액체산소

Liquid oxygen
비커에 담긴 액체 산소(청록색 액체).
액체 산소를 비커에서 강한 자석으로 부으면, 그 상자성 때문에 산소는 자석 극 사이에 일시적으로 매달립니다.

액체 산소분자 산소액체 형태입니다. 항공우주, 잠수함, 가스 산업에서 LOX 또는 그 이하의 빈도로 LOXygen으로 약칭됩니다. 그것은 1926년 로버트 H. 고다드에 의해 발명된 최초의 액체 연료 로켓의 산화제로 사용되었는데,[1] 이것은 현재까지 계속되고 있는 응용입니다.

물성

액체 산소는 밝은 또는 옅은 청록색을 띠며, 강력한 상자성을 띠며, 강력한 편자 자석의 극 사이에 매달릴 수 있습니다.[2] 액체 산소는 밀도가 1.141kg/L(1.141g/ml)로 액체 물보다 약간 밀도가 높으며, 1 bar(15psi)에서 어는점이 54.36K(-218.79°C; -361.82°F), 끓는점이 90.19K(-182.96°C; -297.33°F)로 극저온입니다. 액체 산소는 1:861의[3][4] 팽창비를 가지며, 이 때문에 일부 상업용 및 군용 항공기에서 호흡 산소의 운반 가능한 공급원으로 사용됩니다.

극저온 특성 때문에 액체 산소는 접촉하는 물질을 극도로 부서지게 할 수 있습니다. 액체 산소는 또한 매우 강력한 산화제입니다: 유기 물질은 액체 산소에서 빠르고 에너지 있게 연소될 것입니다. 또한, 액체 산소에 담글 경우, 연탄, 카본 블랙 등과 같은 일부 물질이 화염, 스파크 또는 빛이 불어오는 충격과 같은 발화원에서 예측할 수 없는 폭발을 일으킬 수 있습니다. 아스팔트를 포함한 석유 화학 물질은 종종 이러한 행동을 보여줍니다.[5]

테트라산소 분자(O4)는 1924년 길버트 N에 의해 처음으로 예측되었습니다. 액체 산소가 퀴리의 법칙에 위배되는 이유를 설명하기 위해 제안한 루이스.[6] 현대 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 액체 산소에는 안정적인 O4 분자가 없지만 O2 분자는 반평행 스핀과 쌍으로 결합하여 과도 O 단위를4 형성하는 경향이 있습니다.[7]

액체 질소는 산소의 -183°C(90K)보다 -196°C(77K)로 끓는점이 낮으며, 액체 질소가 들어 있는 용기는 공기에서 산소를 응축할 수 있습니다. 이러한 용기에서 질소의 대부분이 증발하면 남아 있는 액체 산소가 유기물과 격렬하게 반응할 수 있습니다. 반대로, 액체 질소나 액체 공기는 그것을 야외에 두면 산소를 풍부하게 할 수 있고, 대기 중의 산소는 그 안에 용해되고, 질소는 우선적으로 증발합니다.

정상 압력 끓는점에서 액체 산소의 표면 장력은 13.2 dyn/cm입니다.[8]

사용하다

아프가니스탄 바그람 비행장에서 공군 기술자가 록히드 마틴 C-130J 슈퍼 헤라클레스 항공기에 액체 산소를 전달하고 있습니다.

상업에서 액체 산소는 산업용 가스로 분류되어 산업용 및 의료용으로 널리 사용됩니다. 극저온 공기 분리 공장에서 분별 증류에 의해 공기 중에서 자연적으로 발견되는 산소로부터 액체 산소를 얻습니다.

