WikiDer > Жидкий кислород

Liquid oxygen

Жидкий кислород (бледно-голубая жидкость) в химическом стакане.

Когда жидкий кислород переливается из стакана в сильный магнит, кислород временно приостанавливается между полюсами магнита из-за его парамагнетизма.

Жидкий кислород- сокращенно LOx, LOX или же Lox в аэрокосмический, подводная лодка и газ промышленности - жидкая форма молекулярный кислород. Он использовался как окислитель в первой ракете на жидком топливе, изобретенной в 1926 г. Роберт Х. Годдард,^[1] приложение, которое продолжается до настоящего времени.

Физические свойства

Жидкий кислород имеет бледно-голубой цвет и сильно парамагнитный: его можно подвесить между полюсами мощного + U- магнит (подкова).^[2] Жидкий кислород имеет плотность 1,141 г / см.³ (1,141 кг / л или 1141 кг / м³), немного плотнее жидкой воды, и криогенный с температурой замерзания 54,36 K (-218,79 ° C; -361,82 ° F) и температурой кипения 90,19 K (-182,96 ° C; -297,33 ° F) при 101,325 кПа (760 мм рт. Жидкий кислород имеет степень расширения из 1: 861 меньше 1 стандартная атмосфера (100 кПа) и 20 ° C (68 ° F),^[3]^[4] и по этой причине он используется в некоторых коммерческих и военных самолетах в качестве переносного источника кислорода для дыхания.

Из-за своей криогенной природы жидкий кислород может сделать материалы, которых он касается, чрезвычайно хрупкими. Жидкий кислород также является очень мощным окислителем: органические материалы будут гореть быстро и энергично в жидком кислороде. Далее, если пропитанный жидким кислородом, некоторые материалы, такие как угольные брикеты, черный карбони т. д., могут непредсказуемо взорваться от источников возгорания, таких как пламя, искры или удары от легких ударов. Нефтехимия, включая асфальт, часто проявляют такое поведение.^[5]

В тетракислород молекула (O₄) был впервые предсказан в 1924 г. Гилберт Н. Льюис, который предложил это, чтобы объяснить, почему жидкий кислород не поддается Закон Кюри.^[6] Современное компьютерное моделирование показывает, что, хотя стабильных O₄ молекул в жидком кислороде, O₂ молекулы имеют тенденцию объединяться в пары с антипараллельными спины, образуя переходный O₄ единицы.^[7]

Жидкий азот имеет более низкую точку кипения при -196 ° C (77 K), чем у кислорода -183 ° C (90 K), а сосуды, содержащие жидкий азот, могут конденсировать кислород из воздуха: когда большая часть азота испарилась из такого сосуда, происходит риск того, что оставшийся жидкий кислород может бурно вступить в реакцию с органическими материалами. И наоборот, жидкий азот или жидкий воздух можно обогатить кислородом, оставив на открытом воздухе; в нем растворяется атмосферный кислород, а азот преимущественно испаряется.

Поверхностное натяжение жидкого кислорода при его температуре кипения при нормальном давлении составляет 13,2 дин / см.^[8]

Использует

А ВВС США техник переносит жидкий кислород в Lockheed Martin C-130J Super Hercules самолет на Аэродром Баграм, Афганистан. Военно-воздушные силы США выпускают более 4000 галлонов (15000 л) жидкого кислорода в месяц, чтобы помочь экипажам дышать на большой высоте только на этой авиабазе.^[9]

В торговле жидкий кислород классифицируется как промышленный газ и широко используется в промышленных и медицинских целях. Жидкий кислород получают из кислород естественно находится в воздуха к фракционная перегонка в криогенная установка разделения воздуха.

Военно-воздушные силы давно осознали стратегическую важность жидкого кислорода как окислителя и источника газообразного кислорода для дыхания в больницах и полетов на больших высотах. В 1985 году ВВС США начали программу строительства собственных кислородных установок на всех основных базах потребления.^[10]^[11]

В ракетном топливе

Жидкий кислород - самый распространенный криогенный жидкость окислитель пропеллент для ракета космического корабля приложения, обычно в сочетании с жидкий водород, керосин или же метан.^[12]^[13]

Жидкий кислород использовался в первая ракета на жидком топливе. В Вторая Мировая Война V-2 в ракете также использовался жидкий кислород под названием А-Стофф и Sauerstoff. В 1950-е годы во время Холодная война как Соединенные Штаты ' Редстоун и Атлас ракеты и Советский Р-7 Семёрка использовали жидкий кислород. Позже, в 1960-х и 1970-х годах, этапы восхождения Ракеты Аполлон Сатурн, а Главные двигатели космического корабля использовали жидкий кислород.

