Sıvı azot; adından da anlaşılacağı gibi havada bulunan azot gazının sıvılaştırılmış halidir.
Peki, bir gazı nasıl sıvılaştırırız? Cevabı herhalde yemek pişirirken tencerenin kapağına bakan herkes biliyordur; tabii ki soğutarak.
Yemeğin içerisindeki su ocaktan gelen ısının etkisiyle buharlaşır ve daha soğuk olan tencerenin kapağına çarptığı zaman tekrar sıvı hale geçer; buna yoğuşma denir.
Bu içerikte neler var?
Sıvı Azot Nedir Nasıl Üretilir?
Buraya kadar her şey kolaydı çünkü su buharı, 1atm basınç altında, 100°C’de kaynar; yani 100°C’nin altında yoğunlaşabilir. Peki ya kaynama noktası -196°C olan bir maddeyi nasıl sıvılaştırız? Ya da başka bir deyişle bir gazı nasıl -196°C’ye kadar soğutabiliriz ? Kriyojenik olarak adlandırılan bilim dalı tam da bu konuyla, düşük sıcaklıkların elde edilmesi, ölçülmesi ve kullanılması ile ilgilenir.
Çok düşük sıcaklıklara kadar nasıl soğuturuz sorusunun cevabını anlayabilmek için önce gazlarla ilgili 1-2 temel prensipten bahsedelim.
Gazlar Nasıl Sıkıştırılır?
Öncelikle gazlar sıkıştırıldığı zaman ısınırlar, eğer balon ya da bisiklet lastiği şişirdiyseniz eminim bunu siz de fark etmişsinizdir. Tam tersini düşünecek olursak gazlar genleşirken de soğurlar; bu etki Joule-Thomson etkisi olarak da bilinir.
Öyleyse, elimizdeki havayı önce sıkıştırmamız gerekiyor, daha sonra da sıkıştırılırken ısınan bu havayı soğutuyoruz. Ardından elimizdeki bu küçük hacimli(ve soğuk) havayı aniden genleştiriyoruz ve havamız genleşirken (daha da) soğuyor ve bu sırada sıvılaşıyor. Tabii bu genleşme işlemini iyi yalıtılmış bir ortamda yapmak gerekiyor yoksa hava dış ortamdan ısı alarak denge sıcaklığına ulaşır.
Havayı sıvılaştırdık, ama elimizdeki sıvının içinde hem oksijen(~%21) hem de azot(~%78) var. Şimdi ise bunları ayırmamız gerekiyor. Sıvı oksijenin kaynama noktası (-186.9°C) sıvı azota göre daha yüksek; öyleyse bu sayede damıtma yöntemi ile ayrılabilirler. Bahsettiğim bu işlem 20.yy’ın başlarında Dr. Carl von Linde ve William Hampson tarafından geliştirilmiştir. Bu isme belki laboratuvar ve hastanelerdeki gaz silindirlerinin üzerinde yer alan, 1897 yılında kurulan, “Linde Group” adlı firmadan aşina olabilirsiniz.
Oksijen ve Azot
Eminim bazılarınızın aklına takılmıştır, sadece oksijen ve azottan bahsettim; fakat havadaki diğer gazlara ne oldu? Bu oldukça önemli bir soru; işleme başlamadan önce havanın filtrelerden geçirilerek toz, nem, karbondioksit ve diğer gazlardan arındırılması gerekiyor. Su buharı 0 °C’de ve karbondioksit gazı -78 °C’de donduğu için işlem sırasında boruları tıkayıp ekipmanın zarar görmesine yol açabilirler.
Biraz da sıvı azotun kullanıldığı alanlardan bahsedelim. Bunların en başında laboratuarlarda biyolojik örneklerin saklanması(sperm, yumurta bankaları, vs.) ve yiyeceklerin dondurularak uzak mesafelere taşınması geliyor. Ayrıca, deri cerrahisi ve akne tedavisinde, CCD algılayıcıların soğutularak verimliliğinin arttırılmasında ve bilgisayarlarda performans arttırmak için yapılan “overclocking” işlemi sırasında çok ısınan işlemcinin soğutulmasında kullanılıyor.
Kimyagerler ise sıvı azotu genelde laboratuvarda pompa tuzaklarında soğutucu olarak kullanırlar. Bu sayede hem vakum pompaları kimyasal buharlarından korunmuş olur hem de vakumun verimliliği artar. Ayrıca laboratuvarda çıkabilecek ufak yangınların söndürülmesi için de oldukça kullanışlıdır.
Sıvı azotun üretildikten sonra nasıl saklandığını öğrenmek için bir sonraki yazıyı bekleyin!
