Kapitsa Petr Leonidovich(1894-1984) - fizikan i famsh?m sovjetik; laureat ?mimi Nob?l; student i E. Rutherford.

Kapitsa zbuloi superfluiditetin e heliumit t? l?ngsh?m, i zhvilluar i ri metodat industriale l?ng?zimi i gazeve. R?nd?si e madhe kan? pun?n e Kapitsa-s p?r krijimin e fushave magnetike super t? forta dhe gjenerator? elektronik? fuqi t? lart?.

Ka shum? lloje makinerish p?r prodhimin e gazrave t? l?ngsh?m, n? ve?anti t? ajrit t? l?ngsh?m. N? instalimet moderne industriale, ftohja e konsiderueshme arrihet duke zgjeruar gazin n? kushte termoizolimi (zgjerimi adiabatik).

Makinat e tilla quhen zgjerues. Gazi n? zgjerim funksionon duke l?vizur pistonin (zgjeruesit e pistonit) ose duke rrotulluar turbin?n (zgjeruesit e turbin?s), p?r shkak t? energjia e brendshme dhe p?r k?t? arsye ftohet.

Turbozgjerues me performanc? t? lart? presion i ul?t u zhvilluan nga akademiku P. L. Kapitsa. Q? nga vitet '50, t? gjitha instalimet e m?dha n? bot? p?r l?ng?zimin e ajrit kan? funksionuar sipas skem?s Kapitsa.

Figura 6.14 tregon nj? diagram t? thjeshtuar t? nj? zgjeruesi pistoni. Ajri atmosferik hyn n? kompresor 1 , ku ?sht? i ngjeshur n? nj? presion prej disa dhjet?ra atmosferash. Ajri i ngrohur me kompresim ftohet n? nj? shk?mbyes nxeht?sie 2 uj? t? rrjedhsh?m dhe futet n? cilindrin e zgjeruesit 3. K?tu, duke u zgjeruar, funksionon duke shtyr? pistonin dhe ftohet aq shum? sa kondensohet n? l?ng. Ajri i l?ngsh?m hyn n? en? 4.

Pika e vlimit t? ajrit t? l?ngsh?m ?sht? shum? e ul?t. N? presionin atmosferik ?sht? -193 °C. Prandaj, ajri i l?ngsh?m n? nj? en? t? hapur, kur presioni i avullit t? tij ?sht? i barabart? me presioni atmosferik, duke vluar. Meqen?se trupat p?rreth jan? shum? m? t? ngroht?, fluksi i nxeht?sis? n? ajrin e l?ngsh?m, n?se do t? ruhej n? en? t? zakonshme, do t? ishte aq i r?nd?sish?m sa p?r shum? afatshkurt?r i gjith? ajri i l?ngsh?m do t? avullonte.

Ruajtja e gazeve t? l?ng?ta

P?r t? mbajtur ajrin n? gjendje t? l?ngshme, ?sht? e nevojshme t? parandaloni shk?mbimin e tij t? nxeht?sis? me mjedisi. P?r k?t? q?llim, ajri i l?ngsh?m (dhe t? tjera gazet e l?ng?ta) vendosen n? en? t? posa?me t? quajtura balon? Dewar. Nj? balon? Dewar ?sht? projektuar n? t? nj?jt?n m?nyr? si nj? termos i rregullt. Ka mure t? dyfishta xhami, nga hap?sira nd?rmjet t? cilave pompohet ajri (Fig. 6.15). Kjo zvog?lon p?r?ueshm?rin? termike t? anijes. Muri i brendsh?m ?sht? b?r? me shk?lqim (i argjendt?) p?r t? reduktuar ngrohjen nga rrezatimi. En?t Dewar kan? nj? qaf? t? ngusht?; kur gazrat e l?ngsh?m ruhen n? to, ato lihen t? hapura n? m?nyr? q? gazi q? p?rmbahet n? en? t? ket? mund?sin? t? avulloj? gradualisht. P?r shkak t? humbjes s? nxeht?sis? p?r avullim gaz i l?ngsh?m q?ndron i ftoht? gjat? gjith? koh?s. N? nj? balon? t? mir? Dewar, ajri i l?ngsh?m mund t? ruhet p?r disa jav?.

Aplikimi i gazrave t? l?ngsh?m

L?ng?zimi i gazeve ka teknike dhe r?nd?si shkencore. L?ng?zimi i ajrit p?rdoret n? teknologji p?r t? ndar? ajrin n? pjes?t p?rb?r?se t? tij. Metoda bazohet n? faktin se gazrat e ndrysh?m q? p?rb?jn? ajrin vlojn? n? temperatura t? ndryshme. Heliumi, neoni, azoti dhe argoni kan? pikat m? t? ul?ta t? vlimit. Oksigjeni ka nj? pik? vlimi pak m? t? lart? se argoni. Prandaj, heliumi, neoni, azoti avullohen s? pari, dhe m? pas argoni dhe oksigjeni.

