Linde módszere a folyékony levegő előállítására

Régóta ismeretes, hogy némely gáz, pl. a szénsav, nyomással cseppfolyóssá tehető; azokat a gázokat azonban, melyeket bennünket mint levegő környeznek, t. i. az oxigént és a nitrogént, még egy-két évtized előtt permanens gázoknak, azaz olyanoknak ismertük, melyeket nyomással nem lehet cseppfolyóssá tenni.

 

Natterer Bécsben 2790 atmoszféra óriási nyomásnak tette ki a levegőt, a nélkül, hogy folyóssá vált volna. Később azután Andrews kimutatta, hogy minden gázra vonatkozólag van a hőmérsékletnek olyan felső határa, melynél kisebb hőfokra kell az illető gázt juttatni, hogy folyósítható legyen. Ez az illető gáznak *kritikus hőfoka*. A szénsavnak pl. +31 fok C. a kritikus hőmérséklete, 31foknál hidegebb szénsavat tehát nyomással folyósíthatunk, 31 fokon felüli szénsav azonban sem nyomással, sem térfogatkisebbítéssel nem tehető cseppfolyóssá.

 

A levegőnek kritikus hőfoka azonban nagyon alacsony, t. i. -140 fok. Ha tehát levegőt akarunk folyósítani, azt előbb ily rendkívülien le kell hüteni; csak akkor sikerül azt 39 atmoszféra nyomással folyóssá tenni. Ha azonban a hőmérséklet -191 fok, akkor már a közönséges, egy atomszférás légnyomás is cseppfolyós állapotban hagyja a levegőt. Majdnem egyszerre, t. i. 1877 deczemberben sikerült függetlenül Cailletet L. fizikusnak Párizsban és Pictet R.-nak Genfben az úgynevezett permanens gázokat, köztök a levegőt is, egymásutáni körfolyamatokkal folyósítani.

 

A szükséges igen alacsony hőfok elérése czéljából a nevezett fizikusok onnan indultak ki, hogy először oly gázokat folyósítottak nyomás útján, melyek kritikus hőfokát a szokásos eszközökkel el lehetett érni. Ha már most e folyósított gázokat alacsony nyomásnál elpárologtatták, oly alacsony hőfokra hütötték a környezetet, hogy ennél a hőfoknál mélyebben fekvő kritikus hőmérsékletű gázt is lehetett folyósítani. Ezen az úton fokozatopsan a megkívánt - 140 fokig szálltak le, mely hőfoknál aztán végre a levegő is folyóssá vált. Ilyen gázfolyósító készüléket, többszörös körfolyamatokkal, Pictet az 1896-iki genfi országos kiállításon működésben mutatott be.

 

Az első gép a Pictet-féle keverékkel, mely kénessav-anhidrid és szénsav-anhidridből áll, -100 fok, egész -110 foknyi hideget idéz elő. A második gép aztán nitrogén-protoxidot folyósít, mi által -160 fok áll elő. A harmadik készülék végül a levegőt folyósítja. Linde müncheni tanárnak nagy érdeme már most abban van, hogy az ellenáramlat elvének alkalmazásával ezeket az alacsony hőmérsékleteket, és így a levegő folyósítását is nagyon egyszerű készülékekkel egyetlen folytonos körfolyamattal gyorsan létesíti és a folyós levegőt nagy mennyiségben állítja elő.

 

Az ábra a Linde-féle készülék vázlata. Kompresszorban atmoszferikus levegőt szivatunk be és körülbelül 175 atmoszféra nyomással sűrítjük. Ekkor a levegő fölmelegszik. Ezt a magas feszültségű meleg levegőt ugyanezen nyomással hütőbe vezetjük és ott a hütővíznek normális hőmérsékletére hütjük le. A magas feszültségű, most már lehűtött levegő az ellenáram-készülék középső csövén egy szabályozó szelep felé áramlik. Itt a levegő kitágul, miáltal nyomása kisebbedik és egyidejűleg lehül, mert az ismert törvény szerint a gázok kitágulásakor a külső munka végzésére hő használtatik fel, a miből következik, hogy a táguló levegő hőfoka leszáll.

 

A hideg, kitágult, alacsony nyomású és alacsony hőfokú levegőt az ellenáram-készülék külső csövében lefelé vezetjük és ismét a kompresszorba szivatjuk és hosszabb ideig állandóan ennek a körfolyamatnak vetjük alá. Az ellenáram-készülék középső csöve azonban hővezető fémból való. Az ezen középső csőben lefelé haladó légáramlat a csőfalak hővezetése folytán tartósan ki van téve a külső csőben felfelé haladó melegebb légáram hőmérsékletének, úgy hogy végre a -140 fokot elérjük. Ennek bekövetkeztével azután megkezdődik a levegő folyósodása és a folyékony levegőt gyűjtő edényben felfoghatjuk és [egy] csapon leereszthetjük.

 

Ilyen légfolyósító berendezést először a nürnbergi második bajor országos kiállításon 1896-ban mutattak be nyilvánosan. Maga a folyósított levegő gyengén kékes, tejszerű folyadék. Ez a zavaros színezés a cseppfolyós levegőben levő szilárd szénsavtől ered. Ha folyékony levegőt itatóspapíron át szűrűnk, tiszta, kissé kékes folyadék cseppeg le, a szilárd szénsav pedig, mint hó rakódik le a tölcsérben.

 

A folyékony levegővel leöntött higany a rengeteg lehűtés miatt azonnal ólomszerű tömeggé fagy és éles késsel darabokra metszhető. Még éthert és alkoholt is könnyen megfagyaszthatunk, ha folyékony levegővel öntjük le. A folyékony levegőbe mártott kaucsukcső úgy megdermed, hogy ütésre úgy törik, mint az üveg. Linde szellemes találmányának praktikus következményei ma még nem tekinthetők át; csak egy tényt akarunk kiemelni, mely alighanem már rövid idő multán ipari tekintetben fontossá válik. A folyékony levegőből ugyanis a nitrogén gyorsabban párolog el, mint az oxigén, úgy hogy a folydék állás közben mindig dúsabbá válik oxigénben.

 

Ezt a tényt azon ismerhetjük fel, hogy az eloltott, de még parázs faszilánk újra lángot vet, ha olyan folyós levegő fölé tartjuk, mely már egy ideig állott. A Linde-féle készülék ennélfogva némely módosítással a chemiai iparban tudvalevőleg oly nagy szerepet játszó oxigén gyári előállítására szolgálhat. De még minden praktikus alkalmazást figyelmen kívül hagyva is, Linde találmánya szellemes egyszerűségében a modern technika igen érdekes vívmánya.