1。冷却:
* 単純な冷却: 最も簡単な方法は、ガスの温度をその臨界温度以下で単純に下げることです。これは以下で行うことができます:
* 冷媒による冷却: 液体窒素やドライアイスなどの物質を使用して、ガスからの熱を吸収します。
* 冷たいお風呂での冷却: ガス容器を、沸点が低い(液体窒素など)、液体のお風呂に入れます。
* 拡張冷却: ガスが急速に拡大し、膨張に使用されるエネルギーのためにガスが冷却されます。これは、ジュール・トムソン効果の背後にある原則です。
2。圧縮:
* 圧縮と冷却: ガスを圧縮することにより、圧力を上げ、それが分子を互いに近づけることになります。 これにより、分子間の力が増加し、ガスが凝縮する可能性が高くなります。 ただし、圧縮だけでは常に液化を実現するとは限りません。通常、圧縮と冷却を組み合わせて、効果的にガスを液化する必要があります。
3。組み合わせた方法:
* lindeプロセス: これは、圧縮と冷却の両方を組み合わせた一般的な産業方法です。 ガスは圧縮され、熱交換器を使用して冷却されます。 その後、冷却ガスが拡張され、その温度がさらに低下します。 このサイクルは、ガスが液化するまで繰り返されます。
考慮すべき重要な要因:
* 臨界温度: 各ガスには、どれだけの圧力がかかっても、液化できない臨界温度があります。
* 臨界圧力: これは、臨界温度でガスを液化するために必要な圧力です。
* 沸点: ガスの沸点は、特定の圧力で液体からガスに移行する温度です。
* 分子間力: 分子間の分子間力が強いほど、ガスを液化するのが簡単になります。
液化ガスの例:
* 液体窒素: 極低温、食品保存、および医療用途で使用されます。
* 液体酸素: 医療環境、溶接、ロケット燃料で使用されます。
* 液体ヘリウム: 科学研究、磁気共鳴イメージング(MRI)、および超伝導体で使用されます。
注: 液化ガスは、極端な温度と関与する圧力のために危険な場合があります。適切な安全上の注意事項と機器が不可欠です。