Gazrat e l?ngsh?m p?rdoren gjer?sisht n? teknologji. Azoti p?rdoret p?r t? prodhuar amoniak dhe krip?ra t? azotit t? p?rdorura n? bujq?sia p?r pleh?rimin e tok?s. Argoni, neoni dhe gaze t? tjera inerte p?rdoren p?r mbushje llambat elektrike llambat inkandeshente, si dhe llambat me gaz. Shumica e Aplikacioneve ka oksigjen. Kur p?rzihet me acetilen ose hidrogjen, prodhon nj? flak? me temperatur? shum? t? lart? q? p?rdoret p?r prerjen dhe saldimin e metaleve. Injektimi i oksigjenit (shp?rthimi i oksigjenit) p?rshpejton proceset metalurgjike. Oksigjeni i d?rguar nga farmacit? n? jast?k leht?son vuajtjet e pacient?ve. Ve?an?risht i r?nd?sish?m ?sht? p?rdorimi i oksigjenit t? l?ngsh?m si oksidues p?r motor?t e raketave hap?sinore. Motor?t e mjetit l?shues q? ngrit?n kozmonautin e par? Yu. A. Gagarin n? hap?sir? funksionuan me oksigjen t? l?ngsh?m.

Hidrogjeni i l?ngsh?m p?rdoret si l?nd? djeg?se n? raketat hap?sinore. P?r shembull, furnizimi me karburant i raket?s amerikane Saturn 5 k?rkon 90 ton hidrogjen t? l?ngsh?m.

Gazrat q? p?rdoren n? industri, mjek?si etj transportohen m? leht? kur jan? n? gjendje t? l?ngshme, pasi n? t? nj?jtin v?llim gjendet nj? sasi m? e madhe l?nde. Kjo ?sht? m?nyra se si dioksidi i karbonit i l?ngsh?m shp?rndahet n? cilindra ?eliku n? fabrikat e ujit t? gazuar.

Amoniaku i l?ngsh?m p?rdoret gjer?sisht n? frigorifer? - magazina t? m?dha ku ushqim q? prishet. Ftohja q? ndodh gjat? avullimit t? gazrave t? l?ngsh?m p?rdoret n? frigorifer? kur transportohen produkte q? prishen.

Vakum. Ajri i l?ngsh?m

N? laborator?, nj? vakum ("zbraz?ti"), n? t? cilin p?rplasjet e molekulave me nj?ra-tjetr?n jan? tashm? relativisht t? rralla, korrespondon me nj? presion prej af?rsisht 0.13 Pa. Edhe me metodat m? t? avancuara Teknologji moderne Nuk ?sht? e mundur t? arrihet nj? vakum n? t? cilin m? pak se 1000 grimca mbeten n? nj? centimet?r kub gaz.

Masa e nj? litri ajri n? kushte normale(1,293 g), dhe masa e tij mesatare molare e ajrit ?sht? 22,4·1,293 = 29 g/mol.

Kur ftohet mjaftuesh?m, ajri kthehet n? gjendje t? l?ngshme. Ajri i l?ngsh?m mund t? ruhet p?r nj? koh? mjaft t? gjat? n? en? me mure t? dyfishta, nga hap?sira nd?rmjet s? cil?s pompohet ajri p?r t? zvog?luar transferimin e nxeht?sis?. En? t? ngjashme p?rdoren, p?r shembull, n? termose.

Ajri i l?ngsh?m q? avullohet lirsh?m n? kushte normale ka nj? temperatur? prej rreth -190 °C. P?rb?rja e tij nuk ?sht? konstante, pasi azoti avullon m? shpejt se oksigjeni. Nd?rsa hiqet azoti, ngjyra e ajrit t? l?ngsh?m ndryshon nga kalt?rosh n? blu t? zbeht? (ngjyra e oksigjenit t? l?ngsh?m).

Gazrat e v?shtir? p?r t'u l?ng?zuar jan? m?suar t? l?ng?zohen duke p?rdorur vetit? e tyre p?r t'u ftohur gjat? zgjerimit; n?se nj? gaz ngjeshet n? m?nyr? t? p?rs?ritur dhe l?shohet n? nj? en? t? madhe, ai do t? ftohet dhe kur temperatura e tij t? arrij? nj? temperatur? kritike do t? filloj? t? l?ng?zohet.

