מימן נוזלי הוא אחד ממצבי הצבירה של מימן. יש גם מצב גזי ומוצק של יסוד זה. ואם הצורה הגזית מוכרת היטב לרבים, אז שני מצבי הקיצון האחרים מעלים שאלות.
היסטוריה
מימן נוזלי הושג רק בשנות השלושים של המאה הקודמת, אבל לפני כן, הכימיה עשתה דרך ארוכה בשליטה בשיטה זו של אחסון ויישום גז.
החל להשתמש בקירור מלאכותי בניסוי באמצע המאה השמונה עשרה באנגליה. בשנת 1984 התקבלו דו-תחמוצת גופרית נוזלית ואמוניה. על סמך מחקרים אלו, עשרים שנה לאחר מכן פותח המקרר הראשון, ושלושים שנה לאחר מכן פרקינס הגיש פטנט רשמי על המצאתו. בשנת 1851, בצד השני של האוקיינוס האטלנטי, ג'ון גוריי טען לזכויות ליצור מזגן.
זה הגיע למימן רק בשנת 1885, כאשר הפולני ורובלבסקי הכריז במאמרו על העובדה שנקודת הרתיחה של יסוד זה היא 23 קלווין, טמפרטורת השיא היא 33 קלווין, והלחץ הקריטי הוא 13 אטמוספרות. לאחר ההצהרה הזו, ג'יימס דיואר ניסה ליצור מימן נוזלי פנימהסוף המאה ה-19, אבל הוא לא קיבל חומר יציב.
נכסים פיזיים
מצב צבירה זה מאופיין בצפיפות נמוכה מאוד של חומר - מאיות הגרם לסנטימטר מעוקב. זה מאפשר להשתמש במיכלים קטנים יחסית לאחסון מימן נוזלי. נקודת הרתיחה היא רק 20 קלווין (-252 צלזיוס), והחומר הזה קופא כבר ב-14 קלווין.
הנוזל חסר ריח, חסר צבע וטעם. ערבוב עם חמצן יכול להוביל לפיצוץ במחצית מהזמן. בהגיעו לנקודת הרתיחה, המימן הופך למצב גזי, ונפחו גדל פי 850.
לאחר ההנזלה, המימן מונח במיכלים מבודדים הנשמרים בלחץ נמוך ובטמפרטורות שבין 15 ל-19 קלווין.
שפע מימן
מימן נוזלי מיוצר באופן מלאכותי ואינו מתרחש בסביבה הטבעית. אם לא ניקח בחשבון מצבים מצטברים, מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר לא רק על פני כדור הארץ, אלא גם ביקום. כוכבים (כולל השמש שלנו) מורכבים ממנה, החלל ביניהם מתמלא בה. מימן לוקח חלק בתגובות היתוך ויכול גם ליצור עננים.
בקרום כדור הארץ, יסוד זה תופס רק כאחוז מכמות החומר הכוללת. ניתן להעריך את תפקידו במערכת האקולוגית שלנו על ידי העובדה שמספר אטומי המימן הוא שני רק לחמצן במספר. כמעט הכל על הפלנטה שלנוהרזרבות H2 נמצאות במצב כבול. מימן הוא חלק בלתי נפרד מכל היצורים החיים.
השתמש
מימן נוזלי (טמפרטורה -252 מעלות צלזיוס) משמש בצורה של צורה לאחסון בנזין ונגזרות אחרות של זיקוק נפט. בנוסף, נוצרים כיום מושגי תחבורה שיכולים להשתמש במימן נוזלי כדלק במקום בגז טבעי. זה יפחית את עלות הפקת מינרלים יקרי ערך ותפחית את הפליטות לאטמוספירה. אבל עד כה, עיצוב המנוע האופטימלי לא נמצא.
מימן נוזלי משמש באופן פעיל על ידי פיזיקאים בתור נוזל קירור בניסויים שלהם בניוטרונים. כיוון שהמסה של החלקיק היסודי וגרעין המימן כמעט שוות, חילופי האנרגיה ביניהם יעילים מאוד.
הטבות ומכשולים
מימן נוזלי יכול להאט את התחממות האטמוספירה ולהפחית את כמות גזי החממה אם משתמשים בו כדלק למכוניות. כאשר הוא יוצר אינטראקציה עם אוויר (לאחר שהוא עובר דרך מנוע בעירה פנימית), יווצרו מים וכמות קטנה של תחמוצת חנקן.
עם זאת, לרעיון הזה יש קשיים משלו, למשל, האופן שבו הגז מאוחסן והובלתו, כמו גם הסיכון המוגבר להתלקחות או אפילו פיצוץ. אפילו עם כל אמצעי הזהירות, לא ניתן למנוע אידוי מימן.
דלק רקטה
מימן נוזלי (טמפרטורת אחסון עד 20 קלווין) הוא אחד מהגורמיםרכיבי הנעה. יש לו מספר פונקציות:
- קירור רכיבי מנוע והגנה על הזרבובית מפני התחממות יתר.
- מתן דחף לאחר ערבוב עם חמצן וחימום.
מנועי טילים מודרניים פועלים על שילוב מימן-חמצן. זה עוזר להשיג את המהירות הנכונה כדי להתגבר על כוח המשיכה של כדור הארץ ובו זמנית למנוע מכל חלקי המטוס לחשוף אותם לטמפרטורות גבוהות.
נכון לעכשיו, יש רק רקטה אחת שמשתמשת במימן כדלק. ברוב המקרים יש צורך במימן נוזלי כדי להפריד בין השלבים העליונים של הרקטות או באותם מכשירים שיעשו את רוב העבודה בוואקום. היו הצעות מחוקרים להשתמש בצורה חצי קפואה של אלמנט זה כדי להגדיל את הצפיפות שלו.
