مستخدم:Hussien878/ملعب
النيتروجين المسال هو غاز النيتروجين فى الحالة السائلة عند درجة حرارة منخفضة جدا.
النيتروجين المسال سائل عديم اللون صافى كثافته 0.807 جرام/ملى لتر عند درجة غليانه (-195.79 سيليزى ,77كيلفن ,-320 فهرنهيت) و ثابت العزل الكهربى له 1.43.
تمت اسالة النيتروجين للمرة الاولى فى جامعة جاغيلونيان فى 15 ابريل عام 1883 بواسطة الفيزيائيين البولنديين كارول أولشيفسكي و زيغمونت فروبليفسكي.
يتم انتاجه صناعيا عن طريق التقطير التجزيئى للهواء المسال.
عادة يتم الاشارة للنيتروجين المسال بالاختصار له LN او LIN او LN2, و له 1977 UN number .
النيتروجين المسال ثنائى الذرة ,مما يعنى ان الرابطة التساهمية بين ذرات غاز النيتروجين تبقى بعد الاسالة .
النيتروجين السائل مائع مبرد حيث يسبب تجميد سريع للانسجة الحية عند ملامستها .
يمكن نقل و تخزين النيتروجين المسال عند عزله عن الحرارة المحيطة بشكل مناسب ,على سبيل المثال فى قارورة العزل المفرغة .تبقى درجة الحرارة ثابتة عند 77 كيلفن بالغليان البطىء للسائل مما يؤدى الى ارتفاع غاز النيتروجين .
تمتد فترة تخزين النيتروجين المسال فى قارورة العزل المفرغة (ديوار) من ساعات الى اسابيع اعتمادا على حجم و تصميم القارورة .
تطوير اوانى العزل الفائق المضغوطة المفرغة اتاح نقل و تخزين النيتروجين السائل لفترات طويلة مع خسارة قليلة من السائل تصل الى 2% لكل يوم او اقل.
من الممكن خفض درجة حرارة النيتروجين السائل لدرجة التجمد 63 كيلفن (-210 سيليزى ,-346 فهرنهيت) عن طريق وضعه فى مكان مفرغ من الهواء و توصيله بمضخة تفريغ .
كفائة النيتروجين المسال كمادة مبردة محدودة لانه يتبخر فورا عند ملامسة جسم اعلى فى درجة الحرارة و يعمل غاز النيتروجين المتبخر كغلاف عازل لانتقال الحرارة و تبريد الجسم .
يسمى هذا التأثير بتأثير ليدنفروست و يحدث لاى سائل عند التلامس مع جسم درجة حرارته اعلى من درجة غليان السائل .
يمكن تبريد الاجسام بسرعة عن طريق وضعها فى مخلوط من النيتروجين السائل و الصلب بدلا من وضعا فى السائل فقط .
الاستخدامات عدل
نظرا للانخفاض الشديد لدرجة حرارة النيتروجين السائل عن درجة حرارة تجمد الماء نجد أنه يستخدم كمبرد في تطبيقات عدة :
- العلاج بالتبريد : لإزالة الآفات الجلدية قبيحة المنظر او الخبيثة منها مثل فيروس عين السمكة.
- تخزين الخلايا في درجات حرارة منخفضة للعمل المخبري.
- "فيزياء درجات الحرارة المتدنية" : و هو علم يختص بدراسة انتاج و سلوك المواد في درجات حرارة منخفضة جدا.
- في الفيزياء: لتوضيح عملية التجميد السريع بالتبخير .
- يستخدم في أجهزة منع الحرائق و التي تقوم فكرة عملها على زيادة تركيز النيتروجين –الغير قابل للاحتراق- عن الأكسجين في الغرف المراد حمايتها من الكارثة.
- مصدر لغاز النيتروجين الجاف الذي يستخدم معمليا.
- في حفظ المنتجات الغذائية لغرض النقل و التخزين.
- فى حفظ الدم و العبنات و المواد لبيولوجية بالتبريد .
- فى تجميد انابيب المياه و النفط لعزلها عن باقى منظومة خطوط الانابيب و العمل عليها فى حالة عدم قدرة الصمامات على ايقاف ضخ السائل .
- فى عملية التخلص الامن من جثث البشر بطريقة التبريد.
- فى لحام الاجزاء الميكانيكية معا بالانكماش .
- يستخدم كمبرد فى :
- الكاميرات المستخدمة فى الفضاء من نوع CCD.
- الموصلات الفائقة فى درجات الحرارة المرتفعة للوصول الى حالة التوصيل الفائق و هنا لا نقصد بأن درجة الحرارة مرتفعة عامة بل انها مرتفعة بالنسبة للموصلات الفائقة المعتادة حيث درجة حرارة الموصلات الفائقة المعتادة تكون اقل من -243 سيليزى بينما الموصلات الفائقة مرتفعة درجة الحرارة عادة اقل من -135 سيليزى.
