Flüssiger Stickstoff: Dichte und Gewicht

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Flüssiger Stickstoff: Dichte und Gewicht

Flüssigstickstoff spielt in verschiedenen Branchen eine wichtige Rolle. Er wird zum Einfrieren von Lebensmitteln, zur Konservierung von biologischen Proben, für die wissenschaftliche Forschung und vieles mehr verwendet.

Doch was macht diese kryogene Flüssigkeit so vorteilhaft? Was bedeuten die Dichte und das Gewicht von flüssigem Stickstoff für seine Anwendung? In diesem Blog werden wir die Eigenschaften von flüssigem Stickstoff untersuchen.

Was ist flüssiger Stickstoff?

Flüssiger Stickstoff ist ein farbloses, geruchloses, ungiftiges Flüssiggas, das durch Abkühlung des gasförmigen Stickstoffs in der Umgebungsluft auf eine Temperatur von bis zu -196 °C hergestellt wird. Bei dieser extrem niedrigen Temperatur wird der Stickstoff flüssig und eignet sich hervorragend zur schnellen Kühlung verschiedener Materialien.

Darüber hinaus ist es inert und reagiert daher nicht mit den meisten anderen Materialien, Stoffen oder Produkten. Dies ist eine wesentliche Eigenschaft für Prozesse, bei denen chemische Reaktionen unerwünscht sind, wie z. B. bei der Lagerung und Handhabung biologischer Proben in der medizinischen oder pharmazeutischen Industrie oder bei der Kühlung von Produkten in der Lebensmittelindustrie. Es wird auch häufig verwendet, um eine inerte Atmosphäre für Lebensmittelverpackungen zu schaffen.

Die Eigenschaften von flüssigem Stickstoff: Dichte und Gewicht

Jede kryogene Flüssigkeit ist anders. Was macht Flüssigstickstoff so einzigartig? Hier sind einige interessante Eigenschaften dieser kryogenen Flüssigkeit:

Dichte und Gewicht von Flüssigstickstoff

 
Bei seinem Siedepunkt von -196 °C und bei atmosphärischem Druck beträgt die Dichte von flüssigem Stickstoff etwa 807 kg/m³. Im Vergleich zu Wasser ist die Dichte um 20 % geringer. Dies bedeutet, dass Flüssigstickstoff ein größeres Volumen einnimmt, was beim Transport, der Lagerung und der Anwendung von Flüssigstickstoff berücksichtigt werden muss.
 
Wenn flüssiger Stickstoff aufgrund eines Temperaturanstiegs zu kaltem Stickstoffgas verdampft, erreicht er eine Dichte von 4,56 kg/m³. Dadurch ist das kalte Gas schwerer als die Umgebungsluft, wenn es entweicht, und sinkt nach unten. Über diesem kalten Gas werden häufig weiße Wolken beobachtet, die durch die Kondensation des in der Umgebungsluft vorhandenen Wasserdampfs entstehen.
 
Dagegen hat gasförmiger Stickstoff bei Raumtemperatur eine geringere Dichte (1,250 kg/m³) als Luft (1,293 kg/m³) und steigt daher nach oben. Es ist daher unerlässlich, den prozentualen Anteil des Sauerstoffs immer auf zwei Ebenen zu überprüfen, und zwar in 30 cm und 150-165 cm Höhe über dem Boden. Diese Kontrolle ist insbesondere in kleineren und schlecht isolierten Räumen unerlässlich. Wird festgestellt, dass in einem Raum nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, kann dies auf ein Leck in der Stickstoffinfrastruktur hinweisen.
 
Darüber hinaus kann die Gasbildung auch Probleme in einer Anwendung, einem Tank oder einer Leitung verursachen. Aufgrund der Volumenzunahme besteht ein erhöhtes Risiko eines unerwünschten Druckaufbaus mit einer möglichen Explosionsgefahr.
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Andere interessante Merkmale

  • Das Ausdehnungsverhältnis von flüssigem Stickstoff zu kaltem Stickstoffgas beträgt 1: 177.
  • Das Ausdehnungsverhältnis von flüssigem Stickstoff zu Stickstoffgas bei Umgebungstemperatur beträgt 1: 680.

Vorteile von Flüssigstickstoff

Die wichtigsten Vorteile von Flüssigstickstoff auf einen Blick:

  • Leicht zu transportieren, wenn er verflüssigt ist: Das geringere Volumen von Flüssigstickstoff macht den Transport über lange Strecken einfacher und sicherer.
  • Breite Anwendbarkeit: Flüssiger Stickstoff ist nicht nur kalt, sondern auch inert. Das macht ihn in den verschiedensten Branchen einsetzbar.
  • Ungiftig und geruchlos: Die ungiftigen und geruchlosen Eigenschaften von Flüssigstickstoff machen ihn ideal für die Verwendung in der Lebensmittel- und Pharmaproduktion. Die Geruchsneutralität hat jedoch auch einen Nachteil: Lecks sind schwer zu erkennen. Daher sind Sicherheitsprotokolle und Detektionsgeräte bei der Verwendung von Flüssigstickstoff unerlässlich.
  • Niedrige Produktionskosten: Die Herstellung von Flüssigstickstoff ist relativ kostengünstig, da er häufig als Nebenprodukt der Sauerstoffverflüchtigung anfällt. Dies macht den Stoff erschwinglich und sofort verfügbar.
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Kryo-Infrastrukturen für Flüssigstickstoff

Wie alle anderen kryogenen Flüssigkeiten benötigt auch Flüssigstickstoff eine geeignete Infrastruktur, um die erforderliche niedrige Temperatur zu halten. Wie wir wissen, entsteht Stickstoffgas, wenn sich der Stoff erwärmt. Dies bringt Nachteile mit sich und kann erhöhte Sicherheitsrisiken mit sich bringen. Das größte Problem besteht jedoch darin, dass die Kunden dadurch eine unerwünschte Qualität des Stickstoffs erhalten, die den ordnungsgemäßen oder genauen Betrieb beeinträchtigen kann.

Demaco ist ein Spezialist für die Entwicklung optimaler Infrastrukturen für Flüssigstickstoff. Die meisten Komponenten und Infrastrukturen sind mit einer Vakuumisolierung ausgestattet. Bei dieser Isolationstechnik wird eine doppelte konzentrische Röhrenkonstruktion mit einem Vakuum dazwischen verwendet; die Vakuumisolierung verhindert praktisch jeden Wärmeaustausch in einem System.

Wenn Sie Fragen zu unserer Arbeit haben, nehmen Sie Kontakt mit uns auf oder schauen Sie sich unsere Produkte und Projekte an, um weitere Informationen zu erhalten.

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