В 2020 году многие ракеты используют жидкий кислород:

Китайская космическая программа: Длинный марш 5, и его производные Длинный марш 6, 7 марта
Индийская организация космических исследований: GSLV
JAXA (Япония): H-IIA и H3 (в разработке)
Роскосмос (Россия): Союз-2 и Ангара (в разработке)
ЕКА (Европа): Ариана 5 и Ариана 6 (в разработке)
Соединенные Штаты
- SpaceX: Сокол 9, Falcon Heavy и Звездолет (в разработке) (жидкий кислород охлажден до ~ 66 K (-207,2 ° C; -340,9 ° F), на 10% плотнее, чем при температуре кипения)
- United Launch Alliance: Атлас V, Дельта IV, Дельта IV Тяжелый, Вулкан (в разработке)
- Northrop Grumman: Антарес 230+
- Blue Origin: Новый Шепард и New Glenn (в разработке)
- Ракетная лаборатория: Электрон
- Firefly Aerospace: Светлячок Альфа (в разработке)
- Virgin Orbit: LauncherOne (в разработке)

История

К 1845 г. Майкл Фарадей удалось сжижить большинство известных тогда газов. Однако шесть газов сопротивлялись каждой попытке сжижения.^[14] и были известны в то время как «постоянные газы». Они были кислородом, водород, азот, монооксид углерода, метан, и оксид азота.
В 1877 г. Луи Поль Кайлете во Франции и Рауль Пикте в Швейцарии удалось получить первые капли жидкого воздуха.
В 1883 г. польские профессора Зигмунт Врублевски и Кароль Ольшевский произвел первое измеримое количество жидкого кислорода.

Смотрите также

Рекомендации

^ Редакторы, История ком. «Первая ракета на жидком топливе». ИСТОРИЯ. Получено 2019-03-16.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
^ Мур, Джон В .; Станицкий, Конрад Л .; Юрс, Питер К. (21 января 2009 г.). Принципы химии: молекулярная наука. Cengage Learning. С. 297–. ISBN 978-0-495-39079-4. Получено 3 апреля 2011.
^ Криогенная безопасность. chemistry.ohio-state.edu.
^ Характеристики В архиве 2012-02-18 в Wayback Machine. Lindecanada.com. Проверено 22 июля 2012.
^ «Получение, обращение, хранение и утилизация жидкого кислорода». Учебный фильм USAF.
^ Льюис, Гилберт Н. (1924). "Магнетизм кислорода и молекулы O₂". Журнал Американского химического общества. 46 (9): 2027–2032. Дои:10.1021 / ja01674a008.
^ Ода, Тацуки; Альфредо Паскарелло (2004). «Неколлинеарный магнетизм в жидком кислороде: исследование молекулярной динамики из первых принципов» (PDF). Физический обзор B. 70 (134402): 1–19. Bibcode:2004ПхРвБ..70м4402О. Дои:10.1103 / PhysRevB.70.134402.^{[постоянная мертвая ссылка]}
^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110014531.pdf Дж. М. Юрнс, Дж. У. Хартвиг (2011). Жидкий кислород Испытания точки пузырька устройства для сбора жидкости с LOX под высоким давлением при повышенных температурах, стр.4
^ Cryo Techs: Обеспечение дыхания жизни. af.mil (05.09.2014)
^ Арнольд, Марк. 1 США Разработка системы генерации кислорода в армии. РТО-МП-HFM-182. dtic.mil
^ Тиммерхаус, К. Д. (8 марта 2013 г.). Достижения в области криогенной инженерии: материалы конференции по криогенной инженерии 1957 г., Национальное бюро стандартов, Боулдер, Колорадо, 19–21 августа 1957 г.. Springer Science & Business Media. С. 150–. ISBN 978-1-4684-3105-6.
^ Беллуссио, Алехандро Г. (7 марта 2014 г.). «SpaceX продвигает ракету на Марсе с помощью мощности Raptor». NASAspaceflight.com. Получено 13 марта, 2014.
^ Тодд, Дэвид (20 ноября 2012 г.). «Маск делает ставку на многоразовые ракеты, сжигающие метан, как шаг к колонизации Марса». FlightGlobal Hyperbola. Архивировано из оригинал 28 ноября 2012 г.. Получено 22 ноября, 2012. «Мы собираемся производить метан», - объявил Маск, описывая свои планы на будущее относительно многоразовых ракет-носителей, в том числе предназначенных для доставки астронавтов на Марс в течение 15 лет. «Энергетическая стоимость метана самая низкая, и у него есть небольшая величина Isp. Импульс) преимущество над керосином, - сказал Маск, добавив, - и у него нет такого же резкого фактора, как у водорода. Первоначальный план SpaceX будет заключаться в создании ракеты на метане и кислороде для будущей верхней ступени под кодовым названием Raptor. ... Новый двигатель верхней ступени Raptor, вероятно, будет только первым двигателем в серии двигателей lox / methane.
^ Криогеника. Scienceclarified.com. Проверено 22 июля 2012.