Teknologjia p?r prodhimin e ajrit t? l?ngsh?m ?sht? mjaft e thjesht?. S? pari, p?rzierja e gazrave pastrohet nga pluhuri, grimcat e ujit, si dhe dioksid karboni. Ekziston nj? komponent tjet?r i r?nd?sish?m, pa t? cilin nuk do t? jet? e mundur t? prodhohet ajri i l?ngsh?m - presioni. Duke p?rdorur nj? kompresor, ajri kompresohet n? 200-250 atmosfera, duke e ftohur nj?koh?sisht me uj?. M? pas, ajri kalon n?p?r shk?mbyesin e par? t? nxeht?sis?, pas s? cil?s ndahet n? dy rryma, m? e madhja prej t? cilave shkon n? zgjerues. Ky term i referohet nj? makine pistoni q? funksionon duke zgjeruar gazin. Ai e shnd?rron energjin? potenciale n? energji mekanike dhe gazi ftohet sepse funksionon.

N? 1938, P. L. Kapitsa zhvilloi nj? metod? p?r prodhimin e ajrit t? l?ngsh?m me presion t? ul?t - vet?m 5-6 atm. Karakteristika kryesore e k?saj metode ?sht? z?vend?simi i mekanizmave t? pistonit t? kompresorit dhe zgjeruesit me ato turbina.

Aplikacion

Vet? ajri i l?ngsh?m nuk p?rdoret askund; ai ?sht? nj? produkt i nd?rmjet?m n? prodhimin e gazrave t? past?r. Parimi i izolimit t? komponent?ve bazohet n? ndryshimin n? pik?n e vlimit komponent?t p?rzierjet: oksigjeni vlon n? -183° dhe azoti n? -196°. Temperatura e ajrit t? l?ngsh?m ?sht? n?n dyqind grad?, dhe duke e ngrohur at?, mund t? b?het ndarja. Kur ajri i l?ngsh?m fillon t? avulloj? ngadal?, azoti avullohet s? pari dhe pasi pjesa m? e madhe e tij tashm? ?sht? avulluar, oksigjeni vlon n? nj? temperatur? prej -183°. Fakti ?sht? se nd?rsa azoti mbetet n? p?rzierje, ai nuk mund t? vazhdoj? t? nxehet, edhe n?se p?rdoret ngrohje shtes?, por sapo shumica azoti do t? avulloj?, p?rzierja do t? arrij? shpejt pik?n e vlimit t? pjes?s tjet?r t? p?rzierjes, dometh?n? oksigjenit. -

Ajri i kompresuar ruhet n? cilindra ?eliku t? krijuar p?r nj? presion prej 150 atm. Sipas aktuale Specifikimet teknike K?ta cilindra duhet t? jen? n? ngjyr? t? zez? me nj? mbishkrim t? bardh?: "Ajri i kompresuar".

Reaksionet kimike n? temperatur?n e ajrit t? l?ngsh?m ato p?rgjith?sisht ngadal?sohen shum?. Sidoqoft?, p?r shkak t? p?rqendrimit t? lart? t? oksigjenit n? t? (p?rqendrimi ?sht? sasia e nj? l?nde p?r nj?si v?llimi ose mase), substancat e ndezshme t? p?rziera me aj?r t? l?ngsh?m digjen shum? m? energjik sesa n? kushte normale. P?r shembull, leshi i pambukut i lagur me aj?r t? l?ngsh?m digjet me nj? blic si barut pa tym.

Meqen?se t? gjith? gazrat kan? disa gjendje grumbullimi dhe mund t? l?ngsh?m, ajri, i p?rb?r? nga nj? p?rzierje gazesh, mund t? b?het gjithashtu nj? l?ng. N? thelb, ajri i l?ngsh?m prodhohet p?r t? ndar? oksigjenin e past?r, azotin dhe argonin prej tij.

Pak histori

Deri n? shekullin e 19-t?, shkenc?tar?t besonin se gazi kishte vet?m nj? gjendja e grumbullimit, por ata m?suan t? sillnin ajrin n? nj? gjendje t? l?ngshme tashm? n? fillim t? shekullit t? kaluar. Kjo u b? duke p?rdorur nj? makin? Linde, pjes?t kryesore t? s? cil?s ishin nj? kompresor (nj? motor elektrik i pajisur me pomp?) dhe nj? shk?mbyes nxeht?sie, t? paraqitur n? form?n e dy tubave t? mb?shtjell?, nj?ri prej t? cil?ve kalonte brenda tjetrit. Komponenti i tret? i dizajnit ishte nj? termos, brenda tij ishin t? mbuluara pjes?t e makin?s materialet termoizoluese p?r t? parandaluar hyrjen n? gazin e ngrohjes nga jasht?. Tubi i brendsh?m i vendosur af?r qaf?s p?rfundonte me nj? mbytje.

