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Aria liquida

A cosa serve e come si ottiene l'aria liquida?

L'aria è una miscela di gas che costituisce l'atmosfera terrestre.

Quando è sottoposta a ripetute operazioni di compressione, raffreddamento ed espansione, in un processo noto con il nome di "liquefazione dell'aria" (vedi oltre), può essere ridotta allo stato liquido.

L'aria liquida si presenta come un liquido mobile e incolore con piccolissimi cristalli di ghiaccio e di anidride carbonica in sospensione.

Moltissimi corpi immersi nell'aria liquida diventano rigidi e fragilissimi (vegetali, gomma ecc.). Ciò è dovuto al fatto che l'aria liquida assorbe il calore dal corpo immerso in essa poichè tende a passare allo stato gassoso (questa passaggio di stato necessita di calore).

Il corpo immerso nell'aria liquida è come se fosse raffreddato improvvisamente e come conseguenza diventa rigido.

L'aria viene conservata a pressione ambiente in recipienti speciali.

trasporto di aria liquida

Trasporto di aria liquida.

Usi dell'aria liquida

L'aria liquida ha due importanti impieghi:

  • da essa mediante rettificazione si ottengono ossigeno e azoto;
  • viene utilizzata come refrigerante nelle pompe ad alto vuoto.

Rettificazione dell'aria

L'aria incomincia a diventare liquida a pressione atmosferica quando è raffreddata a -184 °C (temperatura di liquefazione).

Per portarla dalla temperatura ambiente (25°C) a temperature così basse, si sfrutta la proprietà che hanno alcuni gas reali di raffreddarsi in seguito a rapida espansione fatta avvenire a temperatura ambiente.

Infatti, i gas reali quando sono a una temperatura iniziale inferiore a una particolare temperatura, nota come "temperatura di inversione" e sono soggetti a una rapida espansione, tendono spontaneamente a raffreddarsi.

Si noti bene che lo stesso gas, espanso ad una temperatura superiore alla temperatura di inversione tende invece a riscaldarsi.

La temperatura di inversione (variabile da gas a gas) segna quindi il limite massimo della temperatura alla quale l'espansione del gas determina un suo raffreddamento.

Nel caso dell'aria la temperatura di inversione è notevolmente superiore alla temperatura ambiente, quindi una sua espansione ne determina il raffreddamento.

Pertanto, mediante ripetute operazioni di compressione (tra 10 e 200 atm a secondo della tipologia di processo adottato), seguite da scambio termico (necessaria per aumentare la refrigerazione) e da rapida espansione, si può raggiungere la temperatura di -184°C che determina la liquefazione dell'aria.

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