Почему одного давления мало
Чтобы газ стал жидкостью, его молекулы должны сблизиться и достаточно замедлиться, чтобы силы притяжения их «связали». Сжатие сближает молекулы, но если они движутся слишком быстро (то есть газ горячий), они всё равно разлетаются. Поэтому ключевую роль играет температура.
Критическая температура
У каждого вещества есть критическая температура Tкр: выше неё газ невозможно сжижить никаким давлением.
- Азот: Tкр = −147 °C
- Кислород: −118 °C
- Для сравнения, у воды +374 °C, у CO₂ +31 °C (поэтому углекислоту легко сжижить почти при комнатной температуре под давлением).
Главные газы воздуха имеют очень низкие критические температуры — отсюда необходимость глубокого охлаждения.
Как сжижают воздух на практике
Используют цикл сжатие → охлаждение → расширение. При резком расширении сжатого газа он сильно охлаждается (эффект Джоуля–Томсона). Повторяя цикл, доходят до ~−190 °C — воздух конденсируется в прозрачную голубоватую жидкость. Затем её разделяют перегонкой: азот кипит при −196 °C, кислород при −183 °C, и их собирают по отдельности.
Где применяют
Жидкий азот и кислород — в медицине, металлургии, пищевой промышленности, ракетной технике. А жидкий воздух наглядно демонстрирует: «газ» и «жидкость» — это лишь состояния одного вещества, и переход между ними задаётся давлением и температурой.
