Wie kalt ist flüssiger Stickstoff?

Flüssiger Stickstoff ist sehr kalt! Bei normalem atmosphärischem Druck ist Stickstoff eine Flüssigkeit zwischen 63 K und 77,2 K (-346 ° F und -320,44 ° F). In diesem Temperaturbereich sieht flüssiger Stickstoff wie kochendes Wasser aus. Unterhalb von 63 K gefriert es zu festem Stickstoff. Da flüssiger Stickstoff in einer üblichen Einstellung siedet, beträgt seine übliche Temperatur 77 K.

Flüssiger Stickstoff siedet bei Raumtemperatur und -druck zu Stickstoffdampf. Die Dampfwolke, die Sie sehen, ist weder Dampf noch Rauch. Dampf ist unsichtbarer Wasserdampf, während Rauch ein Verbrennungsprodukt ist. Die Wolke ist Wasser, das aus der Luft kondensiert ist, weil es der kalten Temperatur um den Stickstoff ausgesetzt war. Kalte Luft kann nicht so viel Feuchtigkeit speichern wie warme Luft, daher bildet sich eine Wolke.

Mit flüssigem Stickstoff sicher sein

Flüssiger Stickstoff ist nicht giftig, birgt jedoch einige Gefahren. Erstens nimmt die Konzentration von Stickstoff in der unmittelbaren Umgebung zu, wenn die Flüssigkeit die Phase in ein Gas umwandelt. Die Konzentration anderer Gase nimmt insbesondere in Bodennähe ab, da kalte Gase schwerer sind als wärmere Gase und absinken. Ein Beispiel dafür, wo dies ein Problem darstellen kann, ist die Verwendung von flüssigem Stickstoff, um einen Nebeleffekt für eine Poolparty zu erzeugen. Wenn nur eine kleine Menge flüssigen Stickstoffs verwendet wird, wird die Temperatur des Pools nicht beeinflusst und der überschüssige Stickstoff wird durch eine Brise weggeblasen. Wenn eine große Menge flüssigen Stickstoffs verwendet wird, kann die Sauerstoffkonzentration an der Oberfläche des Pools so weit reduziert werden, dass Atemprobleme oder Hypoxie auftreten können.

Eine weitere Gefahr von flüssigem Stickstoff besteht darin, dass sich die Flüssigkeit auf das 174,6-fache ihres ursprünglichen Volumens ausdehnt, wenn sie zu einem Gas wird. Dann dehnt sich das Gas bei Erwärmung auf Raumtemperatur noch einmal um das 3,7-fache aus. Die Gesamtvolumenzunahme beträgt das 645,3-fache, was bedeutet, dass das Verdampfen von Stickstoff einen immensen Druck auf seine Umgebung ausübt. Flüssiger Stickstoff sollte niemals in einem verschlossenen Behälter aufbewahrt werden, da er bersten kann.

Schließlich stellt flüssiger Stickstoff, weil er so kalt ist, eine unmittelbare Gefahr für lebendes Gewebe dar. Die Flüssigkeit verdampft so schnell, dass eine kleine Menge auf einem Kissen aus Stickstoffgas von der Haut abprallt. Ein großes Volumen kann jedoch zu Erfrierungen führen.

Verwendung von kühlem flüssigem Stickstoff

Die schnelle Verdampfung von Stickstoff bedeutet, dass bei der Herstellung von flüssigem Stickstoff-Eis das gesamte Element verdampft. Der flüssige Stickstoff macht das Eis kalt genug, um es fest werden zu lassen, aber es bleibt eigentlich keine Zutat.

Ein weiterer Kühleffekt der Verdampfung besteht darin, dass flüssiger Stickstoff (und andere kryogene Flüssigkeiten) zu schweben scheinen. Dies ist auf den Leidenfrost-Effekt zurückzuführen, bei dem eine Flüssigkeit, wenn sie so schnell siedet, von einem Gaskissen umgeben ist. Auf den Boden gespritzter flüssiger Stickstoff scheint knapp über der Oberfläche wegzuschleudern. Es gibt Videos, in denen Menschen flüssigen Stickstoff auf eine Menschenmenge werfen. Niemand wird verletzt, weil der Leidenfrost-Effekt verhindert, dass die superkalte Flüssigkeit sie berührt.