Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Eksperimenter med flydende kvælstof

Flydende kvælstof har stor værdi for at demonstrere videnskabelige principper; Selvom det er meget koldt og kræver omhyggelig håndtering, er LN2 billig, ikke-toksisk og kemisk inert. Fordi det er ekstremt koldt - minus 196 Celsius (minus 320 Fahrenheit), kan det hjælpe dig med at demonstrere fænomener på en måde, der ikke kan opnås ved normale stuetemperaturer. Flydende kvælstof tilføjer flair, sjov og drama til videnskabsdemonstrationer.

Forholdsregler ved håndtering

Flydende kvælstofs hovedfare er ekstrem kulde; Eventuelle kropsdele, der udsættes direkte for LN2, kan hurtigt lide skade. Dette gælder også for rørende genstande afkølet i flydende nitrogen. Når du arbejder med LN2, skal du altid bære beskyttelsesbriller og kryogene handsker - almindelige gummihandsker vil fryse og knække. Dispense LN2 kun fra en kryogen dewar eller anden godkendt beholder, og brug Styrofoam skåle og kasser til at holde demonstrationsobjekter. Husk at LN2 koger ud i rigelige mængder kvælstofgas; selv om det er giftfri, det fortrænger ilt, så udfør dine demonstrationer i et godt ventileret miljø.

Krympende ballon

Eksempelvis "Krympende ballon" -forsøg demonstrerer den ideelle gaslov, der vedrører temperatur, volumen og tryk. Sprænge en festballon og binde slutningen. Hæld omkring 200 til 300 ml flydende nitrogen i en lille Styrofoam picnic køler. Placer ballonen forsigtigt i LN2, så den kommer i kontakt med væsken. Efter et par sekunder blinker ballonen op. Fjern ballonen og lad den varme op det vil genopblusse sig selv. LN2 flyder luften inde i ballonen, hvilket reducerer dets tryk og volumen kraftigt. Når den får lov til at varme, fordampes væsken og genopretter trykket indeni.

Lederbælte

Ved stuetemperatur er bly et meget blødt metal. Når der rammes med en hegn, gør en demonstrationsklokke af bly en sløv "tunk". Tilføj ca. en halv liter LN2 til en Styrofoam-beholder, læg klokken i væsken og giv det et par minutter for at slappe af. Fjern klokken og lad væske kvælstof dryppe af. Slå klokken igen, og den ringer lyst. De kolde temperaturer reducerer de termiske vibrationer i blyatomer, hvilket gør metalet hårdere.

Frysning af anti-fryse

Når der tilsættes vand i de rigtige proportioner, bliver bilfrysning et fast stof ved temperaturer så lave som minus 55 grader Celsius (minus 67 grader Fahrenheit). Selv om dette er godt nok til at holde de fleste biler igennem vinteren, er flydende kvælstof så koldt, at det vil fryse frostvæske fast. For at demonstrere laves en 70/30 blanding af frostvæske til vand og hæld ca. 150 ml i en Styrofoam skål. Tilsæt et par hundrede ml LN2 og vent et øjeblik eller to; frostvæsken bliver en sirupagtig væske og fryser derefter i krystaller. Efter flere minutter fordampes LN2, og anti-fryseblandingen opvarmes og bliver væske igen.