Hydro lỏng là một trong những trạng thái tập hợp của hydro. Ngoài ra còn có một trạng thái khí và rắn của nguyên tố này. Và nếu dạng khí được nhiều người biết đến, thì hai trạng thái cực đoan còn lại sẽ đặt ra câu hỏi.
Lịch sử
Hiđro lỏng chỉ được thu được vào những năm ba mươi của thế kỷ trước, nhưng trước đó, hóa học đã tiến một bước dài trong việc phát triển thành thạo phương pháp lưu trữ và ứng dụng khí này.
Làm mát nhân tạo bắt đầu được sử dụng thực nghiệm vào giữa thế kỷ thứ mười tám ở Anh. Năm 1984, người ta thu được lưu huỳnh đioxit và amoniac hóa lỏng. Dựa trên những nghiên cứu này, hai mươi năm sau, chiếc tủ lạnh đầu tiên được phát triển, và ba mươi năm sau Perkins đã nộp bằng sáng chế chính thức cho phát minh của mình. Năm 1851, ở bên kia Đại Tây Dương, John Gorey đã tuyên bố quyền tạo ra một máy điều hòa không khí.
Hyđrô chỉ xuất hiện vào năm 1885, khi Pole Wroblewski công bố trong bài báo của mình rằng điểm sôi của nguyên tố này là 23 Kelvin, nhiệt độ đỉnh là 33 Kelvin, và áp suất tới hạn là 13 atm. Sau tuyên bố này, James Dewar đã cố gắng tạo ra hydro lỏng trongvào cuối thế kỷ 19, nhưng anh ta không có được chất ổn định.
Tính chất vật lý
Trạng thái tập hợp này được đặc trưng bởi mật độ vật chất rất thấp - phần trăm gam trên centimet khối. Điều này làm cho nó có thể sử dụng các bình chứa tương đối nhỏ để lưu trữ hydro lỏng. Điểm sôi chỉ là 20 Kelvin (-252 độ C) và chất này đã đông cứng ở 14 Kelvin.
Chất lỏng không mùi, không màu, không vị. Trộn nó với oxy có thể dẫn đến một vụ nổ trong một nửa thời gian. Khi đạt đến điểm sôi, hydro chuyển sang thể khí và thể tích của nó tăng lên 850 lần.
Sau khi hóa lỏng, hydro được đặt trong các thùng cách nhiệt được giữ ở áp suất thấp và ở nhiệt độ từ 15 đến 19 Kelvin.
Hydrogen dồi dào
Hydro lỏng được sản xuất nhân tạo và không xảy ra trong môi trường tự nhiên. Nếu chúng ta không tính đến các trạng thái tổng hợp, thì hydro là nguyên tố phổ biến nhất không chỉ trên hành tinh Trái đất, mà còn trong vũ trụ. Các ngôi sao (bao gồm cả Mặt trời của chúng ta) được cấu tạo bởi nó, không gian giữa chúng được lấp đầy bởi nó. Hydro tham gia vào các phản ứng nhiệt hạch và cũng có thể tạo thành mây.
Trong vỏ trái đất, nguyên tố này chỉ chiếm khoảng một phần trăm tổng lượng vật chất. Vai trò của nó trong hệ sinh thái của chúng ta có thể được đánh giá cao bởi số lượng nguyên tử hydro chỉ đứng sau oxy về số lượng. Hầu hết mọi thứ trên hành tinh của chúng tatrữ lượng H2ở trạng thái ràng buộc. Hydro là một phần không thể thiếu của mọi sinh vật.
Sử dụng
Hydro lỏng (nhiệt độ -252 độ C) được sử dụng dưới dạng một dạng để chứa xăng và các dẫn xuất khác của quá trình lọc dầu. Ngoài ra, các khái niệm vận tải hiện đang được tạo ra có thể sử dụng hydro hóa lỏng làm nhiên liệu thay vì khí tự nhiên. Điều này sẽ làm giảm chi phí khai thác các khoáng chất có giá trị và giảm lượng khí thải vào khí quyển. Nhưng cho đến nay, thiết kế động cơ tối ưu vẫn chưa được tìm ra.
Hydro lỏng được các nhà vật lý tích cực sử dụng làm chất làm mát trong các thí nghiệm của họ với neutron. Vì khối lượng của hạt cơ bản và hạt nhân hydro gần như bằng nhau nên sự trao đổi năng lượng giữa chúng rất hiệu quả.
Lợi ích và trở ngại
Hydro lỏng có thể làm chậm quá trình nóng lên của bầu khí quyển và giảm lượng khí nhà kính nếu được sử dụng làm nhiên liệu cho ô tô. Khi nó tương tác với không khí (sau khi đi qua động cơ đốt trong), nước và một lượng nhỏ oxit nitơ sẽ được hình thành.
Tuy nhiên, ý tưởng này có những khó khăn riêng, chẳng hạn như cách lưu trữ và vận chuyển khí đốt, cũng như tăng nguy cơ bắt lửa hoặc thậm chí nổ. Ngay cả với tất cả các biện pháp phòng ngừa, sự bay hơi hydro vẫn không thể ngăn chặn được.
Nhiên liệu tên lửa
Hydro lỏng (nhiệt độ lưu trữ lên đến 20 Kelvin) là một trong nhữngthành phần thuốc phóng. Nó có một số chức năng:
- Làm mát các bộ phận của động cơ và bảo vệ vòi phun khỏi quá nhiệt.
- Cung cấp lực đẩy sau khi trộn với oxy và sưởi ấm.
Động cơ tên lửa hiện đại chạy trên sự kết hợp hydro-oxy. Điều này giúp đạt được tốc độ phù hợp để vượt qua trọng lực của trái đất và đồng thời giữ cho tất cả các bộ phận của máy bay không tiếp xúc với nhiệt độ quá cao.
Hiện tại, chỉ có một tên lửa sử dụng hydro làm nhiên liệu. Trong hầu hết các trường hợp, hydro lỏng là cần thiết để tách các tầng trên của tên lửa hoặc trong các thiết bị sẽ thực hiện hầu hết công việc trong môi trường chân không. Đã có những đề xuất từ các nhà nghiên cứu về việc sử dụng dạng nửa đông lạnh của nguyên tố này để tăng mật độ của nó.
