液氧
編輯氧——在航空航天、潛艇和天然氣工業中縮寫為 LOx、LOX 或 Lox——是分子氧的液態形式。 它在 1926 年由羅伯特·H·戈達德 (Robert H. Goddard) 發明的xxx枚液體燃料火箭中用作氧化劑,這一應用一直延續至今。
物理性質
編輯液氧呈淡藍色,具有很強的順磁性:它可以懸浮在強大的馬蹄形磁鐵的兩極之間。 液體密度為 1.141 千克/升(1.141 克/毫升),密度略高于液態水,是低溫的,凝固點為 54.36 K(-218.79 °C;-361.82 °F),沸點為 90.19 K(?182.96 °C;?297.33 °F)在 1 bar (15 psi) 下。 氧氣在 1 個標準大氣壓 (100 kPa) 和 20 °C (68 °F) 下的膨脹率為 1:861,正因為如此,它在一些商用和軍用飛機上用作可運輸的呼吸氧氣源。
由于其低溫特性,液氧會導致其接觸的材料變得極脆。 液氧也是一種非常強大的氧化劑:有機材料會在液氧中迅速而劇烈地燃燒。 此外,如果浸泡在液氧中,某些材料(例如煤球、炭黑等)可能會因火源(例如火焰、火花或輕擊的沖擊)而意外爆炸。 包括瀝青在內的石化產品經常表現出這種行為。
四氧分子 (O4) 于 1924 年由吉爾伯特·N·劉易斯 (Gilbert N. Lewis) 首次預測,他提出它是為了解釋液氧為何違反居里定律。 現代計算機模擬表明,雖然液氧中沒有穩定的 O4 分子,但 O2 分子確實傾向于以反平行自旋成對結合,形成瞬態 O4 單元。
液氮在 -196°C (77K) 的沸點低于氧氣的 -183°C (90K),裝有液氮的容器可以從空氣中冷凝氧氣:當大部分氮氣從此類容器中蒸發時 器皿,殘留的液氧有可能與有機材料發生劇烈反應。 反之,液態氮或液態空氣放在露天可以富氧; 大氣中的氧氣溶解在其中,而氮氣優先蒸發。
液氧在常壓沸點下的表面張力為 13.2 dyn/cm。
使用
編輯在商業上,液氧被歸類為工業氣體,廣泛用于工業和醫療目的。 氧氣是在低溫空氣分離設備中通過分餾從空氣中天然存在的氧氣中獲得的。
空軍早就認識到液態氧的戰略重要性,它既可以作為氧化劑,也可以作為醫院和高空飛機飛行所需的氣態氧氣供應。 1985 年,美國空軍啟動了一項在所有主要消耗基地建設自己的制氧設施的計劃。
在火箭推進劑中
液氧是航天器火箭應用中最常見的低溫液體氧化劑推進劑,通常與液氫、煤油或甲烷結合使用。
液氧被用于xxx枚液體燃料火箭。 第二次世界大戰的 V-2 導彈也使用名為 A-Stoff 和 Sauerstoff 的液氧。 在 50 年代的冷戰期間,美國的紅石和阿特拉斯火箭以及蘇聯的 R-7 Semyorka 都使用了液氧。 后來,在 1960 年代和 70 年代,阿波羅土星火箭的上升階段和航天飛機的主發動機都使用了液氧。
2020年,多枚火箭使用液氧:
- 中國太空計劃:長征 5 號及其衍生型長征 6 號、長征 7 號
- 印度空間研究組織:GSLV
- JAXA(日本):H-IIA 和 H3(開發中)
- Roscosmos(俄羅斯):Soyuz-2 和 Angara(開發中)
- ESA(歐盟):阿麗亞娜 5 號和阿麗亞娜 6 號(開發中)
- 韓國航空航天研究院(韓國):KSLV-1 和 KSLV-II
- 美國
歷史
編輯- 到 1845 年,邁克爾·法拉第 (Michael Faraday) 已經設法液化了當時已知存在的大多數氣體。 然而,有六種氣體抵抗了所有液化嘗試,并在當時被稱為xxx性氣體。 它們是氧氣、氫氣、氮氣、一氧化碳、甲烷和一氧化氮。
- 1877 年,法國的 Louis Paul Cailletet 和瑞士的 Raoul Pictet 成功制造出xxx滴液態空氣。
- 1883 年,波蘭教授 Zygmunt Wróblewski 和 Karol Olszewski 制作了
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