Применение газов

Получение и применение сжиженных газов

2. В технике широко применяют чистые газы. Так, кислород используют в доменных процессах, аргон и неон используют для заполнения электрических ламп, азот — для получения аммиака и т. п. В смеси с ацетиленом кислород используют для сварки и резки металлов.

Чистые газы можно получить из воздуха. Для этого воздух в жидком состоянии разделяют на составляющие его газы. При превращении жидкого воздуха в пар сначала испаряются газы, имеющие более низкую температуру кипения: неон, азот, а затем аргон, кислород и др.

Получение жидкого воздуха основано на его охлаждении при быстром расширении. Воздух, вошедший в компрессор К (рис. 97), сжимается и поступает в змеевик. В змеевике он охлаждается водой и поступает в расширитель Д (детандер). В нём воздух, расширяясь и совершая работу, охлаждается до температуры ниже критической. При обратном ходе поршня воздух конденсируется и собирается в сосуде.

Получение жидкого воздуха

В современном устройстве для получения жидкого воздуха, предложенном русским физиком Петром Леонидовичем Капицей (1894—1984), вместо цилиндра с возвратно-поступательным движением поршня детандера применяют турбину, которую вращают сжатым воздухом (турбодетандер).

Главная задача при сжижении газов сводится к получению низких температур. В настоящее время получен жидкий гелий, имеющий температуру 4,2 К. Чтобы его получить, гелий предварительно охлаждают жидким водородом (20 К).

Если испаряющийся гелий быстро откачивать, то он интенсивно кипит при пониженном давлении; при этом температуру можно понизить до 1 К. Более низкие температуры получают иными, достаточно сложными способами. В настоящее время получена температура 0,001 К.

Сжиженные газы быстро испаряются, поэтому их сложно хранить. Обычно для этой цели используют сосуды Дьюара (термосы) — сосуды с двойными стенками, между которыми находится вакуум, что обеспечивает теплоизоляцию вещества, находящегося в сосуде.

Вопросы для самопроверки

1. Приведите примеры использования сжатого воздуха.

2. Как устроен и как работает пневматический тормоз?

3. Как устроен и как работает пневматический молоток?

4. Как осуществляют сжижение воздуха?

5. Каков принцип получения низких температур при сжижении газов?

<<< К началу