Puna me gaz

Teknologjia p?r prodhimin e ajrit t? l?ngsh?m ?sht? mjaft e thjesht?. S? pari, p?rzierja e gazrave pastrohet nga pluhuri, grimcat e ujit dhe dioksidi i karbonit. Ekziston nj? komponent tjet?r i r?nd?sish?m, pa t? cilin nuk do t? jet? e mundur t? prodhohet ajri i l?ngsh?m - presioni. P?rdorimi i nj? kompresori deri n? 200-250 atmosfera, duke e ftohur nj?koh?sisht me uj?. M? pas, ajri kalon n?p?r shk?mbyesin e par? t? nxeht?sis?, pas s? cil?s ndahet n? dy rryma, m? e madhja prej t? cilave shkon n? zgjerues. Ky term i referohet nj? makine pistoni q? funksionon duke zgjeruar gazin. Ai e shnd?rron energjin? potenciale n? energji mekanike dhe gazi ftohet sepse funksionon.

Turboekspander

Megjith? thjesht?sin? e tij t? dukshme, p?rdorimi i nj? zgjeruesi ?sht? i pamundur n? shkall? industriale. Gazi i marr? nga mbytja p?rmes nj? tubi t? holl? rezulton t? jet? shum? i shtrenjt?, prodhimi i tij ?sht? i pamjaftuesh?m efikas dhe konsumon energji, dhe p?r k?t? arsye i papranuesh?m p?r industrin?. N? fillim t? shekullit t? kaluar, u ngrit nj? pyetje p?r thjeshtimin e shkrirjes s? gize, dhe p?r k?t? q?llim, u parashtrua nj? propozim p?r t? b?r? nj? ventilator nga ajri me nj? p?rmbajtje t? lart? oksigjeni. K?shtu lindi pyetja p?r prodhimin industrial t? k?tij t? fundit.

Zgjeruesi i pistonit bllokohet shpejt me akull uji, k?shtu q? ajri duhet t? thahet s? pari, gj? q? e b?n procesin m? t? v?shtir? dhe m? t? shtrenjt?. Zhvillimi i nj? turbo-zgjerues, i cili p?rdor nj? turbin? n? vend t? nj? pistoni, ndihmoi n? zgjidhjen e problemit. M? von?, turbozgjeruesit gjet?n aplikim n? procesin e prodhimit t? gazrave t? tjer?.

Aplikacion

Vet? ajri i l?ngsh?m nuk p?rdoret askund; ai ?sht? nj? produkt i nd?rmjet?m n? prodhimin e gazrave t? past?r.

Parimi i izolimit t? p?rb?r?sve bazohet n? ndryshimin n? vlimin e p?rb?r?sve t? p?rzierjes: oksigjeni vlon n? -183° dhe azoti n? -196°. Temperatura e ajrit t? l?ngsh?m ?sht? n?n dyqind grad?, dhe duke e ngrohur at?, mund t? b?het ndarja.

Kur ajri i l?ngsh?m fillon t? avulloj? ngadal?, azoti avullohet s? pari dhe pasi pjesa m? e madhe e tij tashm? ?sht? avulluar, oksigjeni vlon n? nj? temperatur? prej -183°. Fakti ?sht? se p?r sa koh? q? azoti mbetet n? p?rzierje, ai nuk mund t? vazhdoj? t? nxehet, edhe n?se p?rdoret ngrohje shtes?, por sapo shumica e azotit t? jet? avulluar, p?rzierja do t? arrij? shpejt n? pik?n e vlimit t? pjes?s tjet?r. e p?rzierjes, dometh?n? oksigjenit.

Pastrimi

Megjithat?, n? k?t? m?nyr? ?sht? e pamundur t? sigurohet oksigjen dhe azot i past?r n? nj? operacion. Ajri n? gjendje t? l?ngshme n? faz?n e par? t? distilimit p?rmban rreth 78% azot dhe 21% oksigjen, megjithat?, sa m? tej t? shkoj? procesi dhe sa m? pak azot t? mbetet n? l?ng, aq m? shum? oksigjen do t? avulloj? s? bashku me t?. Kur p?rqendrimi i azotit n? l?ng bie n? 50%, p?rmbajtja e oksigjenit n? avull rritet n? 20%. Prandaj, gazrat e avulluara kondensohen p?rs?ri dhe distilohen p?r her? t? dyt?. Sa m? shum? distilime t? ket? pasur, aq m? t? pastra do t? jen? produktet q? rezultojn?.

N? industri

K?to jan? dy procese t? kund?rta. Me t? par?n, l?ngu duhet t? shpenzoj? nxeht?si, dhe me t? dyt?n, nxeht?sia do t? lirohet. N?se nuk ka humbje t? nxeht?sis?, at?her? nxeht?sia e ?liruar dhe e konsumuar gjat? k?tyre proceseve ?sht? e barabart?. K?shtu, v?llimi i oksigjenit t? kondensuar do t? jet? pothuajse i barabart? me v?llimin e azotit t? avulluar. Ky proces quhet korrigjimi. P?rzierja e dy gazeve t? formuara p?r shkak t? avullimit t? ajrit t? l?ngsh?m kalon p?rs?ri n?p?r t?, dhe nj? pjes? e oksigjenit kalon n? kondensat, duke l?shuar nxeht?si, p?r shkak t? s? cil?s nj? pjes? e azotit avullohet. Procesi p?rs?ritet shum? her?.

Prodhimi industrial dhe i oksigjenit ndodh n? t? ashtuquajturat kolona distilimi.

Kur ekspozohen ndaj oksigjenit t? l?ngsh?m, shum? materiale b?hen t? brisht?. P?rve? k?saj, ?sht? nj? agjent oksidues shum? i fuqish?m, prandaj, pasi t? jet? futur n? t?, ??shtje organike djeg, duke l?shuar shum? nxeht?si. Kur ngopen me oksigjen t? l?ngsh?m, disa nga k?to substanca fitojn? veti shp?rthyese t? pakontrollueshme. Kjo sjellje ?sht? tipike p?r produktet e naft?s, t? cilat p?rfshijn? asfaltin e zakonsh?m.

Kompania angleze Highview Power Storage, e cila po zhvillon sisteme t? ndryshme t? ruajtjes s? energjis? p?r sh?rbimet komunale, s? fundmi ka marr? fonde p?r k?rkime n? vetit? e ruajtjes s? ajrit t? l?ngsh?m n? shum?n prej tet?mb?dhjet? milion? dollar? amerikan?.

Termi "aj?r i l?ngsh?m" duhet t? kuptohet si ajri atmosferik i ftohur n? temperatur?n e l?ng?zimit t? tij. Kur nxehet dhe gjendja e grumbullimit ndryshon, ajri i l?ngsh?m karakterizohet nga aft?sia e tij p?r t? rritur ndjesh?m v?llimet e tij t? z?na, gj? q? e b?n at? nj? material potencialisht premtues p?r ruajtjen e energjis?.

Problemi kryesor me burimet m? t? zakonshme energji alternative?sht? mosp?rputhja e tyre, pra n? nj? periudh? arbitrare kohore gjenerimi i tyre energji elektrike ndryshon n? m?nyr? dinamike n? nj? gam? t? gjer?, dhe gjithashtu mund t? mungoj? plot?sisht. N? nivelin aktual Shum? shkenc?tar? shohin zhvillimet teknologjike zgjidhje efektive probleme n? rezervimin e energjis? s? tep?rt gjat? periudhave t? prodhimit t? lart? t? energjis?, n? m?nyr? q? t? mbulohen boshll?qet q? lindin gjat? koh?s s? nd?rprerjes. Sistemet tradicionale t? ruajtjes s? energjis? elektrike p?rfshijn? p?rdorimin e paketave t? baterive, por Highview Power Storage ka zhvilluar nj? qasje alternative - ruajtjen e energjis? elektrike n? form?n e ajrit t? l?ngsh?m, i cili m? pas mund t? ruhet n? kushte vakum n? rezervuar? t? ?do v?llimi derisa t? k?rkohet.

Sipas p?rfaq?suesve t? kompanis?, koncepti i propozuar ?sht? efektiv, i thjesht? dhe i lir?. Gjat? rritjen e efikasitetit termocentrali, sasia e tep?rt e energjis? elektrike t? prodhuar shpenzohet p?r t?rheqjen e ajrit atmosferik nga mjedisi, pas s? cil?s pastrohet nga avujt e ujit dhe dioksidi i karbonit. Pas operacionit t? pastrimit, p?rzierja e ajrit ftohet n? nj? temperatur? prej minus nj?qind e n?nt?dhjet? grad? Celsius, si rezultat i s? cil?s ajo ndryshon gjendjen e grumbullimit n? l?ng. N?se ?sht? e nevojshme, l?ngu mund t? nxehet me aj?r t? ngroht?, si rezultat i t? cilit do t? ndodh? nj? zgjerim i konsideruesh?m, duke krijuar presioni i tep?rt, e cila nga ana tjet?r do t? rrotulloj? turbin?n duke gjeneruar energji elektrike. Sipas informacioneve zyrtare, efikasiteti i k?saj metode t? ruajtjes s? energjis? elektrike ?sht? rreth pes?dhjet? deri n? gjasht?dhjet? p?r qind. K?shtu, pothuajse gjysma e energjis? s? prodhuar nga termocentrali do t? shpenzohet ekskluzivisht p?r ruajtjen e tij. Kjo shif?r v?shtir? se mund t? quhet di?ka e jasht?zakonshme, sepse efikasiteti i ruajtjes s? energjis? me bateri moderne arrin n?nt?dhjet? p?r qind. Megjithat?, p?rdorimi i ajrit t? l?ngsh?m p?r ruajtjen e energjis? ka p?rpar?si t? konsiderueshme. Para s? gjithash, energjia q? rezulton mund t? ruhet p?r periudha t? gjata kohore pa humbje, nd?rsa tradicionale baterit? e rikarikueshme kan? nj? jet? t? kufizuar sh?rbimi dhe ruajtje afatgjat? n? to energjia shoq?rohet me humbje t? konsiderueshme. Vlen gjithashtu t? theksohet se nj? ruajtje e till? e energjis? elektrike nuk krijon rreziqe shtes? p?r mjedisin, nd?rsa ruajtja e grupeve t? baterive kimike shoq?rohet me rreziqe t? caktuara.

P?r t? qen? t? drejt?, vlen t? p?rmendet se Highview Power Storage ?sht? larg nga e vetmja kompani q? kryen k?rkime shkencore n? fush?n e ruajtjes s? energjis? duke p?rdorur aj?r t? l?ngsh?m. Punime t? ngjashme specialist? nga LightSail nga Berkeley, kompania e New Hampshire SustainX dhe t? tjer? jan? t? z?n?. P?rve? k?saj, gjigandi i inxhinieris? mekanike Ricardo po kryen zhvillime n? shkall? t? gjer?, q?llimi kryesor i t? cilave ?sht? p?rdorimi i gazit t? l?ngsh?m si l?nd? djeg?se p?r makinat.(odnaknopka)

?do gaz mund t? shnd?rrohet n? l?ng me ngjeshje t? thjesht?, p?r sa koh? q? temperatura e tij ?sht? n?n temperatur?n kritike. Prandaj, ndarja e substancave n? l?ngje dhe gazra ?sht? kryesisht arbitrare. Ato substanca q? ne jemi m?suar t'i konsiderojm? si gaze thjesht kan? temperatura shum? t? ul?ta kritike dhe p?r k?t? arsye nuk mund t? jen? n? gjendje t? l?ng?t n? nj? temperatur? af?r temperatur?s s? dhom?s. P?rkundrazi, substancat q? ne i klasifikojm? si l?ngje kan? temperatura t? larta kritike.
Gazi i par? (amoniaku) u shnd?rrua n? l?ng tashm? n? vitin 1799. Sukseset e m?tejshme n? l?ng?zimin e gazeve lidhen me emrin e fizikanit anglez M. Faraday (1791-1867), i cili i l?ng?zoi gazrat duke i ftohur dhe ngjeshur nj?koh?sisht.
Nga gjysma e dyt? e shekullit t? 19-t?. Nga t? gjith? gazrat e njohur n? at? koh?, vet?m gjasht? mbet?n t? pashnd?rruara n? l?ng: hidrogjeni, oksigjeni, azoti, oksidi i azotit, monoksidi i karbonit dhe metani - ata quheshin gazra t? p?rhersh?m. L?ng?zimi i k?tyre gazrave u vonua edhe p?r nj? ?erek shekulli, sepse teknologjia p?r uljen e temperatur?s ishte zhvilluar dob?t dhe ato nuk mund t? ftoheshin n?n temperatur?n kritike. Kur fizikan?t m?suan t? merrnin temperatura t? rendit 1 K, ata arrit?n t? konvertonin t? gjith? gazrat, p?rfshir? heliumin, jo vet?m n? nj? l?ng, por edhe n? nj? gjendje t? ngurt?.
Impiantet e l?ng?zimit t? gazit
Ka shum? lloje makinerish p?r prodhimin e gazrave t? l?ngsh?m, n? ve?anti t? ajrit t? l?ngsh?m. N? instalimet moderne industriale, ftohja e konsiderueshme arrihet duke zgjeruar gazin n? kushte termoizolimi (zgjerimi adiabatik).
Makinat e tilla quhen zgjerues. Gazi n? zgjerim funksionon duke l?vizur nj? piston (zgjerues pistoni) ose duke rrotulluar nj? turbin? (zgjerues turbine) duke p?rdorur energjin? e tij t? brendshme dhe p?r k?t? arsye ftohet.
Turbozgjeruesit me presion t? ul?t me performanc? t? lart? u zhvilluan nga Akademiku P. L. Kapitsa. Q? nga vitet '50, t? gjitha instalimet e m?dha n? bot? p?r l?ng?zimin e ajrit kan? funksionuar sipas skem?s Kapitsa.
Kapitsa Petr Leonidovich (1894-1984) - fizikan i famsh?m sovjetik; Laureat i ?mimit Nobel; student i E. Rutherford.
Kapitsa zbuloi superfluiditetin e heliumit t? l?ngsh?m dhe zhvilloi metoda t? reja industriale p?r l?ng?zimin e gazrave. Puna e Kapitsa-s p?r krijimin e fushave magnetike super t? forta dhe gjenerator?ve elektronik? me fuqi t? lart? ka nj? r?nd?si t? madhe.
Figura 6.14 tregon nj? diagram t? thjeshtuar t? nj? zgjeruesi pistoni. Ajri atmosferik hyn n? kompresorin 1, ku ngjeshet n? nj? presion prej disa dhjet?ra atmosferash. Ajri i ngrohur gjat? kompresimit ftohet n? shk?mbyesin e nxeht?sis? 2 uj? t? rrjedhsh?m dhe futet n? cilindrin e zgjeruesit 3. K?tu, duke u zgjeruar, funksionon duke shtyr? pistonin dhe ftohet aq shum? sa kondensohet n? l?ng. Ajri i l?ngsh?m hyn n? en?n 4.
Ajri

