Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Рідкий кисень



Світло-синій колір рідкого кисню в посудині Дьюара.

Рідкий кисень (ЖК, англ. Liquid oxygen, LOX ) - рідина блідо-синього кольору, яка відноситься до сильних парамагнетикам. Є одним з чотирьох агрегатних станів кисню. ЖК має питомою щільністю 1,141 г / см і має помірно криогенні властивості з точкою замерзання 50,5 K (-222,65 C) і точкою кипіння 90,188 K (-182,96 C). Рідкий кисень активно використовується в космічної і газовій галузях, при експлуатації підводних човнів, широко використовується в медицині. Зазвичай промислове отримання грунтується на фракційної перегонці повітря. Коефіцієнт розширення ( англ. expansion ratio ) Кисню при зміні агрегатного стану на газоподібне складає 860:1 при 20 C, що іноді використовується в системах постачання киснем для дихання в комерційних і військових літаках. Основним і практично невичерпним джерелом отримання рідкого кисню є атмосферне повітря: проводиться зріджування повітря і подальше розділення його на кисень і азот.

Через свою кріогенної природи РК може викликати крихкість матеріалів, які перебувають з ним у контакті. Рідкий кисень також є дуже потужним окислювальним агентом : органічна речовина швидко згоряє в його середовищі з великим виділенням тепла. Більш того, деякі з цих речовин, будучи просоченими ЖК мають властивість непередбачувано вибухати. Нафтопродукти часто демонструють таку поведінку, включаючи асфальт.

РК є широко поширеним окислювальним компонентом ракетних палив зазвичай в комбінації з рідким воднем або гасом. Його використання обумовлене високим питомим імпульсом, який виходить при застосуванні цього окислювача в ракетних двигунах. Кисень - найдешевший із застосовуваних компонентів ракетних палив. Перше використання мало місце в німецькій БР Фау-2, пізніше в американських БР " РедстоунРН " Атлас ", а також в радянській МБР Р-7. РК активно використовувався в ранніх МБР, але більш пізні версії цих ракет його не використовують через кріогенної природи і необхідності регулярної дозаправки для компенсації википання окислювача, що ускладнює швидкий запуск. Багато сучасних РРД використовують РК в якості окислювача, наприклад RS-24, РД-180. В якості ущільнювальних прокладок матеріалів в системах з рідким киснем застосовуються матеріали, не втрачають еластичності при низьких температурах: пароніт, фторопласт, відпалені мідь і алюміній. Зберігання і транспортування великих кількостей рідкого кисню здійснюється в ємностях об'ємом від декількох десятків до 1500 м з нержавіючої сталі, забезпечених теплоізоляцією. Зовнішній, захисний кожух теплоізоляції може виконуватися і з вуглецевої сталі. Резервуари транспортних ємностей виготовляються також зі сплаву АМЦ. Застосування вакуумно-порошкової або екранно-вакуумної теплоізоляції дозволяє знизити добові втрати киплячого продукту до рівня 0,1 - 0,5% (в залежності від розмірів ємності) і швидкість підвищення температури переохолодженого - до 0, 4 - 0,5 К в добу. Транспортування киплячого кисню виробляється з відкритим вентилем газоскид, а переохолодженого - при закритому вентилі, з контролем тиску не рідше 2 разів на добу; при підвищенні тиску більше, ніж на 0,02 МПа (ізб.) вентиль відкривається.

ЖК також активно використовувався при виготовленні вибухівки " Оксіліквіт ", але зараз вона рідко використовується через велику кількість інцидентів і нещасних випадків.

Для пояснення відхилення парамагнетіческіх властивостей рідкого кисню від закону Кюрі американським физикохимик Г. Льюїсом в 1924 була запропонована молекула тетракіслорода ( англ. tetraoxygen ) (O 4). [1] На сьогоднішній день теорія Льюїса вважається лише частково вірною: комп'ютерне моделювання показує, що хоча в рідкому кисні не утворюється стабільних молекул O 4 [2], молекули O 2 насправді мають тенденцію асоціювати в пари з протилежними спинами, які формують тимчасові об'єднання O 2-O 2 [2].

Рідкий азот має більш низьку точку кипіння 77 K (-196 C) і пристрої, які містять рідкий азот можуть конденсувати кисень з повітря: коли більша частина азоту випаровується з такого пристрою виникає ризик того, що залишок рідкого кисню може сильно прореагувати з органічними матеріалами. З іншого боку, рідкий азот або рідкий повітря може виявитися насиченим рідким киснем, якщо залишити ємність на відкритому повітрі - атмосферне кисень буде в ній розчинятися, в той час як азот буде випаровуватися швидше.

Заходи безпеки при роботі з рідким киснем: 1. Кисень - не токсичний продукт, але при роботі з ним повинні використовуватися захисні засоби, що оберігають від можливого обмороження: влітку - бавовняний комбінезон, рукавиці, шкіряні чоботи, окуляри; взимку - валянки, підшиті шкірою, теплі рукавиці, окуляри. 2. Кисень - дуже пожежонебезпечний і навіть вибухонебезпечний продукт в контакті з органічними речовинами при наявності навіть невеликого теплового імпульсу. Ледь жевріє на повітрі теплової вогнище розгорається яскравим полум'ям в атмосфері кисню. Відомі трагічні наслідки закуривания на місці недавнього протоки рідкого кисню на грунт. Для займання таких матеріалів, як пароніт, гума, бавовняна тканина, поліетилен та ін в атмосфері кисню достатньо нагрівання їх всього до 200-300 С.Даже різке стиснення органічного матеріалу, просоченого кисло родом (наприклад, при падінні важкого предмета на асфальт , облитий рідким киснем), може викликати загоряння і вибух. При контакті з маслами кисень може утворювати з деякими їхніми компонентами активні ендотермічну перекисні сполуки, накопичення яких може призводити до вибуху, тому контакт кисню з такими речовинами в будь-яких варіантах робота в промасленим одязі, замасленими руками або інструментом недопустім.По закінчення робіт в контакті з рідким або газоподібним киснем забороняється раніше, ніж через 20-30 хв підходити до відкритого вогню, закурювати і т.п., так як кисень тривалий час утримується в складках одягу, волоссі, що при наявності вогню створює пожежну небезпеку. 3. Зварювальні та ремонтні роботи в ємностях і приміщеннях, де зберігається рідкий кисень, повинні проводитися тільки після двох - тригодинного провітрювання їх теплим повітрям (70-80 С). Перед заливанням кисню в нову ємність остання знежирюється. 4. При перекачуванні рідкого кисню виробляється попередньо валий "захолажіваніе" системи малою витратою продукту. Без цього в "гарячій" системі утворюється інтенсивний потік газифікованого кисню, який при наявності різких поворотів і перепадів тиску на елементах системи (вентилі і т.п.) може викликати загоряння металу.


Історія


Примітки

  1. Gilbert N. Lewis. The magnetism of oxygen and the molecule O 4 / / Journal of the American Chemical Society. - Вересень 1924. - Т. 46. - № 9. - С. 2027-2032. - DOI : 10.1021/ja01674a008 - dx.doi.org/10.1021/ja01674a008
  2. 1 2 Tatsuki Oda, Alfredo Pasquarello. Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study - link.aps.org/abstract/PRB/v70/e134402 / / Physical Review B. - Жовтень 2004. - Т. 70. - № 134402. - С. 1-19. - DOI : 10.1103/PhysRevB.70.134402 - dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.70.134402

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Кисень
Синглетний кисень
Рідкий водень
Рідкий гелій
Рідкий азот
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru