Бывает ли жидкий кислород. Что такое жидкий кислород: общая информация
Широко используется в медицине . Обычно промышленное получение основывается на фракционной перегонке воздуха . Коэффициент расширения (англ. expansion ratio ) кислорода при смене агрегатного состояния на газообразное составляет 860:1 при 20 °C, что иногда используется в системах снабжения кислородом для дыхания в коммерческих и военных самолётах . Основным и практически неисчерпаемым источником получения жидкого кислорода является атмосферный воздух: производится сжижение воздуха и последующее разделение его на кислород и азот.
Из-за своей криогенной природы ЖК может вызвать хрупкость материалов , которые находятся с ним в соприкосновении. Жидкий кислород также является очень мощным окислительным агентом : органическое вещество быстро сгорает в его среде с большим выделением тепла . Более того, некоторые из этих веществ, будучи пропитанными ЖК имеют свойство непредсказуемо взрываться. Нефтепродукты часто демонстрируют такое поведение, включая асфальт .
ЖК является широко распространённым окислительным компонентом ракетных топлив обычно в комбинации с жидким водородом или керосином . Его использование обусловлено высоким удельным импульсом , который получается при применении этого окислителя в ракетных двигателях . Кислород - самый дешевый из применяемых компонентов ракетных топлив. Первое использование имело место в германской БР Фау-2 , позднее в американских БР «Редстоун » и РН «Атлас », а также в советской МБР Р-7 . ЖК активно использовался в ранних МБР, но более поздние версии этих ракет его не используют из-за криогенной природы и необходимости регулярной дозаправки для компенсации выкипания окислителя, что затрудняет быстрый запуск. Многие современные ЖРД используют ЖК в качестве окислителя, например RS-24 , РД-180 . В качестве уплотнительных прокладочных материалов в системах с жидким кислородом применяются материалы, не теряющие эластичности при низких температурах: паронит, фторопласты , отожженные медь и алюминий. Хранение и транспортировка больших количеств жидкого кислорода осуществляется в емкостях объемом от нескольких десятков до 1500 м³ из нержавеющей стали, снабженных теплоизоляцией. Наружный, защитный кожух теплоизоляции может выполняться и из углеродистой стали. Резервуары транспортных емкостей изготавливаются также из сплава АМц.Применение вакуумно-порошковой или экранно-вакуумной теплоизоляции позволяет снизить суточные потери кипящего продукта до уровня 0,1 - 0,5% (в зависимости от размеров емкости) и скорость повышения температуры переохлажденного - до 0,4 - 0,5 К в сутки. Транспортировка кипящего кислорода производится с открытым вентилем газосброса, а переохлажденного - при закрытом вентиле, с контролем давления не реже 2 раз в сутки; при повышении давления больше, чем на 0,02 МПа (изб.) вентиль открывается.
ЖК также активно использовался при изготовлении взрывчатки «Оксиликвит », но сейчас она редко используется из-за большого количества инцидентов и несчастных случаев.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Жидкий кислород" в других словарях:
жидкий кислород - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN liquid oxygenLOX … Справочник технического переводчика Википедия
O (oxygenium), химический элемент VIA подгруппы периодической системы элементов: O, S, Se, Te, Po член семейства халькогенов. Это наиболее распространенный в природе элемент, его содержание составляет в атмосфере Земли 21% (об.), в земной коре в… … Энциклопедия Кольера
А; м. Химический элемент (O), газ без цвета и запаха, входящий в состав воздуха, необходимый для дыхания и горения и образующий в соединении с водородом воду. ◊ Перекрыть кислород кому л. Создать невыносимые условия жизни, работы. ◁ Кислородный,… … Энциклопедический словарь
Кислород / Oxygenium (Oxygen)(O) Атомный номер 8 Внешний вид простого вещества газ без цвета, вкуса и запаха голубоватая жидкость (при низких температурах) Свойства атома Атомная масса (молярная масса) 15,9994 а. е. м. (г/моль) … Википедия
КИСЛОРОД - КИСЛОРОД, самый легкий элемент VI группы периодической системы Менделеева, симв. О, порядковый номер 8. К. газ без цвета, запаха и вкуса. Изотопов не имеет. Ат. в. 16,000, мол. в. 32,000. Уд. в. К. по отношению к воздуху 1,10535; при 0° и 760 … Большая медицинская энциклопедия
Кислород жидкий - жидкость голубого цвета, без запаха, не пожаровзрывоопасна, не горюча, но является сильным окислителем. Пропитанные жидким кислородом горючие пористые материалы (асфальт, пенополистирол, пенополиуретан, дерево и др.) образуют взрывчатые вещества… … Официальная терминология
Жидкий кислород
В медицине используют кислород в основном в газообразном виде. Кислород в жидком виде применяют только при его хранении и транспортировке от завода-изготовителя до потребителей.
