Azoto solido

Solitamente consideriamo il punto di ebollizione come una proprietà costante di una sostanza. Tuttavia, il punto di ebollizione dipende anche dalla pressione atmosferica che circonda le sostanze. L’acqua bolle a 100°C solo se la pressione atmosferica è di 1 atmosfera. Quindi, riducendo la pressione atmosferica, le molecole d’acqua a temperatura ambiente, che si muovono ad una certa velocità, possono facilmente uscire dallo stato liquido, dal momento che non vi è abbastanza pressione a tenerle unite. Riducendo la pressione atmosferica si può ottenere acqua che bolle a temperatura ambiente. Un concetto interessante del far bollire l’acqua a temperatura ambiente è che si ottiene una riduzione della temperatura dell’acqua stessa, un sistema che può essere anche utilizzato per raffreddare fino al punto di solidificazione l’azoto. Ci mostra questo fenomeno interessante questo video di Veritasium.

Il raffreddamento dell’acqua che bolle per riduzione dell’atmosfera avviene perchè le molecole d’acqua più veloci (più calde) fuggono dall’acqua liquida, lasciando le più lente (più fredde) indietro. In queste condizioni è quindi possibile raffreddare l’acqua facendola bollire. Si può utilizzare lo stesso principio per cercare di ottenere dell’azoto solido. Diminuendo la pressione attorno all’azoto liquido e risucchiando quindi le molecole più veloce, procedimento che dovrebbe riuscire a diminuire la temperatura dell’azoto liquido al punto di far congelare lo stesso azoto.

Allo stato liquido e ad 1 atmosfera di pressione l’azoto liquido ha la temperatura di -196°C. Riducendo la pressione atmosfera si ottiene velocemente l’ebollizione dell’azoto e la riduzione della sua temperatura. Arrivati a -211°C si ottiene la formazione di idrogeno solido. La densità dell’azoto solido è maggiore rispetto a quella dell’azoto liquido, differentemente da quanto succede con la solidificazione dell’acqua. Mentre un cristallo di ghiaccio galleggia sull’acqua, un cristallo di azoto solido precipita precipita nell’azoto liquido. In questo video possiamo inoltre vedere come versando l’azoto liquido su una superficie d’acqua si ottiene un raffreddamento così rapido che l’anidride carbonica si solidifica istantaneamente nell’atmosfera, formando anidride carbonica solida, ovvero ghiaccio secco, sulla superficie dell’acqua. Questo ha assunto la forma di piccolissimi cristalli che fuoriescono dal catino d’acqua cadendo sulla superficie del tavolo.

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