액체질소를 어떻게 만드는 건가요?
질소의 어는 점이 -180도 부근 정도인 것으로 알고 있는데 기체 상태의 질소를 어떻게 액체로 만드나요?
온도를 낮추는 것에는 한계가 있지 않나요?
안녕하세요. 손승철 과학전문가입니다.
액체 질소는 사실 액체 산소를 만드는 과정에서 같이 만든다고 합니다.
냉각탱크에 공기를 넣고 냉각시키면 산소는 영하 183℃ 에서 액체 산소가 되어 먼저 분리가 되고
그리고 나서 영하 196℃ 에서 질소가 액체 질소가 되어 분리가 됩니다.
또한 온도를 낮추는 것에는 원리 상 한계는 없습니다. 가장 낮은 온도인 절대 0도까지 만들 수 있습니다.
아래 그림은 기본적인 냉각 장치의 원리입니다.
기계 마다 설계는 다양하겠지만 기본적인 원리는 동일할 것입니다.
냉각장치에 냉매가 존재하고 냉매가 액체에서 기체로 상태가 변할 때
주변에서 열을 흡수하여 주변의 온도를 낮추는 원리입니다.
또한 산업용 대용량 냉각탱크 외에도
아래 링크와 같은 예시의 작은 액체 질소 발생기도 판매가 되고 있습니다.
https://www.ulvac-cryo.co.kr/products/ln2-generator/introduction.php
감사합니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
단순 온도만 낮추면 한계가 있습니다.
기체의 특성중 하나는 압력을 가하면 가할 수록 어는점이 올라갑니다.
그래서 고압의 환경에서 낮은온도를 제공하면 고체질소나 액체질소를 만들 수 있습니다.
감사합니다.안녕하세요.
현실적으로 -180도 이하의 온도를 가지는 냉장고의 제작이 불가능 하므로, 액체질소의 생산은 높은 압력으로 압축하여 생산합니다.
기체에 압력을 가하게 되면 끓는점과 어는점 등이 올라가는데, 이러한 방법으로 액체질소를 생산합니다.
감사합니다.
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다. 기체 상태의 질소를 어는점 이하로 냉각시키거나, 상태변화가 가능한 고압을 가할 경우 액체질소로 만들 수 있습니다. 초저온을 만들 수 있는 기계도 많고, 고압도 가능합니다.
액체 질소를 만들기 위한 질소의 어는 점은 매우 낮지만, 어는 점을 높이는 방법이 있습니다.
바로 압력을 높이면 됩니다.
모든 기체는 압력을 가하면 끓는 점과 어는 점이 높아지는 효과가 있습니다.
따라서 꼭 -180도가 아니더라도 적절한 온도에서 질소를 액화할 수 있습니다.
안녕하세요. 한만전 과학전문가입니다.
공기를 탱크에 넣고 일정한 압력을 가하고 -195.8도까지 냉각시키면 질소가 액체가 된다. 즉 질소의 끓는점은 -195.8도란 이야기다. 물이 100도씨가 되면 끓으면서 수증기가 되듯 같은 원리이다.
