액체 공기
Liquid air |
액체 공기는 매우 낮은 온도(초저온)로 냉각되어 옅은 파란색 이동성 [1]액체로 응축된 공기입니다.상온으로부터 단열하기 위해 특수 용기에 보관합니다(진공 절연 플라스크가 자주 사용됨).액체 공기는 열을 빠르게 흡수하여 기체 상태로 되돌릴 수 있습니다.이것은 종종 다른 물질을 액체로 응축 및/또는 응고시키는 데 사용되며, 공기 분리라고 불리는 과정을 통해 질소, 산소, 아르곤 및 기타 불활성 기체의 산업적 공급원으로 사용됩니다.
특성.
액체 공기의 밀도는 약 870kg/m3(870g/L; 0.87g/cm3)입니다.주어진 공기 샘플의 밀도는 샘플의 조성에 따라 달라집니다(예: 습도 및 CO2 농도).건조 가스 공기는 질소 약 78%, 산소 21%, 아르곤 1%를 포함하므로 표준 구성 시 액체 공기의 밀도는 성분 비율과 각각의 액체 밀도(액체 질소 및 액체 산소 참조)로 계산됩니다.공기에는 미량의 이산화탄소(약 0.03%)가 포함되어 있지만, 이산화탄소는 중간 액체상을 통과하지 않고 기체상으로부터 응고되므로 5.1atm(520kPa) 미만의 압력에서는 액체 공기에 존재하지 않습니다.
액체 공기의 비등점은 -194.35°C(78.80K; -317.83°F)로 액체 질소와 액체 산소의 비등점 사이의 중간입니다.그러나 액체가 끓으면 질소가 먼저 끓어 올라 산소가 풍부하게 남아 비등점이 바뀌기 때문에 안정적인 온도를 유지하기 어려울 수 있다.또한 일부 상황에서는 액체 공기가 [2]: 36 대기 중 산소를 응축하기 때문에 발생할 수 있습니다.
액체 공기는 표준 [citation needed]대기압에서도 약 58K(-215.2°C; -355.3°F)에서 언다.
준비
생산 원리
공기의 성분은 한때 "영구 가스"로 알려져 있었는데, 상온에서 압축만으로 액화되지 않았기 때문입니다.압축 프로세스는 가스의 온도를 상승시킵니다.이 열은 열 교환기에서 주변 온도로 냉각한 다음 챔버로 환기하여 확장함으로써 제거됩니다.팽창에 의해 온도가 낮아지고 팽창된 공기의 역류 열교환에 의해 팽창기로 유입되는 가압 공기가 더욱 냉각됩니다.충분한 압축, 흐름 및 열 제거가 이루어지면 최종적으로 액체 공기 방울이 형성되어 저온 시연에 직접 사용될 수 있습니다.
공기의 주요 성분은 1883년 폴란드 과학자 카롤 올제프스키와 지그문트 브로블레프스키에 의해 처음으로 액화되었습니다.
액체 공기 생산 장치는 실험자가 일반적으로 사용할 수 있는 [citation needed]재료를 사용하여 제작할 수 있을 정도로 단순합니다.
제조 공정
액체 공기 준비를 위한 가장 일반적인 프로세스는 줄(Joule)을 사용하는 2기둥 햄슨-린드 사이클이다.톰슨 효과공기는 고압(75atm 이상)으로 하부 컬럼으로 공급되며, 여기서 순수한 질소와 산소가 풍부한 액체로 분리됩니다.풍부한 액체와 질소의 일부는 상부 칼럼으로 역류하여 공급되며, 상부 칼럼은 저압(<25 atm (2,500 kPa; 370 psi))에서 작동하며, 여기서 순수한 질소와 산소로 최종 분리됩니다.한층 더 [3]정제하기 위해서, 상부 기둥의 중간으로부터 아르곤 원제품을 떼어낼 수 있다.
공기는 또한 클로드의 프로세스에 의해 액화될 수 있으며, 이는 줄에 의한 냉각을 결합한다.Thomson 효과, 등방성 확장 및 회생 [4]냉각.
어플
제조공정에서 액체공기생성물은 일반적으로 액체 또는 기체형태의 구성가스로 분류되는데, 산소는 연료가스용접 및 절삭 및 의료용에 특히 유용하며, 아르곤은 가스텅스텐 아크용접에서 산소제외 차폐가스로 유용하다.액체 질소는 다양한 저온 애플리케이션에서 유용하며, 정상 온도(산소와 달리)에서 비등하고 77K(-196°C; -321°F)에서 비등합니다.
수송 및 에너지 저장소
1899년과 1902년 사이에, 자동차 리퀴드 에어는 미국과 영국의 공동 회사에 의해 생산되고 시연되었는데, 그들은 액체 공기로 100마일을 달릴 수 있는 자동차를 만들 수 있다고 주장했습니다.
2012년 10월 2일, 기계 공학 협회는 액체 공기를 에너지 저장 수단으로 사용할 수 있다고 밝혔다.이것은 영국 허트포드셔의 차고 발명가인 피터 디어먼이 자동차를 [5]움직이기 위해 개발한 기술에 바탕을 두고 있다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Babbage (Oct 15, 2012). "Difference Engine: End of the electric car?". The Economist. Retrieved Oct 21, 2012.
- ^ Armarego, W. L. F.; Perrin, D. D. (16 October 1996). Purification of Laboratory Chemicals (4th ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750628396. LCCN 97109714. OCLC 762966259. OL 722457M.
- ^ "Air liquefaction, "Linde Air", rectification: into new markets with new research findings". The Linde Group. Archived from the original on 27 September 2007. Retrieved 9 August 2007.
- ^ https://uspas.fnal.gov/materials/10MIT/Lecture_2.1.pdf[베어 URL PDF]
- ^ "Liquid air 'offers energy storage hope'". BBC News. 2012-10-02.
