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液态氧

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液态(常用缩写LOXLO²表示)是氧气液态状态时的形态。它在航天潜艇和气体工业上有重要应用。液氧为浅蓝色液体,并具有强顺磁性。

简介

O2具有广泛的工业和医学用途。工业上制造液氧的方法是对液态空气进行分馏。液氧的总膨胀比高达860:1,因为这个优点它在现代被广泛应用于工业生产和军事方面。

由于它的低温特性,液氧会使其接触的物质变得非常脆。液氧也是非常强的氧化剂:有机物在液氧中剧烈燃烧。一些物质若被长时间浸入液氧可能会发生爆炸,包括沥青。

在航天工业中,液氧是一种重要的氧化剂,通常与液氢或煤油(二者作为还原剂)搭配使用。一些最早期的弹道导弹采用液氧作为氧化剂,如V2(液氧-酒精)和R-7(液氧-煤油)。在作为推进剂时,液氧能为发动机提供很高的比冲。另外,相对于另一种常见的推进剂组合四氧化二氮-偏二甲肼,液氧的几种搭配形式清洁环保(肼类物质有剧毒)。

早期的洲际弹道导弹也曾采用液氧,但这种配置很快被放弃了,因为液氧难于贮存,必须在发射前注入导弹燃料箱。这导致导弹的反应速度降低,并容易被敌方发现。美国采用了固体火箭发动机来代替使用液氧的液体发动机,而苏联则在其液体导弹中使用了有毒但可贮存的肼类燃料。但由于液氧及其搭配推进剂的清洁高效,运载火箭仍然大量使用液氧作为氧化剂,包括航天飞机的主发动机和阿丽亚娜5号的第一级发动机

在露天爆破中可以采用液氧炸药,但这种做法正逐渐被淘汰,因为液氧炸药存在相当的危险性,容易引发事故。

由于液态氧在常温下挥发很快,这种炸药的寿命很短,一般为1520分钟。因此,必须在使用前临时浸制。二次大战前,由于硝酸盐短缺,这种炸药曾被广泛使用。后来有了合成氨,硝酸盐可以廉价大量供应了,使用液氧炸药就不多了,到了20世纪60年代末已基本上停止使用。

基本特性

气态O2由液态氧经汽化而成,液态氧化学符号O2,呈浅蓝色,沸点为-183℃,冷却到-218.8℃成为雪花状的淡蓝色固体,液氧的密度(在沸点时)为1.14g/cm3。液氧还有一个有趣的性质是可以被磁铁所吸引!它的主要物理性质如下:通常气压(101.325 kPa)下密度1.141 t/m3 1141kg/m3),凝固点50.5 K-222.65 °C),沸点90.188 K-182.96 °C)。

有害因素

火灾危险性

液氧是不可燃的,但它能强烈地助燃,火灾危险性为乙类。它和燃料接触通常也不能自燃,如果两种液体碰在一起,液氧将引起液体燃料的冷却并凝固。凝固的燃料和液氧的混合物对撞击是敏感的,在加压情况下常常转为爆炸。有两种类型的燃烧反应,这取决于氧和燃料的混合比和点火情况:一种是燃料和液氧在混合时没有发生着火,但是这种混合物当点火或受到机械撞击时能发生爆轰;另一种液氧与燃料互相接触之前或接触时燃烧已经开始,着火或燃烧并伴随有反复的爆炸。燃烧反应的强度取决于燃料的性能。

爆炸危险性

所有可燃物质(包括气、液、固)和液氧混合时就呈现爆炸危险性,这种混合物常常由于静电、机械撞击、电火花和其它类似的作用,特别是当混合物被凝固时经常能发生爆炸。

当液氧积存在封闭系统中,而又不能保温,则可能发生压力破坏,当温度升高到-118.4℃而又不增加压力,则液氧不能维持液体状态,若泄压不及时,也会导致物理爆炸。液氧积存在两个阀门之间,可导致管路的猛烈破坏。如果氧气不泄出或压力不适当排除,当冷冻失效时,将导致贮箱的破坏,真空夹套贮箱中的真空失效。如果系统不能受额外负载,则会引起蒸发加速和排空系统破坏。

人员冻伤

由于液氧的沸点极低,为-183℃,当液氧发生跑、冒、滴、漏事故时,一旦液氧喷溅到的人的皮肤上将引起严重的冻伤事故。

氧中毒

空气中氧气约占21%。常压下,当氧的浓度超过40%时,有可能引发氧中毒,吸入40%~60%的氧浓度的混合气体时,会出现胸骨后不适感、轻咳,进而胸闷,胸骨后烧灼感和呼吸困难,咳嗽加剧;严重时发生水肿,甚至出现呼吸窘迫综合症。吸入氧浓度80%以上时,出现面部肌肉抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。长期处于氧分压60kpa~100kpa(相当于氧浓度40%)的环境下,可发生眼损害,严重者可失明。

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