Em física de baixa temperatura e aplicações industriais, o nitrogênio líquido (LN₂) e o oxigênio líquido (LOX) desempenham um papel importante. Embora ambos existam em forma líquida e sejam feitos resfriando o gás em temperaturas extremamente baixas, existem diferenças significativas nas propriedades físicas, cenários de aplicação e riscos de segurança. Este artigo resolverá sistematicamente a diferença entre nitrogênio líquido e oxigênio líquido de quatro aspectos: propriedades básicas, métodos de preparação, usos principais e precauções de segurança.
Comparação de propriedades básicas
1. Composição química
O nitrogênio líquido é composto de moléculas de nitrogênio (N₂) e o oxigênio líquido é composto de moléculas de oxigênio (O₂). Ambos são ricos em natureza e são gases em condições normais.
2. Ponto de ebulição e ponto de fusão
O ponto de ebulição do nitrogênio líquido é de -195,8 grau (77 K) e o ponto de fusão é de -210; O ponto de ebulição do oxigênio líquido é de -183 grau (90,2 K) e o ponto de fusão é de -218,8 graus. O nitrogênio líquido tem um ponto de ebulição mais baixo, facilitando o alcance e a manutenção do estado líquido.
3. Densidade
A densidade de nitrogênio líquido é de cerca de 0,808 g/cm³, enquanto o oxigênio líquido é de 1,141 g/cm³. Portanto, no mesmo volume, a massa de oxigênio líquido é maior.
Método de preparação
O nitrogênio líquido e o oxigênio líquido são geralmente preparados por um dispositivo de separação de ar (ASU). Essa tecnologia usa as diferenças nos pontos de ebulição de vários componentes no ar para alcançar os processos de separação de gás através de compressão, resfriamento e expansão. Devido ao ponto de ebulição mais alto do oxigênio líquido, ele é coletado na ASU em uma zona de temperatura relativamente alta, enquanto o nitrogênio líquido é obtido em uma zona de temperatura mais baixa.
Áreas de aplicação
Os principais usos do nitrogênio líquido incluem:
- Indústria de alimentos: usada para congelamento rápido, mantendo a qualidade e a nutrição dos alimentos;
- Campo médico: aplicado à crioterapia e armazenamento criogênico de amostras biológicas (como células, tecidos);
- Pesquisa científica: como meio de resfriamento em experimentos supercondutores e pesquisa em física de baixa temperatura.
Os principais usos do oxigênio líquido incluem:
- Propulsão espacial: usada como oxidante em motores de foguetes;
- Indústria metalúrgica: auxilia a combustão durante a fabricação de aço para aumentar a temperatura do forno;
- Fornecimento médico de oxigênio: Forneça alta concentração de suporte de oxigênio para pacientes com distúrbios respiratórios.
Precauções de segurança
Ambos têm temperaturas extremamente baixas e contato direto pode levar a um gelo grave. também:
- O oxigênio líquido é um oxidante forte e o contato com substâncias combustíveis pode facilmente causar combustão ou explosão;
- Embora o nitrogênio líquido não seja um oxidante, ele substituirá o ar em grandes quantidades após a vaporização, o que pode causar o risco de hipóxia e asfixia em espaços confinados.
Embora o nitrogênio líquido e o oxigênio líquido sejam baixos - líquidos de temperatura, suas propriedades físicas, usos e requisitos de segurança são significativamente diferentes. A compreensão correta da diferença entre os dois é de grande significado para a escolha científica e o uso seguro. Seja em pesquisas industriais e científicas ou cenários médicos, os procedimentos operacionais devem ser seguidos rigorosamente e medidas de proteção devem ser tomadas para garantir a segurança do pessoal e do equipamento.
