Flytande väte är ett av tillstånden för aggregering av väte. Det finns också ett gasformigt och fast tillstånd av detta element. Och om den gasformiga formen är välkänd för många, väcker de andra två extrema tillstånden frågor.
Historia
Flytande väte erhölls först på trettiotalet av förra seklet, men innan dess har kemin kommit långt för att bemästra denna metod för gaslagring och applicering.
Konstgjord kylning började användas experimentellt i mitten av 1700-talet i England. 1984 erhölls flytande svaveldioxid och ammoniak. Baserat på dessa studier utvecklades tjugo år senare det första kylskåpet, och trettio år senare lämnade Perkins in ett officiellt patent för sin uppfinning. År 1851, på andra sidan Atlanten, gjorde John Gorey anspråk på rättigheterna att skapa en luftkonditionering.
Det kom till väte först 1885, när polen Wroblewski i sin artikel tillkännagav det faktum att kokpunkten för detta element är 23 Kelvin, topptemperaturen är 33 Kelvin och det kritiska trycket är 13 atmosfärer. Efter detta uttalande försökte James Dewar skapa flytande väte islutet av 1800-talet, men han fick ingen stabil substans.
Fysiska egenskaper
Detta aggregationstillstånd kännetecknas av en mycket låg densitet av materia - hundradelar av gram per kubikcentimeter. Detta gör det möjligt att använda relativt små behållare för att lagra flytande väte. Kokpunkten är bara 20 Kelvin (-252 Celsius), och detta ämne fryser redan vid 14 Kelvin.
Vätskan är luktfri, färglös och smaklös. Att blanda det med syre kan leda till en explosion halva tiden. När väte når kokpunkten förvandlas väte till ett gasformigt tillstånd och dess volym ökar med 850 gånger.
Efter kondensering placeras vätet i isolerade behållare som hålls vid lågt tryck och vid temperaturer mellan 15 och 19 Kelvin.
väteöverflöd
Flytande väte produceras på konstgjord väg och förekommer inte i den naturliga miljön. Om vi inte tar hänsyn till aggregerade tillstånd, är väte det vanligaste grundämnet inte bara på planeten jorden utan också i universum. Stjärnor (inklusive vår sol) är sammansatta av den, utrymmet mellan dem är fyllt med det. Väte deltar i fusionsreaktioner och kan även bilda moln.
I jordskorpan upptar detta element bara ungefär en procent av den totala mängden materia. Dess roll i vårt ekosystem kan uppskattas av det faktum att antalet väteatomer är näst efter syre i antal. Nästan allt på vår planetreserver H2 är i bundet tillstånd. Väte är en integrerad del av alla levande varelser.
Använd
Flytande väte (temperatur -252 grader Celsius) används i form av en form för lagring av bensin och andra derivat av oljeraffinering. Dessutom skapas för närvarande transportkoncept som skulle kunna använda flytande väte som bränsle istället för naturgas. Detta skulle minska kostnaderna för att utvinna värdefulla mineraler och minska utsläppen till atmosfären. Men än så länge har den optimala motordesignen inte hittats.
Flytande väte används aktivt av fysiker som kylmedel i deras experiment med neutroner. Eftersom massan av elementarpartikeln och vätekärnan är nästan lika, är utbytet av energi mellan dem mycket effektivt.
Fördelar och hinder
Flytande väte kan bromsa uppvärmningen av atmosfären och minska mängden växthusgaser om det används som bränsle för bilar. När den interagerar med luft (efter att ha passerat genom en förbränningsmotor) kommer vatten och en liten mängd kväveoxid att bildas.
Denna idé har dock sina egna svårigheter, till exempel hur gasen lagras och transporteras, samt den ökade risken för antändning eller till och med explosion. Även med alla försiktighetsåtgärder kan väteavdunstning inte förhindras.
Raketbränsle
Flytande väte (lagringstemperatur upp till 20 Kelvin) är en av dedrivmedelskomponenter. Den har flera funktioner:
- Kylning av motorkomponenter och skydd av munstycket från överhettning.
- Ge dragkraft efter blandning med syre och uppvärmning.
Moderna raketmotorer körs på en kombination av väte och syre. Detta hjälper till att uppnå rätt hastighet för att övervinna jordens gravitation och samtidigt hålla alla delar av flygplanet från att utsätta dem för höga temperaturer.
För närvarande finns det bara en raket som använder väte som bränsle. I de flesta fall behövs flytande väte för att separera de övre stadierna av raketer eller i de enheter som kommer att göra det mesta av arbetet i ett vakuum. Det har kommit förslag från forskare att använda en halvfrusen form av detta element för att öka dess densitet.