Pika e vlimit t? ajrit t? l?ngsh?m ?sht? shum? e ul?t. N? presionin atmosferik ?sht? -193 °C. Prandaj, ajri i l?ngsh?m n? nj? en? t? hapur, kur presioni i avullit t? tij ?sht? i barabart? me presionin atmosferik, vlon. Meqen?se trupat p?rreth jan? shum? m? t? ngroht?, rrjedha e nxeht?sis? n? ajrin e l?ngsh?m, n?se do t? ruhej n? en? t? zakonshme, do t? ishte aq dometh?n?se sa n? nj? koh? shum? t? shkurt?r i gjith? ajri i l?ngsh?m do t? avullonte.
Ruajtja e gazeve t? l?ng?ta

Oriz. 6.15
P?r t? mbajtur ajrin n? gjendje t? l?ngshme, ?sht? e nevojshme t? parandaloni shk?mbimin e nxeht?sis? s? tij me mjedisin. P?r k?t? q?llim, ajri i l?ngsh?m (dhe gazrat e tjer? t? l?ngsh?m) vendoset n? en? speciale t? quajtura balonat Dewar. Nj? balon? Dewar ?sht? projektuar n? t? nj?jt?n m?nyr? si nj? termos i rregullt. Ka mure t? dyfishta xhami, nga hap?sira nd?rmjet t? cilave pompohet ajri (Fig. 6.15). Kjo zvog?lon p?r?ueshm?rin? termike t? anijes. Muri i brendsh?m ?sht? b?r? me shk?lqim (i argjendt?) p?r t? reduktuar ngrohjen nga rrezatimi. En?t Dewar kan? nj? qaf? t? ngusht?; kur gazrat e l?ngsh?m ruhen n? to, ato lihen t? hapura n? m?nyr? q? gazi q? p?rmbahet n? en? t? ket? mund?sin? t? avulloj? gradualisht. P?r shkak t? humbjes s? nxeht?sis? p?rmes avullimit, gazi i l?ngsh?m mbetet i ftoht? gjat? gjith? koh?s. N? nj? balon? t? mir? Dewar, ajri i l?ngsh?m mund t? ruhet p?r disa jav?.
Aplikimi i gazrave t? l?ngsh?m
L?ng?zimi i gazeve ka r?nd?si teknike dhe shkencore. L?ng?zimi i ajrit p?rdoret n? teknologji p?r t? ndar? ajrin n? pjes?t p?rb?r?se t? tij. Metoda bazohet n? faktin se gazrat e ndrysh?m q? p?rb?jn? ajrin vlojn? n? temperatura t? ndryshme. Heliumi, neoni, azoti dhe argoni kan? pikat m? t? ul?ta t? vlimit. Oksigjeni ka nj? pik? vlimi pak m? t? lart? se argoni. Prandaj, heliumi, neoni, azoti avullohen s? pari, dhe m? pas argoni dhe oksigjeni.
Gazrat e l?ngsh?m p?rdoren gjer?sisht n? teknologji. Azoti p?rdoret p?r t? prodhuar amoniak dhe krip?ra t? azotit q? p?rdoren n? bujq?si p?r t? fekonduar tok?n. Argoni, neoni dhe gaze t? tjera inerte p?rdoren p?r t? mbushur llambat elektrike inkandeshente, si dhe llambat me drit? gazi. Oksigjeni ka p?rdorimin m? t? madh. Kur p?rzihet me acetilen ose hidrogjen, prodhon nj? flak? me temperatur? shum? t? lart? q? p?rdoret p?r prerjen dhe saldimin e metaleve. Injektimi i oksigjenit (shp?rthimi i oksigjenit) p?rshpejton proceset metalurgjike. Oksigjeni i d?rguar nga farmacit? n? jast?k leht?son vuajtjet e pacient?ve. Ve?an?risht i r?nd?sish?m ?sht? p?rdorimi i oksigjenit t? l?ngsh?m si oksidues p?r motor?t e raketave hap?sinore. Motor?t e mjetit l?shues q? ngrit?n kozmonautin e par? Yu. A. Gagarin n? hap?sir? funksionuan me oksigjen t? l?ngsh?m.
