استخدامات النيتروجين السائل في جميع المجالات

كتابة: Ashrakat Hamdy آخر تحديث: 20 أكتوبر 2021 , 08:19

أهم استخدامات النيتروجين السائل في جميع المجالات

يتم استخدام النيتروجين السائل ويعرف باسم النيتروجين المُسال تكون درجة غليانه (-196 درجة مئوية) يتم استخدام النيتروجين السائل في كثير من المجالات مثل تبريد أجهزة الكمبيوتر وفي الطب لإزالة الجلد غير المرغوب فيه  وعلاج الثآليل وفي علم التبريد يدرس العلماء التأثير العلمي  لدرجات الحرارة شديدة البرودة على المواد.

استخدام النيتروجين السائل في المجال الطبي

  • يتم استخدام النيتروجين السائل في الجراحة البردية لإزالة بعض السرطانات والآفات الجلدية.
  • يتم استخدام النيتروجين السائل في تخزين الأنسجة والخلايا والدم في درجات الحرارة شديدة البرودة وذلك لتجنب أكسدة العينات، وحفظ العينات البيولوجية مثل الحيوانات المنوية والبويضات والعينات الوراثية الحيوانية.
  •  يستخدم النيتروجين السائل كجزء من خليط الغازات الطبية لاختبارات وظائف الرئة.
  • يدخل النيتروجين الطبي في  صناعة الأدوية.
  • يتم استخدام النيتروجين السائل كغاز لتشغيل الأدوات في الأماكن التي لا يوجد بها هواء للأجهزة.
  • النيتروجين السائل درجة حرارته تكون شديدة البرودة ويقوم بتجميد الأنسجة عند التلامس لذلك يمكن استخدامه في غرفة العمليات لخلع الثآليل أو لتجميد عينات الأنسجة ولكنه عادة لا يكون في غرفة العمليات بل يأتي عند الحاجة من غرفة العمليا ليدخل بالإضافة إلى أنه يأتي في زجاجات معزولة مضغوطة لذلك لا يتبخر.

استخدام النيتروجين السائل في مجال الصناعة

  • النيتروجين السائل الصناعي يدخل في عمل تحسينات الغاز الصناعي وتصنيع المعادن وصناعة المطاط والبلاستيك والسيارات والإلكترونيات ومواد البناء.
  • يستخدم النيتروجين السائل كمبرد للموصلات الفائقة ومضخات التفريغ والمواد والمعدات الأخرى، كما أنه يعمل على حماية المواد من التعرض للأكسجين.
  • يستخدم النيتروجين السائل في التجميد السريع للمياه والأنابيب للسماح بالعمل عليها عند عدم توفر الصمامات.
  •  يستخدم النيتروجين في الصناعة الكهربائية لمنع الأكسدة والتفاعلات الكيميائية الأخرى وضغط أغطية الكابلات ولحماية المحركات.

استخدام النيتروجين السائل في الأطعمة

يدخل النيتروجين أيضاً في الأطعمة والمشروبات لأنه يعمل على تجميد الأطعمة والمشروبات بشكل سريع كما أصبح  استخدامه في المطاعم الكبرى شائعًا جداً يستخدم أيضًا في تقديم الطعام لأنه عند تعرضه للهواء ينشيء سحابة من البخار فيكون شكله مميز جدًا، كما أنه يدخل في صنع آيس كريم النتروجين السائل وعمل الزهور المتجمدة بسرعة.[2]

نسبة النيتروجين في الهواء

تكون نسبة النيتروجين في الهواء  78 في المائة الذي نتنفسه و 21 في المائة أكسجين ويفسر العلماء تواجد النيتروجين أنه كان عبارة عن قطع من الركام البدائية التي شكلت الأرض عندما تصادمت معاً واندمجت معًا وكان محتواها من النيتروجين يتسرب حتى وصل إلى القشرة المنصهرة على الكوكب.

يتم تثبيت النيتروجين من خلال مركبات أكثر تفاعلًا مثل الأمونيا أو أكاسيد النيتروجين ولا يمكن استخدام النيتروجين إلا بواسطة الكائنات الحية ويتم تثبيت النيتروجين عن طريق البكتيريا والطحالب والنشاط البشري وبمجرد استفادة الكائنات منه تتحلل بعض مركبات النيتروجين وتعود إلى الغلاف الجوى كغاز نيتروجين، مع عمليات إعادة التعبئة من الانفجارات البركانية التي تحدث حافظت “دورة النيتروجين” على المستوى ثابتًا إلى حد كبير لمدة لا تقل عن 100 مليون سنة.[3]

غاز النيتروجين للتبريد

يدخل النيتروجين السائل وغاز النيتروجين في الصناعة أكثر من المجالات الأخرى عند تصميم أنظمة التبريد بالنيتروجين يواجه العديد من المصممين بعض المخاطر ويواجهون صعوبة في كيفية الحصول على النيتروجين السائل ولكن إذا كان المصمم يعلم بهذه المخاطر فيمكنه تجنبها أو التخفيف من النتائج السلبية وهناك كثير من الطرق للتبريد عن طريق النيتروجين السائل ومنها:

يقوم نظام التبريد بتوصيل النيتروجين السائل من خزان تخزين كبير إلى النقطة مكان التبريد يؤثر النيتروجين السائل أو ثاني أكسيد الكربون الصلب (الثلج الجاف) على العمل المطلوب تبريده إنه يتبخر و يتصاعد عند وصوله وذلك عن طريق امتصاص الحرارة من محيطه ومن المكان المراد تبريده وبالتالي يتم خفض درجة حرارة مكان العمل، وبالمعنى الأصح أنه يستخدم عملية الحرارة الكامنة لتبخير النيتروجين السائل أو ثاني أكسيد الكربون السائل وهي أكثر عمليات التبريد كفاءة في المبردات.

