Vloeibare waterstof is een van die toestande van aggregasie van waterstof. Daar is ook 'n gasvormige en vaste toestand van hierdie element. En as die gasvorm aan baie bekend is, dan laat die ander twee uiterste toestande vrae ontstaan.
Geskiedenis
Vloeibare waterstof is eers in die dertigerjare van die vorige eeu verkry, maar voor dit het chemie ver gevorder om hierdie metode van gasberging en toediening te bemeester.
Kunsmatige verkoeling het eksperimenteel begin gebruik word in die middel van die agtiende eeu in Engeland. In 1984 is vloeibare swaeldioksied en ammoniak verkry. Op grond van hierdie studies is die eerste yskas twintig jaar later ontwikkel, en dertig jaar later het Perkins 'n amptelike patent vir sy uitvinding ingedien. In 1851, aan die ander kant van die Atlantiese Oseaan, het John Gorey die regte geëis om 'n lugversorger te skep.
Dit het eers in 1885 by waterstof gekom, toe die Pool Wroblewski in sy artikel die feit aangekondig het dat die kookpunt van hierdie element 23 Kelvin is, die piektemperatuur 33 Kelvin en die kritieke druk 13 atmosfeer is. Na hierdie stelling het James Dewar probeer om vloeibare waterstof in te skepdie einde van die 19de eeu, maar hy het nie 'n stabiele stof gekry nie.
Fisiese eienskappe
Hierdie toestand van aggregasie word gekenmerk deur 'n baie lae digtheid van materie - honderdstes van gram per kubieke sentimeter. Dit maak dit moontlik om relatief klein houers te gebruik om vloeibare waterstof te berg. Die kookpunt is slegs 20 Kelvin (-252 Celsius), en hierdie stof vries reeds by 14 Kelvin.
Die vloeistof is reukloos, kleurloos en smaakloos. Om dit met suurstof te meng, kan die helfte van die tyd tot 'n ontploffing lei. Wanneer die kookpunt bereik word, verander waterstof in 'n gasvormige toestand, en die volume daarvan neem met 850 keer toe.
Na vervloeiing word die waterstof in geïsoleerde houers geplaas wat teen lae druk en by temperature tussen 15 en 19 Kelvin gehou word.
waterstofoorvloed
Vloeibare waterstof word kunsmatig geproduseer en kom nie in die natuurlike omgewing voor nie. As ons nie aggregaattoestande in ag neem nie, is waterstof die mees algemene element, nie net op planeet Aarde nie, maar ook in die Heelal. Sterre (insluitend ons Son) is daaruit saamgestel, die spasie tussen hulle is daarmee gevul. Waterstof neem deel aan samesmeltingsreaksies en kan ook wolke vorm.
In die aardkors beslaan hierdie element slegs ongeveer 'n persent van die totale hoeveelheid materie. Die rol daarvan in ons ekosisteem kan waardeer word deur die feit dat die aantal waterstofatome tweede is na suurstof in getal. Byna alles op ons planeetreserwes H2 is in 'n gebonde toestand. Waterstof is 'n integrale deel van alle lewende wesens.
Gebruik
Vloeibare waterstof (temperatuur -252 grade Celsius) word gebruik in die vorm van 'n vorm vir die berging van petrol en ander derivate van olieraffinering. Daarbenewens word tans konsepte van vervoer geskep wat vloeibare waterstof as brandstof in plaas van aardgas kan gebruik. Dit sal die koste van die ontginning van waardevolle minerale verminder en die uitstoot in die atmosfeer verminder. Maar tot dusver is die optimale enjinontwerp nie gevind nie.
Vloeibare waterstof word aktief deur fisici gebruik as 'n koelmiddel in hul eksperimente met neutrone. Aangesien die massa van die elementêre deeltjie en die waterstofkern amper gelyk is, is die uitruil van energie tussen hulle baie doeltreffend.
Voordele en struikelblokke
Vloeibare waterstof kan die verhitting van die atmosfeer vertraag en die hoeveelheid kweekhuisgasse verminder as dit as brandstof vir motors gebruik word. Wanneer dit met lug in wisselwerking tree (nadat dit deur 'n binnebrandenjin gegaan het), sal water en 'n klein hoeveelheid stikstofoksied gevorm word.
Hierdie idee het egter sy eie probleme, byvoorbeeld die manier waarop die gas gestoor en vervoer word, sowel as die verhoogde risiko van ontsteking of selfs ontploffing. Selfs met alle voorsorgmaatreëls kan waterstofverdamping nie voorkom word nie.
Vuurpylbrandstof
Vloeibare waterstof (bergingstemperatuur tot 20 Kelvin) is een van diedryfmiddelkomponente. Dit het verskeie funksies:
- Verkoeling van enjinkomponente en die beskerming van die spuitstuk teen oorverhitting.
- Voorsiening van stukrag na vermenging met suurstof en verhitting.
Moderne vuurpylenjins werk op 'n waterstof-suurstofkombinasie. Dit help om die regte spoed te bereik om die swaartekrag van die aarde te oorkom en terselfdertyd te voorkom dat alle dele van die vliegtuig dit aan buitensporige temperature blootstel.
Daar is tans net een vuurpyl wat waterstof as brandstof gebruik. In die meeste gevalle is vloeibare waterstof nodig om die boonste stadiums van vuurpyle te skei of in daardie toestelle wat die meeste van die werk in 'n vakuum sal doen. Daar was voorstelle van navorsers om 'n halfgevriesde vorm van hierdie element te gebruik om die digtheid daarvan te verhoog.
