Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с LOX )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о жидкой форме кислородного элемента. Информацию о коммерческих пищевых добавках см. В разделе « Жидкий кислород» (добавка) .
"LOX" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Lox (значения) .
Жидкий кислород (бледно-голубая жидкость) в химическом стакане.
Когда жидкий кислород наливается из стакана в сильный магнит, кислород временно приостанавливается между полюсами магнита из-за его парамагнетизма.

Жидкий кислород - сокращенно LOx , LOX или Lox в аэрокосмической , подводной и газовой промышленности - представляет собой жидкую форму молекулярного кислорода . Он был использованкачестве окислителя в первом жидком топливе ракеты изобрели в 1926 году Годдард , [1] приложениекоторое продолжается до настоящего.

Физические свойства [ править ]

Жидкий кислород имеет бледно-голубой цвет и сильно парамагнитен : его можно подвесить между полюсами мощного подковообразного магнита . [2] Жидкий кислород имеет плотность 1,141 г / см 3 (1,141 кг / л или 1141 кг / м 3 ), немного плотнее жидкой воды и является криогенным с температурой замерзания 54,36 K (−218,79 ° C; - 361,82 ° F) и температуре кипения 90,19 К (-182,96 ° C; -297,33 ° F) при 101,325 кПа (760 мм рт. Жидкий кислород имеет степень расширения 1: 861 при давлении 1 стандартная атмосфера (100  кПа ) и температуре 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. Кроме того, если они пропитаны жидким кислородом , некоторые материалы, такие как угольные брикеты, технический углерод и т. Д., Могут непредсказуемо взорваться от источников воспламенения, таких как пламя, искры или удар от легких ударов. Нефтехимические продукты , включая асфальт , часто проявляют такое поведение. [5]

Молекула тетракислорода (O 4 ) была впервые предсказана в 1924 году Гилбертом Н. Льюисом , который предложил ее, чтобы объяснить, почему жидкий кислород противоречит закону Кюри . [6] Современное компьютерное моделирование показывает, что, хотя в жидком кислороде нет стабильных молекул O 4, молекулы O 2 имеют тенденцию ассоциироваться парами с антипараллельными спинами , образуя временные единицы O 4 . [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, существует риск того, что оставшийся жидкий кислород может бурно вступить в реакцию с органическими веществами. И наоборот, жидкий азот или жидкий воздух можно обогатить кислородом, оставив его 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 [ редактировать ]

ВВС США техник передает жидкий кислород в C-130J Супер Геркулес Lockheed Martin самолетов на аэродроме Баграм , Афганистан. Военно-воздушные силы США выпускают более 4000 галлонов (15 000 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 кислорода, который в природе содержится в воздухе, путем фракционной перегонки в криогенной установке разделения воздуха .

Военно-воздушные силы давно осознали стратегическое значение 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 установок по производству кислорода на всех основных базах потребления. [10] [11]

В ракетном топливе [ править ]

Смотрите также: Жидкое ракетное топливо

Жидкий кислород является наиболее распространенным криогенным жидким топливом- окислителем для ракетных космических аппаратов , обычно в сочетании с жидким водородом , керосином или метаном . [12] [13]

Жидкий кислород использовался в первой ракете на жидком топливе . Ракета V-2 времен Второй мировой войны также использовала жидкий кислород под названием A-Stoff и Sauerstoff . В 1950-х годах во время холодной войны и в американских ракетах Redstone и Atlas , и в советской Р-7 «Семёрка» использовался жидкий кислород. Позже, в 1960-х и 1970-х годах, на подъемных ступенях ракет « Аполлон Сатурн» и главных двигателей космических челноков использовался жидкий кислород.