По внешнему виду жидкий кислород — голубоватая прозрачная подвижная жидкость, затвердевающая при -218,4°С и образующая кристаллы голубоватого цвета. Теплоемкость жидкого кислорода равна 1,69 кДж/(кг-°С) .
Перед подачей в сеть потребления, жидкий кислород подвергается испарению при заданном давлении в специальных устройствах — газификаторах, безнасосных или насосных. При испарении 1 дм3 жидкого кислорода получается 0,86 м3, или 860 дм3 газообразного кислорода (при 20°С и 760 мм рт. ст.); здесь 1,14 кг/дм3 и 1,33 кг/м3 соответственно плотности жидкого и газообразного кислорода. При испарении 1 кг жидкого кислорода образуется 1/1,33 = 0,75 м3 газа (при 20°С и 760 мм рт. ст).
Основные преимущества хранения и транспортировки кислорода в жидком виде следующие:
1. Сокращается (в среднем в 10 раз) масса тары и уменьшается требуемое количество баллонов и транспортных средств (автомобилей, вагонов), занятых на перевозке кислорода.
2. Отпадают расходы по организации и эксплуатации большого баллонного хозяйства. (приобретение баллонов, постройка складов, учет, испытание и ремонт баллонов, транспортные расходы).
3. Повышается безопасность и упрощается обслуживание, поскольку жидкий кислород хранится и транспортируется под небольшим давлением.
4. Получаемый при газификации жидкого кислорода газообразный кислород не содержит влаги, его можно транспортировать по трубопроводам при низких окружающих температурах без применения специальных мер против замерзания конденсата (прокладка труб ниже глубины промерзания, теплоизоляция, установка конденсатоотводчиков, прокладка паровых обогревателей и пр.).
Недостатком применения жидкого кислорода являются неизбежные потери его на испарение при хранении, перевозке и газификации.
Для хранения и перевозки небольших количеств жидкого кислорода (азота, аргона, воздуха) используют сосуды Дьюара.
Транспортные резервуары используют для перевозки больших количеств жидкого кислорода (азота, аргона) автотранспортом и по железной дороге. Автомобильные резервуары имеют емкость 1000-7500 дм3, железнодорожные 30 000-35 000 дм3, а иногда и более.
Для превращения жидкого кислорода в газообразный служат газификационные установки. Их производительность достигает 15-20 м3/ч. Применяют два типа газификационных установок: насосные и безнасосные.
Насосная газификационная установка СГУ-1,
предназначена для газификации непереохлажденного кислорода и наполнения баллонов (реципиентов газообразным кислородом под давлением до 24 МПа (240 кгс/см2).
Имеются газификационные станции, насосы которых рассчитаны на давление 20 МПа (200 кгс/см2) и служат для подачи кислорода в сеть через буферную емкость.
Безнасосные газификаторы имеют рабочее давление до 1,6 МПа (16 кгс/см2) при относительно постоянном и равномерном расходе кислорода, подаваемого по трубопроводу к местам потребления.
Сосуд газификатора снабжен вакуумно-порошковой изоляцией и рассчитан на максимальное рабочее давление.
Первоначально давление в сосуде создается испарением кислорода в испарителе и автоматически поддерживается регулятором. В зависимости от расхода газа жидкий кислород через регулятор поступает в испаритель и затем в виде газа идет в трубопровод к потребителю. Избыток газа в газификаторе сбрасывается при заданном давлении также в трубопровод потребителя через регулятор.
Жидкий кислород - активная, подвижная (обладает меньшей вязкостью, чем вода) субстанция голубого цвета с ярко выраженными парамагнитными свойствами. Это вещество удалось получить в конце 19 века, и с тех пор оно нашло применение во многих областях, таких как медицина или различные отрасли промышленности.
Несмотря на то, что жидкий кислород сам по себе не оказывает вредного воздействия на экологию, не выделяет токсичные вещества, не горит и не взрывается, работы с ним требуют соблюдения техники безопасности. Дело в том, что этот элемент является катализатором сильного окисления других материалов, что как раз и может привести к воспламенению или взрыву других веществ в условиях воздуха, насыщенного кислородом. Поэтому помещения, в которых проводятся работы, должны быть оснащены датчиками контроля газовой атмосферы и специальной вытяжной вентиляцией.
