Durant 3 cursos l’alumnat de 4t d’ESO ens ha fet gaudir amb els experiments que han de pensar, assajar a casa i mostrar a classe des de primer fins a tercer. A quart ja no fem Broggiciència, invertim els papers. Des de l’Institut el Departament de Ciències experimentals volem que gaudeixin d’un taller de ciència experimental molt especial, el del nitrogen líquid. Un any més el professor emèrit Antoni Valls ens ha fet gaudir amb aquest taller. Us compartim algunes de les fotos, però abans, una pinzellada per saber alguna cosa més del nitrogen líquid.
El nitrogen elemental en condicions normals (1atm i 20ºC) és un gas diatòmic incolor, inodor, insípid i majoritàriament inert, que constitueix el 78’09% del volum de l’atmosfera terrestre (sí, l’aire que respirem només té un 20’9% d’oxigen!). El nitrogen fou descobert pel metge escocès Daniel Rutherford l’any 1772 (Compte! No és l’Ernest Rutherford del model atòmic!).
El nitrogen líquid és nitrogen en estat líquid a una temperatura igual o menor que el seu temperatura d’ebullició, que és de -195,8 °C a una pressió d’una atmosfera. El nitrogen líquid és incolor i inodor. La seva densitat al punt triple és de 0,707 g/ml. El nitrogen líquid és una font de fàcil transport i compacta de gas nitrogen sense pressurització. Es produeix industrialment en grans quantitats per destil·lació fraccionada de l’aire líquid. S’ha de manipular amb cura, pel fet que és un gas inert (desplaça l’oxigen) i per la seva baixa temperatura que si no es segueixen les indicacions pot produir cremades per fred es a causa de la seva gèlida temperatura (hem dit 195’8ºC negatius!)-
Tenint en compte aquestes indicacions, tot l’alumnat de 4t d’ESO va poder apreciar l’intangible nitrogen líquid, sucar-hi galetes, congelar i trencar en mil bocins una clavell, hem congelat alcohol de 96º i hem “fregit” ous. Hem vist com un globus inflat es quedava aixafat perquè el refredament de l’aire que tenia dins en feia disminuir el volum. No és perquè es desinfli.
Quan el tornes a deixar sobre la taula, torna a inflar-se fins la mida anterior. Ho podeu veure a molts vídeos penjats a la xarxa com aquest.
A banda de les sorpreses del taller, són moltes les aplicacions del nitrogen líquid. Com té la capacitat per mantenir temperatures molt per sota del punt de congelació de l’aigua, fa que sigui molt útil en una àmplia gamma d’aplicacions:
- En construcció pel segellat de vies d’aigua en la construcció de túnels sota l’aigua o nivell freàtic del terreny, aplicant amb llances a l’interior de les fissures per on penetra l’aigua, el nitrogen líquid la congela taponant així la via i donant temps a aplicar cues o altres materials segellants. També per congelar l’aigua de les canonades en absència de vàlvula de pas.
- En biologia i medicina: per a la conservació de mostres biològiques, per procurar una congelació ràpida que eviti el dany d’estructures microscòpiques (p. ex.: sang, esperma, òuls). També per emmagatzemar cèl·lules de mostra en un laboratori, o per preservar mostres de teixit d’extirpacions quirúrgiques per a futurs estudis.
- En criogènia i en crioteràpia per a l’eliminació de berrugues o d’hemorroides.
- En alimentació per a la congelació i transport d’aliments, i en la en la preparació d’aliments, com per fer gelat.
- En astronomia com a refrigerant per a les càmeres CCD.