يوجد طريقة أخرى للتبريد وذلك عن طريق توفير بخار بدرجة حرارة منخفضة لإحاطة مكان العمل وتعتمد على الحرارة المعقولة لنقل الطاقة الحرارية من مكان العمل وخفض درجة حرارتها ولكن هذه العملية أقل كفاءة من استخدام حرارة التبخر الكامنة.

يتم استخدام طريقة أخري أيضاً وذلك اعتمادًا على كيفية تطبيق النيتروجين مثل استخدام دوائر التبريد الثانوية والمجمدات الغاطسة، واستخدام LCO2 هو أكثر استخداماً في تبريد الطعام بينما تُستخدم LN2 في تبريد الطعام وفي التطبيقات الصناعية مثل الغرف البيئية والآلات ومعالجة المعادن وتطبيقات الشعاع الجزيئي.[4]

حقائق عن النيتروجين السائل

  • النيتروجين السائل هو الشكل السائب لعنصر النيتروجين يتم إنتاجه تجاريًا عن طريق التقطير التجزيئي للهواء السائل، النيتروجين السائل  مثل غاز النيتروجين يتكون من ذرتين من النيتروجين تتشاركان في الروابط التساهمية (N2)، يُشار أحيانًا إلى النيتروجين السائل على أنه LN2 أو LN أو LIN.
  • عند الضغط العادي يغلى النيتروجين السائل عند 77 كلفن (195.8 درجة مئوية أو −320.4 درجة فهرنهايت).
  • نسبة تمدد النيتروجين من السائل إلى الغاز تصل إلى 1 إلى 694وهذا يعني أن غليان النيتروجين السائل لملء حجم بغاز النيتروجين يكون بسرعة كبيرة.
  • النيتروجين السائل غير قابل للاشتعال كما أنه عنصر خامل نسبياً وغير سام وعديم اللون والرائحة.
  • غاز النيتروجين يكون أخف قليلاً من الهواء وذلك عند وصوله إلى درجة حرارة الغرفة ولكنه قليل الذوبان في الماء.
  • تم صنع النيتروجين السائل لأول مرة في 15 أبريل 1883 بواسطة الفيزيائيين البولنديين “زيجمونت وروبليوسكي” و “كارول أولزيفسكي”.
  • النيتروجين السائل يتم تخزينه في حاويات خاصة  وتكون معزولة وهذه الحاويات تُنفذ حتى تمنع الضغط، ويمكن تخزين النيتروجين السائل لساعات أو حتى بضعة أسابيع.
  • مما يعني أنه يغلي LN2 تأثير لايدنفروست بسرعة كبيرة ويقوم بإحاطة السطح بطبقة من غاز النيتروجين تكون  عازلة و هذا هو سبب انسكاب قطرات النيتروجين على الأرض.

احتياطات السلامة عند العمل بالنيتروجين السائل 

عند العمل بالنيتروجين السائل فإن اتخاذ احتياطات السلامة أمر بالغ الأهمية:

  • النيتروجين السائل بارد بدرجة حراراة لا تقل عن (-196 درجة مئوية) لذلك يمكن أن يحدث عضة صقيع شديدة عند ملامسة النيتروجين السائل أي أنسجة حية، عند التعامل مع النيتروجين السائل لمنع ملامسة أو استنشاق البخار شديد البرودة يجب ارتداء معدات السلامة المناسبة قم بتغطية الجلد وعزله لتجنب التعرض.
  • نظرًا لأن النيتروجين السائل يغلي بسرعة كبيرة فإن انتقال الطور من السائل إلى الغاز يمكن أن يولد الكثير من الضغط بسرعة كبيرة، لذلك تجنب وضع النيتروجين السائل في حاوية مغلقة لأنه يمكن أن يؤدي إلى انفجارها.
  • إضافة كميات كبيرة من النيتروجين السائل الى الهواء في غرفة مغلقة يؤدي إلى تقليل نسبية للأكسجين وهذا يعني أن خطر الإصابة باختناق كبير لأن غاز النيتروجين السائل البارد أثقل من الهواء بكثير لذا فإنه هناك خطر كبير فيجب استخدام النيتروجين السائل في منطقة جيدة التهوية.
  • تراكم حاويات من النيتروجين السائل يجعل الأكسجين يتكثف من الهواء ويتم تبخر النيتروجين في الهواء ويكون هناك خطر على المواد العضوية لأنها يمكن أن تتأكسد.[5]

نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى
0
نحب تفكيرك .. رجاءا شاركنا تعليقكx
()
x
إغلاق