- رفع حساسية رؤوس الصواريخ الموجهة الى تعتمد على التوجيه بالاشعة تحت الحمراء مثل Strela 3.
- عمليات التبخير الدقيقة و تتم فى المبخر الدورانى.
- الحواسيب و حالات رفع تردد التشغيل.
- محاكاة الفضاء فى الغرف المفرغة من الهواء خلال الاختبارات الحرارية للسفن الفضائية .
- فى تجهيز بعض الاطعمة مثل المثلجات .
- فى زيادة صلابة الاوانى (مثل علب الطعام المعبأ)و جعلها اكثر ضغطا عن طريق وضع كمية محددة من النيتريجين السائل قبل الغطاء و عندما تغلق و ترفع درجة الحرارة يتمدد النيتروجين و يجعلها اكثر ضغطا .
استخدام النيتروجين السائل فى المطبخ عدل
تم ذكر استخدام النيتروجين السائل فى المطبح عام 1890 فى كتاب Fancy Ices من تأليف Agnes Marshall
و لكنه استخدم فى الوق الحديث فى المطاعم لانتاج الحلويات المجمدة مثل المثلجات (ايس كريم)و التى تصنع فى لحظات لان النيتروجين السائل يبرد الطعام بسرعة شديدة .
ايضا سرعة التجميد هذه تؤدى الى تكوين بلورات ثلح مما يضفى ملمس ناعم للحلويات المثلجة .
استخد الشيف Heston Blumenthal هذه التقنية فى مطمعهThe Fat Duckلعمل اطباق مثلجة.
انتشر استخدام النيتروجين السائل مؤخرا فى عمل الكوكتيل لانه يبر و يجمد المكونات .
و يضاف ايضا للمشروبات ليعطيها تأثير ضبابى او ما يطلق عليه بالعامية (مشبر).
الامان عدل
في حال تحول النيتروجين من الحالة السائلة الى الغازية في مكان مغلق و نظرا لأن نسبة التمدد "حجم المادة المسالة إلى حجمها في الحال الغازية" تبلغ حوالي 1:694 عند درجة حرارة 20 سليزية يتسبب هذا في نشأة قوة ضغط كبيرة للغاية.
. في حادث كارثي في الثاني عشر من يناير عام 2006 في جامعة تكساس A&M , حيث أن خللا حدث في أجهزة قياس ضغط خزان النيتروجين السائل و من ثم أغلق الخزان تماما, مما أدى الى ارتفاع الضغط بشكل كبير جدا في الخزان و نتيجة لذلك حدث انفجار كبير دفع الخزان لاختراق السقف أعلاه و تحطيم عارضة من الخرسانة المسلحة تحته و دمر الحوائط.
يجب استخدام نوع خاص من القفازات أثناء استخدام النيتروجين السائل لأن التعرض المباشر له يسبب حروق يطلق عليها اسم "عضة الثلج" نظرا للانخفاض الشديد في درجة حرارته.
في الأمكان المغلقة يقل تركيز الأكسجين في تلك الأماكن مع تبخر النيتروجين السائل و حيث انه بلا رائحة أو لون أو طعم فقد يسبب الاختناق بدون سابق انذار, و يستخدم عادة أجهزة استشعار للأكسجين كإجراء وقائي عند التعامل مع النيتروجين السائل في أماكن مغلقة.
ابتلاع النيتروجين السائل يسبب أضرارا جسيمة, في عام 2012 امرأة شابة في انجلترا تناولت كوكتيل معد بالنيتروجين السائل و تم استئصال معدتها.
الانتاج عدل
يتم انتاج النيتروجين المسال من تقطير الهواء المسال او من اسالة غاز النيتروجين النقى الذى نحصل عليه من عملية امتزاز تأرجح الضغط
تتم هذه العملية عن طريق ضغط الهواء النقى ثم تبريد الهواء المضغوط لدرجة الحرارة المحيطة (درجة حرارة الغرفة ) و السماح له بالتمدد فى ضط منخخفض .الهواء المتمدد تنخفض درجة حرارته بصورة كبيرة مما يعرف بتأثير جول-طومسونثم يفصل الاكسجين و النيتروجين و الارجون فى مراحل اضافية من التمدد و التقطير .تستخدم هذه الطريقة لانتاج الكميات الصغيرة بسهوله .
ينتج النيتروجين المسال بصورة مباشرة او كمنتج ثانوى اثناء انتاج الاكسجين المسال المستخدم فى الكثير من الصناعات مثل صناعة الحديد الصلب.
بدأ انشاء مصانع الهواء المسال عام 1930 لانتاج الاطنان من الهواء المسال يوميا و انتشرت بشكل كبير بعد الحرب العالمية الثانية ,حاليا المصانع المتطورة قد يصل انتاجها الى 3000 طن يوميا.