ازت مایع مانند گاز نیتروژن بی رنگ, بی بو (بسیار شبیه به آب) می باشد که عمدتا از تقطیر جز به جزء هوا به دست می آید. این مایع که در واقع همان گاز نیتروژن به حالت مایع میباشد، یکی از پرکاربردترین مایعات کرایوژنیک (مایعاتی که نقطه جوش کمتر ۱۵۰- درجه سانتی گراد یا ۲۳۸- درجه فارنهایت دارند) محسوب می شود که همواره به عنوان یک گاز مایع باید در درجه حرارت بسیار کم نگهداری شود.
ازت مایع چیست ؟
ازت مایع یا Liquid nitrogen به فاز سیال و روان نیتروژن گفته می شود که از تقطیر جزء به جزء هوای مایع بدست می آید. این مایع دارای نقطه جوشی قریب به 200- درجه سانتی گراد است که در دمای سردتر از این حد مایع و در دمای بیش از آن به گاز تبدیل میشود. برای درک بهتر این درجه حرارت و فهم میزان سرمای آن یادآوری این مطلب خالی از لطف نیست که آب در 0 درجه یخ زده و سردترین دمای هوا در سال های اخیر تهران 10- درجه بوده است . این میزان سرما برای مصارف انسان اندکی غیر طبیعی به نظر می رسد ، چرا که در صورت نشت از تانک ازت و برخورد آن با بدن ، پوست دست دچار سوختگی شدید ، معلولیت عضو و یا حتی مرگ می شود . اما از این ماده به منظور نگهداری کیسه های خون ، نطفه ، تخمک ، اعضای داخلی بدن ، خنک کردن ماشین آلات صنعتی و حتی خشک کردن قسمت هایی از پوست بدن استفاده می شود.
اصلی کاربردهای ازت مایع
- خنک کردن موضعی پوست پیش از بیرون کشیدن زگیل یا بافتهای ناسالم
- فرآیند تهیه مواد غذایی منجمد و حفاظت از آنها در مراحل مختلف حمل و نقل
- ذخیره سازی تخمک ها، نطفه، خون و اعضای بدن اهدا شده در بیمارستان ها
- استفاده به عنوان در فریزرهای آزمایشگاهی یا “فریزر ازت مایع” به منظور نگه داشتن مواد در یک دمای ثابت.
- تعلیق، پاکسازی و سرمایش رآکتورها و تانکرها
- انتقال اسپرم ها جهت تلقیح مصنوعی در دامداری ها
- جایگزین گاز و بخار جهت انفجارها و آتش سوزیها
- انجماد خاک جهت تخته کوبی تونلهای زیرزمینی
- سایش برودتی مواد پلاستیکی
- خنک سازی بتن
- میعان حلالها
استفاده از ازت مایع در پزشکی
امروزه در حوزه پزشکی برای انجام طیف گسترده ای از آزمایش ها، از LN2 یا ازت مایع استفاده می شود که متداول ترین آنها شامل آزمایشگاه های شیمی و فیزیک، فناوری نانو، طراحی تراشه های رایانه ای و تحقیقات تولید و کرایوتوب می باشد. در حال حاضر از نیتروژن مایع در حوزه بهداشت و درمان برای مراقبت های بهداشتی مربوط به پوست، معالجه سرطان پوست و همچنین تحقیقات سلول های بنیادی استفاده فراوانی می شود.
میزان دمای ازت مایع
محدوده دمای ازت مایع عموما چیزی بین 44/320- درجه فارنهایت تا 346- درجه فارنهایت است. البته باید اشاره کنیم که در دمای کمتر از 63 درجه کلوین ازت یخ می زند و تبدیل به جامد می شود. همچنین در دماهای بالاتر از 2/77 درجه کلوین نیز ازت ما می جوشد و تبدیل به گاز می گردد.
خاصیت انفجاری ازت مایع
جالب است که بدانید، خیلی از افراد به دلیل ترس از انفجار با شنیدن نام نیتروژن احساس ترس و وحشت میکنند. در این مورد باید اشاره کنیم که برخلاف گازهای هیدروژن و گازاکسیژن که از قابلیت حریق بالایی برخوردارند، گازنیتروژن بی خطر بوده و به اصطلاح خطری برای انفجار ندارد. البته بد نیست بدانیم که نیتروژن ازعناصری است که معمولا در مواد انفجاری نظیر (Tri Nitro Tolouene) کاربرد های زیادی دارد. ضریب انبساط نیتروژن مایع در دمای عادی (20 درجه سانتی گراد) نزدیک به 700 میباشد و این بدان معنی میباشد که یک لیتر نیتروژن مایع در صورت تبخیر برابر با 694 لیتر نیتروژن خواهد بود.
بدین منظور توصیه میشود از این مایع در فضاهای بسته استفاده نشود، چرا که تبخیر حتی چند لیتر ازت مایع میتواند باعث افزایش درصد نیتروژن هوا و در نتیجه کاهش اکسیژن شود که این امر میتواند موجب سردرد، بیهوشی و یا حتی مرگ شود.
نحوه نگهداری از ازت مایع
امروزه نگهداری ازت مایع درون مخازن مخصوص این ماده که در حجم های مختلف ساخته شدهاند، استفاده میشود. این تانک ها از در بازه ۲/۵ لیتر تا ۶۵ لیتر در بازار عرضه می شوند. اما شما برای حجم های کمتر میتوانید از دستگاه کرایو اسپری که ۵۰۰cc (نیم لیتر) گنجایش دارد استفاده کنید. تفاوت تانک ازت با کرایو اسپری علاوه بر گنجایش مخزن آنها، در زمان نگهداری نیتروژن مایع نیز میباشد؛ به طوریکه تانک های ازت توانایی نگهداری ازت مایع به مدت حدود ۲۰ الی ۳۰ روز را دارند (و بعد از آن تبخیر میشوند)، اما دستگاه اسپری کرایو تنها ۱۲ الی ۲۰ ساعت قادر به نگهداری نیتروژن مایع درون خود میباشد.
ویژگی های ازت مایع
ازت مایع بسیار سرد است و این ویژگی برای ادامه حیات بافت های زنده ضروری است. این مایع خیلی سریع بخار می شود و حجم زیاد آن می تواند باعث سرمازدگی شود. در نگهداری ازت نباید نبای اجازه سرایت گرما به محل نگهداری آن داده شود چرا که ممکن است باعث تبخیر سریع گاز ازت درون آن شود. تبخیر سریع ازت به این معنی است که مثلا در هنگام تهیه بستنی از نیتروژن مایع ، تمام عناصر آن تجزیه می شوند ولی در ماهیت و خواص آن تغییر ایجاد نمی شود. یکی دیگر از اثرات جالب تبخیر این است که به نظر می رسد ازت مایع (و سایر مایعات برودتی) به حالت رسوب درآمده است. این به دلیل اثر لیدنفراست است که وقتی مایعی به سرعت می جوشد توسط یک بالش گاز احاطه می شود.