Необходимо знать, что длительное воздействие воздуха, содержащего высокий процент кислорода, может вызвать поражение органов дыхания. В этих помещениях нельзя курить и в принципе недопустимо использовать открытый огонь. Одежда человека, который работал в лаборатории с высоким должна проветриваться не менее получаса. Кроме того, при использовании этого вещества необходимо придерживаться общих правил безопасности при работе с криогенными веществами.
Одним из самых серьезных недостатков этой субстанции являются ее хладогенные свойства, из-за чего ее сложно использовать при работе с материалами, которые при сильном охлаждении резко меняют свои характеристики. Температура жидкого кислорода при нормальном атмосферном давлении составляет -183°С. Замерзает этот химический элемент при -218,8°С, после чего превращается в бледно-голубые кристаллы.
Жидкий кислород применяется:
Как окислитель в как правило, совместно с водородом или керосином;
В медицине в качестве препарата для для изготовления для обеспечения необходимого микроклимата, заправки специального оборудования, при изготовлении препаратов для усиления роста микроорганизмов и т. п.;
В машиностроительной отрасли жидкий кислород применяется для разных способов и резки металлов;
В металлургической отрасли используется для производства стали, сплавов и цветных металлов, а также при восстановлении железа;
Применяется для улучшения экологической обстановки: очистка воды, вторичная переработка материалов, окисление отходов;
В химической отрасли используется для производства оксиликвитов (взрывчатка, в настоящее время редко применяется), различных кислот, ацетилена и целлюлозы, а также при конверсии природного газа или метана.
Где купить и кислород?
Никаких проблем с приобретением этих веществ не должно возникнуть - сжиженные газы можно купить в любом городе либо заказать их доставку. Другое дело, что эти вещества поставляются в больших баллонах объемом около 40 литров, поэтому для домашних нужд придется поискать другие варианты.
Кислород - самый распространенный элемент на планете. Он присутствует в воде, земной коре, воздухе и в организмах живых существ, активно участвуя во многих обменных процессах. В природе он обычно существует в виде газа, а в промышленности часто используется в качестве жидкости. Как ведет себя жидкий кислород? Какими свойствами он обладает и где используется?
Газ кислород
Кислород - один из важнейших элементов на планете. Он участвует в процессе дыхания, в метаболизме живых организмов, а также в круговороте веществ в биосфере. Кроме того, он способствует гниению и разложению органических остатков.
В нормальных условиях он является бесцветным газом, который не имеет вкуса и запаха. Он тяжелее воздуха и с трудом растворяется в воде. В химическом плане он очень активен и способен образовывать соединения практически со всеми элементами.
В свободном состоянии в виде молекул О 2 , состоящих из двух атомов оксигена, он находится в атмосфере. Благодаря такому строению элемент также называется «дикислородом», но он может существовать и в других вариациях. При определенных условиях его атомы могут образовывать «трикислород» с молекулой О 3, которая представляет собой голубой газ озон со специфическим запахом.
В атмосфере содержание кислорода составляет примерно 21 % по массе, в земной коре его доля значительно выше и составляет около 47 % по массе. Элемент входит в состав более полутора тысяч разнообразных пород и минералов, большая часть из которых являются силикатами. Там он присутствует в виде соединений. В воде его содержание доходит до 85 %, и это не удивительно, ведь атомы оксигена и образуют воду вместе с элементом гидрогеном.
Жидкий кислород
Как и другие вещества, кислород может пребывать в различных агрегатных состояниях. Чтобы превратить газ в твердое тело или жидкость, его нужно сильно охладить. При давлении в 51 атмосферу он становится жидким уже при -119 °C. При нормальном давлении превращение происходит только при -183 °C. Охлаждаясь до температуры -220 °C, он затвердевает, образуя светло-голубые снегоподобные кристаллы.
В жидком состоянии кислород окрашивается в голубой оттенок и усиливает некоторые свойства газообразного вещества. Так, он ведет себя более агрессивно в химических реакциях, а также становится сильным парамагнетиком и может притягиваться магнитом.
Он закипает только при -183 °C, а плавится при +219 °C. Благодаря устойчивости к столь низким температурам жидкий кислород обладает криогенными свойствами и может использоваться в качестве хладагента. В нормальных условиях он быстро испаряется, превращаясь в газ. При этом он усиленно поглощает тепло и охлаждает окружающий воздух, отчего рядом с ним появляется ореол тумана. Во время испарения объем кислорода увеличивает в несколько сотен раз. Так, 1 см 3 жидкости образует почти 800 см 3 газа.
