه داری از چند ساعت تا چند هفته متغیر است.

امروزه با توسعه در تولید فلاسک های خلاء تحت فشار ثابت نیتروژن مایع  بهتر ذخیره شده و می تواند در بازه های  زمانی طولانی تری انتقال یابد پس تلفات آن به 2 درصد در روز یا کمتر کاهش می یابد.

نیتروژن مایع در یک منبع کوچک مانند گاز ازت خشک به راحتی حمل و نقل می شود زیرا نیازی به فشار ندارد. علاوه براین گاز به عنوان مبرد کاربردهای مفید زیادی دارد که در ادامه بیان می شود:

کاربردها:

1- در کرایوتراپی برای از بین بردن ضایعات پوستی ناخوشایند و یا به طور بالقوه بدخیم مانند زگیل.

2- در علائم بیماری شناسی

3- ذخیره سلول ها در دمای پایین برای کارهای آزمایشگاهی

4- در سرما خوردگی برای نشان دادن انجماد سریع توسط تبخیر

5- به عنوان منبع پشتیبان، نیتروژن در سیستم های خاموش سازی آتش

6- به عنوان منبع گاز نیتروژن بسیار خشک

7- برای غوطه وری، انجماد و حمل و نقل محصولات غذایی

8- برای انجماد خون، سلول های تولید مثل (اسپرم، تخم مرغ) و سایر نمونه ها و مواد بیولوژیکی

9- برای حفظ نمونه های بافت از برش های جراحی در مطالعات آتی

10- برای تسهیل سرمازدگی از منابع ژنتیکی حیوانات

11- یخ زدن لوله های آب و روغن به منظور کار بر روی آنها در مواقعی که دریچه ای در دسترس نباشد، برای جلوگیری از جریان مایعات به محل کار این روش به عنوان یک جدا سازی کرایوژنیک شناخته می شود.

12- به عنوان جوش دهنده قطعات ماشین آلات به یکدیگر

13- در علم نجوم از نیتروژن مایع برای دوربین های CCD استفاده می شود.

14- به طور موقت اجزای را در حین مونتاژ دستگاه کوچک کرده و اجازه می دهد تا مداخلات بهبود یافته، متناسب باشد.

15- به عنوان وسیله ای برای ذخیره انرژی کاربرد دارد

16- در تهیه مواد غذای از جمله بستنی ها از گاز نیتروژن مایع استفاده می شود

17- به عنوان یک مایع خنک کننده نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

18- برای افزایش حساسیت سر موشک های مادون قرمز از قبیل STRELA3

19- این مایع ممکن است برای فروش مستقیم یا به عنوان محصول جانبی اکسیژن مایع مورد استفاده در فرآیند های صنعتی مانند فولاد سازی استفاده شود.

20-  در تهیه نوشیدنی به نام کوکتل محبوبیت زیادی دارد.

توصیه ها :

بهتر است از نیتروژن مایع در فضاهای بسته استفاده نشود زیرا تبخیر چند لیتر نیتروژن مایع باعث افزایش درصد نیتروژن هوا و در نتیجه کاهش اکسیژن خواهد شد که این امر می تواند موجب سر درد ، بی هوشی و حتی مرگ شود.

تماس یا نیتروژن مایع نیز باعث سوختگی شدید می شود و می تواند موجب از کار افتادن اعضای بدن و حتی مرگ شود.