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如何保持液氮低温?

时间:2017-08-31 09:14来源:未知 作者:班德液氮罐 点击:

  一直认为是液态氮因为沸点极低,故在常温常压下急速蒸发带走大量热量而创造出低温环境(貌似-190摄氏度左右吧),但是看到一些医院用于低温存储(如精子)的环境都是一些液氮罐子,液氮罐靠高压封闭的环境升高了液氮的沸点而将氮保持液态,根据热力学定律,液氮罐里的温度也应该是常温啊,如此一来又是如何保证冷冻环境的呢?

  首先,装液氮的容器被称作杜瓦。由于液氮比较廉价(相对与其他低温产品如液氢),所以通常只使用高真空绝热。

  其次,导热量的计算公式为q=温差/热阻,在高真空条件下,热传递是两层壁间辐射占优,热阻已经足够的大,导热量会非常小。

  最后,在微量导热时,不可能获得沸腾所需的大量热。杜瓦的结构类似于暖水瓶的内胆。

  当然,如果觉得上述太专业的话,也可以这样来理解。

  1.一般液氮容器(杜瓦)分成带压和常压的两种,常压就是液氮与大气之间没有密封,只是简单的隔离,此时,液氮的温度就是77 K左右

  2.怎么保住这么低的温?杜瓦本质上就是个保温瓶,它用真空夹层、填充绝热材料、使用玻璃钢不锈钢等弱导热材料等方法,尽可能减小漏热,而漏进来的少部分热量可通过蒸发走的少量液氮弥补,而液氮是一种相当廉价的东西(每升1元左右)

  一直在用液氮罐存放细胞。液氮罐不是“高压封闭”的,液氮罐内的液氮每日都会气化挥发的。

  保持低温的原因:液氮在气化的过程中带走热量保持低温。

  还有一个原因是,液氮罐盖一般是多孔泡沫塑料材质,导热系数也非常低,有效阻隔出口处的导热。

  我觉得提问者的思路是这样的:液氮能降温是因为常温常压下急速蒸发带走大量热量,但是封闭在高压液氮罐里时并不能蒸发带走热量,而且在高压下保存温度比常压更高,而且由于热力学第二定律逐渐升温至常温,直至丧失保温能力……

  “液氮罐靠高压封闭的环境升高了液氮的沸点而将氮保持液态,根据热力学定律,液氮罐里的温度也应该是常温啊”。

  其实所谓的液氮罐子并不是单单靠高压封闭的环境保持氮的液态,因为氮气液化存在临界温度-147℃,超过临界温度,无论加多大的压力都不能液化氮气,最主要的是隔断液氮的热传导方式。也正因为存在临界温度,所以不可能存在常温的液氮。

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