Сжижение газов


Сжиже́ние га́зов включает в себя несколько стадий, необходимых для перевода газа в жидкое состояние. Эти процессы используются для научных, промышленных и коммерческих целей.

Газы могут быть приведены в жидкое состояние путём охлаждения при нормальном атмосферном давлении, либо путём сжатия. Уравнение состояния газов Ван-дер-Ваальса показывает, что любой реальный газ можно перевести жидкое состояние, но только при понижении температуры газа ниже критической точки.

Для газов, критическая точка которых находится выше комнатной температуры, достаточно только сжатия: это углекислый газ, бутан, пропан, аммиак, хлор. Углекислый газ, например, можно сделать жидкостью при комнатной температуре, поскольку его критическая температура равна 31,1°C. [1]

Другие газы, такие как кислород, водород, аргон, гелий, азот и другие, могут быть сжижены только при криогенных температурах, поэтому обычно доставляются к потребителю в баллонах под давлением.

Сжижение используется для изучения фундаментальных свойств молекул газа (например, межмолекулярных сил взаимодействия), для хранения газов. Газы сжижаются в специальных конденсаторах, которые выделяют теплоту парообразования, и переводятся в газообразное состояние в испарителях, где теплота парообразования поглощается[2][3]

Все вещества, в том числе и те, которые в «обычных земных условиях» находятся в газообразном состоянии, могут находиться в трёх основных состояниях — жидком, твёрдом и газообразном. Каждое из веществ ведёт себя согласно своей фазовой диаграмме, общий вид которой для всех веществ похож. Согласно этой диаграмме, для сжижения газа необходимо либо понижение температуры, либо увеличение давления, или изменение обоих этих параметров.