В 2020 году многие ракеты используют жидкий кислород:

  • Китайская космическая программа : Long March 5 и ее производные Long March 6 , Long March 7
  • Индийская организация космических исследований : GSLV
  • JAXA (Япония): H-IIA и H3 (в разработке)
  • Роскосмос (Россия): Союз-2 и Ангара (в разработке)
  • ЕКА ( ЕС ): Ariane 5 и Ariane 6 (в разработке)
  • Соединенные Штаты
    • SpaceX : Falcon 9 , Falcon Heavy и Starship (в разработке) (жидкий кислород, охлажденный до ~ 66 K (-207,2 ° C; -340,9 ° F), на 10% плотнее, чем при температуре кипения)
    • United Launch Alliance : Atlas V , Delta IV , Delta IV Heavy , Vulcan (в разработке)
    • Northrop Grumman : Antares 230+
    • Blue Origin : New Shepard и New Glenn (в разработке)
    • Ракетная лаборатория : Электрон
    • Firefly Aerospace : Firefly Alpha (в разработке)
    • Virgin Orbit : LauncherOne (в разработке)

История [ править ]

  • К 1845 году Майклу Фарадею удалось сжижить большинство известных тогда газов. Шесть газов, однако, сопротивлялись каждой попытке сжижения [14] и были известны в то время как «постоянные газы». Это были кислород, водород , азот , окись углерода , метан и окись азота .
  • В 1877 году Луи Полю Кайлетэ во Франции и Раулю Пикте в Швейцарии удалось получить первые капли жидкого воздуха.
  • В 1883 году польские профессора Зигмунт Врублевский и Кароль Ольшевский произвели первое измеримое количество жидкого кислорода.

См. Также [ править ]

  • Хранение кислорода
  • Промышленный газ
  • Криогеника
  • Жидкий водород
  • Жидкий гелий
  • Жидкий азот
  • Список Stoffs
  • Компрессор Natterer
  • Ракетное топливо
  • Твердый кислород
  • Тетраоксиген

Ссылки [ править ]

  1. ^ Редакторы, История ком. «Первая ракета на жидком топливе» . ИСТОРИЯ . Проверено 16 марта 2019 .CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  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. Проверено 3 апреля 2011 года .
  3. ^ Криогенная безопасность . chemistry.ohio-state.edu.
  4. ^ Характеристики . Архивировано 18 февраля 2012 года на Wayback Machine . Lindecanada.com. Проверено 22 июля 2012.
  5. ^ «Получение жидкого кислорода, обращение, хранение и утилизация» . Учебный фильм USAF.
  6. ^ Льюис, Гилберт Н. (1924). «Магнетизм кислорода и молекулы O 2 ». Журнал Американского химического общества . 46 (9): 2027–2032. DOI : 10.1021 / ja01674a008 .
  7. ↑ Ода, Тацуки; Альфредо Паскарелло (2004). «Неколлинеарный магнетизм в жидком кислороде: исследование молекулярной динамики из первых принципов» (PDF) . Physical Review B . 70 (134402): 1–19. Bibcode : 2004PhRvB..70m4402O . DOI : 10.1103 / PhysRevB.70.134402 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  8. ^ J. M. Jurns и J. W. Хартвиг (2011). Жидкий кислород Испытания точки пузыря 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 Развитие системы генерации кислорода в армии . РТО-МП-ХФМ-182. dtic.mil
  11. ^ Timmerhaus, KD (8 марта 2013). Достижения в области криогенной техники: Труды 1957 криогенных технической конференции, Национальное бюро стандартов Боулдера, штат Колорадо, 19-21 августа 1957 года . Springer Science & Business Media. С. 150–. ISBN 978-1-4684-3105-6.
  12. ^ Belluscio, Alejandro G. (7 марта 2014). «SpaceX продвигает двигатель для марсианской ракеты с помощью мощности Raptor» . NASAspaceflight.com . Проверено 13 марта 2014 года .
  13. ↑ Тодд, Дэвид (20 ноября 2012 г.). «Маск делает ставку на многоразовые ракеты, сжигающие метан, как шаг к колонизации Марса» . FlightGlobal Hyperbola . Архивировано из оригинального 28 ноября 2012 года . Проверено 22 ноября 2012 года .«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. Импульсное) преимущество перед керосином, - сказал Маск, добавив, - и у него нет той боли в заднице, которую имеет водород. ... Первоначальный план SpaceX состоял в том, чтобы построить ракету на локсигруппе и метане для будущего разгонного блока 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.