Химические свойства
Газообразный кислород является окислителем. Сам по себе он негорюч, но хорошо поддерживает процесс горения, а при значительной концентрации и высоких температурах является взрывоопасным.
С активными веществами (например, щелочными металлами) он может вступать в реакции даже при комнатной температуре и при обыкновенной концентрации в воздухе, образуя с ними соединения оксиды. Результат хорошо виден на многих металлах, на которых он проявляется в виде коррозии.
Жидкий кислород также обладает сильными окислительными свойствами. Многие пропитанные им вещества легко воспламеняются и горят с выделением энергии и тепла. Хлопок, бумага, дерево, уголь и некоторые другие материалы могут взрываться.
Получение
Самым распространенным и легким в получении источником кислорода является воздух. К тому же он неиссякаем и присутствует в нашей жизни повсеместно. Чтобы получить из него необходимые вещества, его сжижают, а затем разделяют на жидкий азот и кислород.
Еще один способ получения жидкости - конденсация ее из газа. Для этого достаточно опустить медный змеевик в контейнер с жидким азотом, а затем пропустить через змеевик газообразный кислород. Температура азота ниже, чем у кислорода, поэтому, проходя по медной трубке, газ будет конденсироваться и превратится в жидкость. При этом на поверхности змеевика образуется небольшой слой снега.
Применение
Способность жидкого кислорода окислять другие вещества и усиливать горение ценятся во многих сферах производства. В конце XIX - середине XX века из него изготавливали взрывчатку «Оксиликвит», которую использовали в горной промышленности для подрыва породы, а также в качестве оружия во Второй мировой войне.
Сегодня его чаще применяют в медицине, фармацевтике, в металлургии, стекольной, химической, бумажной и других видах промышленности. С его помощью получают различные полезные соединения, например окись титана, которая участвует в производстве лакокрасочных изделий, бумаги и пластмасс. При изготовлении стекла он нужен для поддержания жара в печах, а также для уменьшения количества окиси азота, попадающей в атмосферу. В космической авиации жидкий кислород является одним из компонентов ракетного топлива, где он используется в качестве окислителя, а в роли самого топлива выступает водород или керосин.
В медицине и фармацевтике без него тоже не обходится. Жидкий кислород входит в состав биореакторов, а также используется в качестве добавки к ферментам. В медицине он необходим для анестезии, приготовления кислородных ванн и коктейлей, лечения или облегчения состояния при интоксикации, астме и других недугах. Здесь он чаще всего не используется напрямую в виде жидкости, а является источником газообразного кислорода.
Хранение и меры предосторожности
Жидкий кислород не возгорается и не взрывается сам по себе, он не токсичен для человека и не вреден для окружающей среды. Однако активная реакция в химических процессах, а также криогенный эффект делают его не совсем безопасным веществом.
При работе с ним нужно держать подальше смазочные, горючие и легковоспламеняющиеся материалы, а также всегда использовать перчатки и спецодежду. Кислород очень низкой температуры легко повреждает кожу и может привести к обморожению, травмам и отмиранию живых клеток. Если жидкость покрывает значительную часть тела, все может закончиться даже летальным исходом.
Технический и медицинский жидкий кислород хранят сосудах Дьюара, которые делают преимущественно из стали или алюминия. Это цилиндрические контейнеры с двойными стенками, между стенками которых располагается вакуумная полость, а также теплоизоляционные материалы. Они работают по принципу термосов, хорошо сохраняя жидкости внутри.
Жидкий кислород представляет собой жидкость бледно-синего цвета, которая обладает умеренными криогенными свойствами. Основным источником получения кислорода является атмосферный воздух. Сначала происходит его сжижение с последующим разделением на кислород и азот.
Сфера применения жидкого кислорода:
- в металлургической отрасли кислород применяется при выплавке свинца, цинка, никеля, циркония и других цветных металлов. Кроме того, жидким кислородом интенсифицируют процессы обжига сырья;
- в оборонной промышленности жидкий вид кислорода используют в качестве окислительного компонента ракетного топлива. Как правило, кислород применяют в комбинации с жидким водородом или керосином;
- в современной медицине кислород применяют для заправки передвижных кислородно-ингаляционных установок.
Помимо этого, жидкий вид кислорода активно используют при проведении сварочно-режущих работ по металлу.
Для получения кислорода применяют фракционную перегонку воздуха. Это достаточно сложный процесс, так как жидкий кислород создается с большим расходом энергии. Чаще всего установки с кислородом устанавливаются на ремонтно-механических, машиностроительных и других предприятиях, испытывающих постоянную потребность в жидком кислороде.
