Page 55 - Fen Lisesi Kimya 10 | 2. Ünite

GAZLAR

OKUMA PARÇASI

Helyum (He) ve Azot (N ) Gazlarının
2
Sıvılaştırılması

Atmosfer birçok gazın karışımından oluşur. Kuru havanın hacimce %99’dan fazlasını
azot ve oksijen gazları, geri kalan %1’lik kısmını ise argon, karbon dioksit, hidrokarbonlar ve
diğer gazlar oluşturur. Havada büyük oranda azot ve oksijen gazı bulunduğundan bilim insanları hava-
dan azot ve oksijen gazlarını elde etme yöntemlerini araştırmışlardır.
’’
Soğutucu olarak kullanılan akışkanlar helyum, azot, oksijen ve hidrojendir. Hidrojen ve oksijen kim-
yasal tepkimeye girdiklerinden dolayı soğutucu gaz olarak tercih edilmez. Helyum ve azot soğutma
tesislerinde kullanım açısından geniş yer tutar. Parçacık hızlandırıcılarında yer alan süper iletken ka-
o
vitelerde (vücut veya herhangi bir yapı içindeki boşluk) azotun kaynama noktası -195,8 C olduğu için
genel olarak ön soğutma işleminde azot gazı kullanılır.
Bu kavitelerin çalışma sıcaklığı
Tablo 2.10: Helyum ve Azot İçin Yoğunluk, Kaynama Noktası -271,35 C’dir ve bu sıcaklığa ancak
o
ve Buharlaşma Isısı
helyum soğutma sistemleriyle ula-
şılır. Tablo 2.10’da helyum ve azot
Element Azot Helyum
için kaynama noktası, yoğunluk ve
buharlaşma ısısı değerleri verilmiş-
3
3
Yoğunluk 0,808 g/cm (sıvı) 0,125 g/cm (sıvı)
tir. Helyum olmaksızın mutlak sıfıra
yakın sıcaklıklara ulaşmak imkân-
o
o
Kaynama noktası -195,8 C -268,9 C
sızdır. Helyum, soy gazların ilk üyesi
olup havada çok az bulunur. Helyum
Buharlaşma ısısı 198 J/g 20,9 J/g
atomları arasındaki çekim kuvveti
(London kuvvetleri) zayıftır.
o
Helyumu sıvılaştırmak için -268,9 C’ye kadar soğutmak gerekir.
Başka hiçbir elementin kaynama noktası bu dereceden düşük değil-
dir. Yanıcı olmadığından uçan balonlarda, kaynama noktası düşük
olduğundan soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır. Sıvılaştırılmış
helyum çelik tüplerde saklanır (Görsel 2.34). Sıvı azot ve helyum
soğutma sistemlerinde ön soğutucu akışkan olarak kullanılırsa sis-
temin performansını önemli ölçüde etkiler (Görsel 2.35). Azot; koku-
suz, yanması endotermik ve havada %78 oranında bulunan inert bir
gazdır. Bu sayede soğutma için gerekli N miktarı havadan sağlana-
Görsel 2.34: Helyum tüpleri 2
bilir. Sıvı azot, hava sıvılaştırma tesislerinde üretilir.
Alınan hava, kirlilikten ve sudan arındırılır. Daha sonra pompalar-
la 100 atm basınçta sıkıştırılarak hava soğutulur. Soğutulmuş hava
genleşme türbinlerinden geçirilir. Böylece azot ve oksijenden oluşan
hava iyice soğutularak sıvılaşır. Sıvı hâldeki azot ve oksijen karışımı
ayrımsal damıtma yöntemi yardımıyla azot karışımdan ayrılır ve sıvı
hâlde elde edilir. Sıvı azot düşük sıcaklıklara ulaşmak için kullanılır.
’’

Görsel 2.35: Sıvı azot Yazarlar tarafından düzenlenmiştir.

147
KİMYA 11. SINIF