[1] Редакторы, История ком. «Первая ракета на жидком топливе». ИСТОРИЯ. Получено 2019-03-16.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)

[2] Мур, Джон В .; Станицкий, Конрад Л .; Юрс, Питер К. (21 января 2009 г.). Принципы химии: молекулярная наука. Cengage Learning. С. 297–. ISBN 978-0-495-39079-4. Получено 3 апреля 2011.

[3] Криогенная безопасность. chemistry.ohio-state.edu.

[4] Характеристики В архиве 2012-02-18 в Wayback Machine. Lindecanada.com. Проверено 22 июля 2012.

[5] «Получение, обращение, хранение и утилизация жидкого кислорода». Учебный фильм USAF.

[6] Льюис, Гилберт Н. (1924). "Магнетизм кислорода и молекулы O₂". Журнал Американского химического общества. 46 (9): 2027–2032. Дои:10.1021 / ja01674a008.

[7] Ода, Тацуки; Альфредо Паскарелло (2004). «Неколлинеарный магнетизм в жидком кислороде: исследование молекулярной динамики из первых принципов» (PDF). Физический обзор B. 70 (134402): 1–19. Bibcode:2004ПхРвБ..70м4402О. Дои:10.1103 / PhysRevB.70.134402.^{[постоянная мертвая ссылка]}

[8] ttps://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110014531.pdf Дж. М. Юрнс, Дж. У. Хартвиг (2011). Жидкий кислород Испытания точки пузырька устройства для сбора жидкости с LOX под высоким давлением при повышенных температурах, стр.4

[9] Cryo Techs: Обеспечение дыхания жизни. af.mil (05.09.2014)

[10] Арнольд, Марк. 1 США Разработка системы генерации кислорода в армии. РТО-МП-HFM-182. dtic.mil

[11] Тиммерхаус, К. Д. (8 марта 2013 г.). Достижения в области криогенной инженерии: материалы конференции по криогенной инженерии 1957 г., Национальное бюро стандартов, Боулдер, Колорадо, 19–21 августа 1957 г.. Springer Science & Business Media. С. 150–. ISBN 978-1-4684-3105-6.

[nsf20140307-12] Беллуссио, Алехандро Г. (7 марта 2014 г.). «SpaceX продвигает ракету на Марсе с помощью мощности Raptor». NASAspaceflight.com. Получено 13 марта, 2014.

[fg20121120-13] Тодд, Дэвид (20 ноября 2012 г.). «Маск делает ставку на многоразовые ракеты, сжигающие метан, как шаг к колонизации Марса». FlightGlobal Hyperbola. Архивировано из оригинал 28 ноября 2012 г.. Получено 22 ноября, 2012. «Мы собираемся производить метан», - объявил Маск, описывая свои планы на будущее относительно многоразовых ракет-носителей, в том числе предназначенных для доставки астронавтов на Марс в течение 15 лет. «Энергетическая стоимость метана самая низкая, и у него есть небольшая величина Isp. Импульс) преимущество над керосином, - сказал Маск, добавив, - и у него нет такого же резкого фактора, как у водорода. Первоначальный план SpaceX будет заключаться в создании ракеты на метане и кислороде для будущей верхней ступени под кодовым названием Raptor. ... Новый двигатель верхней ступени Raptor, вероятно, будет только первым двигателем в серии двигателей lox / methane.

[14] Криогеника. Scienceclarified.com. Проверено 22 июля 2012.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

Navigation