Oksigen Cecair: Sifat dan Aplikasi
Oksigen cecair, juga dikenali sebagai LOx, ialah bentuk cecair oksigen molekul dan menemui aplikasi yang luas dalam aeroangkasa, kapal selam, dan industri gas. Artikel ini akan menyelidiki sifat fizikal oksigen cecair dan aplikasi pentingnya merentasi pelbagai bidang.
Ciri-ciri fizikal
Sifat fizikal unik oksigen cecair menjadikannya tidak ternilai dalam domain yang berbeza. Berikut adalah sifat utama oksigen cecair:
1. Ketumpatan dan Suhu
Pada tekanan atmosfera standard (101.325 kPa), oksigen cecair mempunyai ketumpatan 1.141 g/cm³, lebih tinggi sedikit daripada air cecair. Oksigen cecair mempamerkan takat beku yang sangat rendah pada 50.5 K (bersamaan dengan -222.65 darjah Celsius) dan takat didih 90.188 K (bersamaan dengan -182.96 darjah Celsius). Ini membolehkan kewujudan oksigen cecair dalam keadaan suhu yang sangat rendah, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi.
2. Proses Pencairan
Pengeluaran industri oksigen cecair biasanya melibatkan proses yang dipanggil penyulingan pecahan. Proses ini memerlukan pemampatan dan penyejukan udara untuk memisahkan nitrogen dan oksigen. Oleh kerana takat didihnya yang berbeza, nitrogen diasingkan dahulu, meninggalkan oksigen cecair yang agak tulen.
3. Rupa dan Kemagnetan
Oksigen cecair mempunyai warna cyan pucat dan mempamerkan paramagnetisme yang kuat. Ia boleh digantung di antara tiang magnet ladam kuda yang kuat.
4. Merangsang Kerapuhan Bahan dan Ejen Pengoksidaan Kuat
Bahan yang bersentuhan dengan oksigen cecair menjadi sangat rapuh kerana sifatnya yang bersuhu rendah. Selain itu, oksigen cecair ialah agen pengoksidaan yang kuat, menyebabkan bahan organik terbakar dengan cepat. Bahan tertentu seperti briket arang batu, karbon hitam, dsb., boleh meletup tanpa diduga apabila direndam dalam oksigen cecair dan terdedah kepada sumber pencucuhan seperti nyalaan, percikan api atau kesan kecil. Petrokimia, termasuk asfalt, sering memaparkan tingkah laku ini.
Aplikasi
Oksigen cecair menemui aplikasi yang meluas, merangkumi beberapa domain.
Berikut adalah beberapa aplikasi utamanya.
1. Penggunaan Perubatan
Dalam bidang perubatan, oksigen cecair digunakan untuk terapi oksigen bagi memastikan pesakit mendapat bekalan oksigen yang mencukupi. Pesawat altitud tinggi juga menggunakan oksigen cecair untuk menyediakan oksigen pernafasan kepada penumpang dan anak kapal.
2. Pembuatan Perindustrian
Pembuatan industri oksigen cecair melibatkan penyulingan pecahan udara cecair. Dengan nisbah luas 1:861, oksigen cecair didapati digunakan secara meluas dalam pengeluaran perindustrian moden, termasuk metalurgi, kejuruteraan kimia dan pembuatan elektronik. Dalam banyak aplikasi perindustrian, orang menggunakanpengewap ambienuntuk mendapatkan semula keadaan gasnya ke dalam aplikasi biasa.
3. Pengoksida
Oksigen cecair biasanya digunakan sebagai pengoksida, terutamanya dalam pendorongan roket. Ia digabungkan dengan pelbagai bahan api seperti hidrogen cecair, minyak tanah, atau metana untuk memberikan tujahan yang besar, melancarkan kapal angkasa ke orbit. Ia memainkan peranan penting dalam kejuruteraan aeroangkasa.
Pertimbangan Keselamatan
Oleh kerana suhu rendah dan sifat pengoksidaan, oksigen cecair menimbulkan risiko tertentu. Nitrogen cecair mempunyai takat didih yang lebih rendah daripada oksigen cecair, dan bekas yang mengandungi nitrogen cecair boleh memekatkan oksigen dari udara. Akibatnya, selepas kebanyakan nitrogen telah tersejat dari kapal sedemikian, oksigen cecair yang tinggal boleh bertindak balas dengan kuat dengan bahan organik, menimbulkan bahaya letupan. Sebaliknya, nitrogen cecair atau udara cecair boleh diperkaya dengan oksigen dengan membenarkan mereka berdiri di udara terbuka, kerana oksigen atmosfera larut di dalamnya, manakala nitrogen lebih suka menyejat.
