Nestemäinen happi (LC, zhO 2 , LOX [1] ) on vaaleansininen neste , joka kuuluu vahvoihin paramagneeteihin . Se on yksi neljästä hapen aggregaattitilasta . Nestemäisen hapen tiheys on 1,141 g/cm³ (kiehumispisteessään) ja se on kohtalaisen kryogeeninen jäätymispisteen ollessa 50,5 K (−222,65 °C) ja kiehumispisteen ollessa 90,188 K (−182,96 °C).
Nestemäistä happea käytetään aktiivisesti avaruus- ja kaasuteollisuudessa , sukellusveneiden toiminnassa , ja sitä käytetään laajalti lääketieteessä . Tyypillisesti teollinen tuotanto perustuu ilman jakotislaukseen . Hapen laajenemissuhde vaihdettaessa nestemäisestä aggregaatiotilasta kaasumaiseen tilaan on 860:1 20 °C:ssa, jota käytetään joskus hapensyöttöjärjestelmissä hengittämiseen kaupallisissa ja sotilaslentokoneissa - happi varastoidaan nestemäisessä tilassa pieni tilavuus, ja tarvittaessa se haihtuu muodostaen suuren määrän kaasumaista happea.
Pääasiallinen ja käytännössä ehtymätön nestemäisen hapen lähde on ilmakehän ilma: ilma nesteytetään ja erotetaan sitten hapeksi ja typeksi .
Nestemäinen happi voi erittäin alhaisen lämpötilansa vuoksi aiheuttaa haurautta sen kanssa kosketuksiin joutuvissa materiaaleissa .
Nestemäisen hapen tiheys kasvaa merkittävästi lämpötilan laskeessa, 1140 kg/m % enemmän alijäähtynyttä nestemäistä happea kuin kiehuvaa. Tätä käytettiin ensimmäisen kerran Neuvostoliiton ballistisissa R-9-ohjuksissa.
Selittääkseen nestemäisen hapen paramagneettisten ominaisuuksien poikkeaman Curien laista amerikkalainen fysikaalinen kemisti G. Lewis ehdotti vuonna 1924 tetrahappimolekyyliä (O 4 ). [2] Tähän mennessä Lewisin teoriaa pidetään vain osittain oikeana: tietokonesimulaatiot osoittavat, että vaikka stabiileja O 4 -molekyylejä ei muodostu nestemäisessä hapessa [3] , O 2 -molekyyleillä on itse asiassa taipumus pariutua vastakkaisten spinien kanssa , jotka muodostavat väliaikaisia assosiaatioita O. 2 —O 2 [3] .
Nestemäinen happi on myös erittäin voimakas hapetin : orgaaninen aines palaa nopeasti ympäristössään vapauttaen suuren lämpömäärän . Lisäksi joillakin näistä aineista nestemäisellä hapella kyllästettynä on taipumus räjähtää arvaamattomasti. Tämä on usein öljytuotteiden , mukaan lukien asfaltin , käyttäytyminen .
Nestemäinen happi on laajalti käytetty hapettava komponentti rakettipolttoaineissa , yleensä yhdistettynä kerosiiniin . Hapen käyttö johtuu korkeasta ominaisimpulssista , joka saadaan, kun tätä hapetinta käytetään rakettimoottoreissa . Happi on halvin käytetty ponneainekomponentti. Ensimmäinen käyttö tapahtui saksalaisessa V-2 BR :ssä, myöhemmin amerikkalaisessa Redstone BR:ssä ja Atlas - kantoraketissa sekä Neuvostoliiton R-7 ICBM :ssä . Nestemäistä happea käytettiin laajalti varhaisissa ICBM:issä, mutta näiden ohjusten myöhemmät mallit eivät käyttäneet sitä erittäin alhaisen lämpötilan ja säännöllisen tankkaustarpeen vuoksi hapettimen kiehumisen kompensoimiseksi, mikä vaikeuttaa nopeaa laukaisua. Monet nykyaikaiset LRE :t käyttävät LC:tä hapettimena, kuten RD-180 , RS-25 .
Nestemäistä happea käytettiin myös aktiivisesti " Oxyliquite " -räjähteiden valmistuksessa , jotka ovat huokoisia orgaanisia materiaaleja, jotka on kyllästetty nestemäisellä hapella. Nyt sitä käytetään kuitenkin harvoin kiinteistöjen epävakauden ja lukuisten tapaturmien ja onnettomuuksien vuoksi.
Nestemäistä happea sisältävien järjestelmien tiivistemateriaalina käytetään materiaaleja, jotka eivät menetä elastisuutta alhaisissa lämpötiloissa: paroniittia , fluorimuoveja , hehkutettua kuparia ja alumiinia.
Suurten nestemäisten happimäärien varastointi ja kuljetus suoritetaan ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa säiliöissä, joiden tilavuus on useita kymmeniä - 1500 m³ ja joissa on lämpöeristys, sekä Dewar-aluksissa . Lämpöeristeen ulompi suojakuori voidaan valmistaa myös hiiliteräksestä. Myös kuljetussäiliöiden säiliöt on valmistettu AMts-seoksesta. Tyhjiöjauhe- tai seula-tyhjiölämpöeristeen käyttö mahdollistaa kiehuvan hapen päivittäisen hävikin pienentämisen tasolle 0,1–0,5 % (säiliön koosta riippuen) ja alijäähdytetyn lämpötilan nousun nopeuden. 0,4-0,5 K päivässä.
Kiehuvan hapen kuljetus tapahtuu avoimella kaasupurkausventtiilillä ja alijäähdytetty happi suljetulla venttiilillä, paineensäädöllä vähintään 2 kertaa päivässä; kun paine nousee yli 0,02 MPa (g), venttiili avautuu.
Nestemäisen typen alempi kiehumispiste on 77 K (−196 °C) ja nestemäistä typpeä sisältävät laitteet voivat kondensoida happea ilmasta: kun suurin osa typestä haihtuu tällaisesta laitteesta, on olemassa vaara, että nestemäinen happijäännös reagoi voimakkaasti orgaanisten aineiden kanssa. Toisaalta nestemäinen typpi tai nestemäinen ilma voi kyllästyä nestemäisellä hapella, jos se jätetään ulkoilmaan - ilmakehän happi liukenee siihen, kun taas typpi haihtuu nopeammin.