Hidrogjeni i l?ngsh?m p?rdoret si l?nd? djeg?se n? raketa hap?sinore. P?r shembull, furnizimi me karburant i raket?s amerikane Saturn 5 k?rkon 90 ton hidrogjen t? l?ngsh?m. Gazrat q? p?rdoren n? industri, mjek?si etj transportohen m? leht? kur jan? n? gjendje t? l?ngshme, pasi i nj?jti v?llim p?rmban sasi e madhe substancave. Kjo ?sht? m?nyra se si dioksidi i karbonit i l?ngsh?m shp?rndahet n? cilindra ?eliku n? fabrikat e ujit t? gazuar.
Amoniaku i l?ngsh?m p?rdoret gjer?sisht n? frigorifer? - magazina t? m?dha ku ruhen ushqimet q? prishen. Ftohja q? ndodh gjat? avullimit t? gazrave t? l?ngsh?m p?rdoret n? frigorifer? kur transportohen produkte q? prishen.
Vlera e l?ng?zimit t? gazit p?r k?rkimin shkencor
Shnd?rrimi i t? gjitha gazeve n? nj? gjendje t? l?ngshme konfirmoi edhe nj? her? unitetin n? struktur?n e substancave. Ai tregoi se gjendja e nj? l?nde varet nga temperatura dhe presioni i saj dhe nuk p?rcaktohet nj? her? e p?rgjithmon? p?r nj? trup t? caktuar.
Nga ana tjet?r, temperaturat e ul?ta t? arritura gjat? l?ng?zimit t? gazeve zgjeruan gjer?sisht kufijt? e k?rkimit shkencor dhe b?n? t? mundur zbulimin e ndryshimeve n? shum? veti t? substancave n? temperatura ekstreme. temperaturat e ul?ta. Trupat elastik? t? b?r? prej gome b?hen t? brisht? n? k?to temperatura, si xhami. Nj? cop? gome, pasi ftohet n? aj?r t? l?ngsh?m, thyhet leht?sisht dhe nj? top gome thyhet pas goditjes. M?rkuri dhe zinku b?hen t? lakuesh?m n? temperatura t? ul?ta dhe plumbi, nj? metal plastik, b?het elastik, si ?eliku. Nj? zile e b?r? nga unaza plumbi. Shum? substanca (alkooli, l?vozhga e vez?s etj) pasi i ndri?ojn? me drit? t? bardh?, krijojn? rrezatimin e tyre ngjyra t? ndryshme(kryesisht jeshile-verdhe).
N? temperatura t? ul?ta, intensiteti i l?vizjes termike ulet ndjesh?m, k?shtu q? b?het e mundur t? v?zhgohen nj? s?r? fenomenesh q? fshihen n? temperatura m? t? larta. temperaturat e larta l?vizja termike e molekulave.
N? temperatura af?r zero absolute, vetit? elektrike t? disa metaleve dhe lidhjeve ndryshojn? shum?: rezistenca e tyre rryme elektrike b?het e barabart? me zero. Ky fenomen, i quajtur superp?r?ueshm?ri, u zbulua nga G. Kamerlingh Onnes n? vitin 1911. N? nj? temperatur? prej 2,2 K, viskoziteti zhduket n? heliumin e l?ngsh?m, d.m.th. fiton vetin? e superfluiditetit. Superfluiditeti u zbulua nga P. JI. Kapitsa n? vitin 1938
Gazrat si azoti, oksigjeni, hidrogjeni, heliumi mund t? jen? n? gjendje t? l?ng?t vet?m n? temperatura shum? t? ul?ta. N? temperatura t? tilla ato gjenden veti t? ve?anta substanca q? maskohen n? kushte normale nga l?vizja termike e molekulave. K?to veti p?rdoren si n? shkenc? ashtu edhe n? teknologji.