공군은 오랫동안 액체 산소의 전략적 중요성을 인식해 왔습니다. 산화제로서 뿐만 아니라 병원에서의 호흡과 고고도 항공기 비행을 위한 기체 산소의 공급으로서도 말입니다. 1985년, 미 공군은 모든 주요 소비 기지에 자체 산소 발생 시설을 건설하는 프로그램을 시작했습니다.[9][10]

로켓 추진체 내

케이프 커내버럴에 있는 스페이스X의 액체 산소 공

액체 산소는 우주선 로켓 응용을 위한 가장 일반적인 극저온 액체 산화제 추진제이며, 일반적으로 액체 수소, 등유 또는 메탄과 결합됩니다.[11][12]

액체 산소는 첫 번째 액체 연료 로켓에 사용되었습니다. 제2차 세계 대전 V-2 미사일은 A-StoffSauerstoff라는 이름으로 액체 산소를 사용하기도 했습니다. 1950년대, 냉전 시기에 미국의 레드스톤 로켓과 아틀라스 로켓, 그리고 소련의 R-7 세묘르카는 모두 액체 산소를 사용했습니다. 그 후, 1960년대와 1970년대에 아폴로 새턴 로켓의 상승 단계와 우주왕복선의 주요 엔진은 액체 산소를 사용했습니다.

2020년에 많은 로켓들이 액체 산소를 사용했습니다.

역사

참고 항목

참고문헌

  1. ^ "First liquid-fueled rocket". HISTORY. Retrieved 2019-03-16.
  2. ^ Moore, John W.; Stanitski, Conrad L.; Jurs, Peter C. (21 January 2009). Principles of Chemistry: The Molecular Science. Cengage Learning. pp. 297–. ISBN 978-0-495-39079-4. Retrieved 3 April 2011.
  3. ^ 극저온 안전. chemistry.ohio-state.edu .
  4. ^ 특징. 2012-02-18은 웨이백 머신보관되어 있습니다. Lindecanada.com . 2012-07-22에 회수되었습니다.
  5. ^ "Liquid Oxygen Receipt, Handling, Storage and Disposal". USAF Training Film.
  6. ^ Lewis, Gilbert N. (1924). "The Magnetism of Oxygen and the Molecule O2". Journal of the American Chemical Society. 46 (9): 2027–2032. doi:10.1021/ja01674a008.
  7. ^ Oda, Tatsuki; Alfredo Pasquarello (2004). "Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study". Physical Review B. 70 (134402): 1–19. Bibcode:2004PhRvB..70m4402O. doi:10.1103/PhysRevB.70.134402. hdl:2297/3462. S2CID 123535786.
  8. ^ J. M. Jurns와 J. W. Hartwig (2011). 고온에서 고압 LOX를 사용한 액체 산소 액체 획득 장치 버블 포인트 테스트, p. 4.
  9. ^ 아놀드, 마크 1 미군 산소 발생 시스템 개발. RTO-MP-HFM-182. dtic.mil
  10. ^ Timmerhaus, K. D. (8 March 2013). Advances in Cryogenic Engineering: Proceedings of the 1957 Cryogenic Engineering Conference, National Bureau of Standards Boulder, Colorado, August 19–21, 1957. Springer Science & Business Media. pp. 150–. ISBN 978-1-4684-3105-6.
  11. ^ Belluscio, Alejandro G. (March 7, 2014). "SpaceX advances drive for Mars rocket via Raptor power". NASAspaceflight.com. Retrieved March 13, 2014.
  12. ^ Todd, David (November 20, 2012). "Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars". FlightGlobal Hyperbola. Archived from the original on November 28, 2012. Retrieved November 22, 2012. 'We are going to do methane,' Musk announced as he described his future plans for reusable launch vehicles including those designed to take astronauts to Mars within 15 years, 'The energy cost of methane is the lowest and it has a slight Isp (Specific Impulse) advantage over Kerosene' said Musk adding, 'and it does not have the pain in the ass factor that hydrogen has.' ... SpaceX's initial plan will be to build a lox/methane rocket for a future upper stage codenamed Raptor. ... The new Raptor upper stage engine is likely to be only the first engine in a series of lox/methane engines.
  13. ^ "Oxygen - Density and Specific Weight". www.engineeringtoolbox.com. Retrieved 2021-05-19.
  14. ^ 극저온. Scienceclarified.com . 2012-07-22에 회수되었습니다.