Hoe houdt men de temperatuur van een tank waarin vloeibare stikstof zit opgeslagen zo laag?

Antwoord

Beste Jan,

Het principe dat hier gebruikt wordt is dat voor iedere stof waar twee "aggregatietoestanden" in evenwicht aanwezig zijn, de temperatuur gelijk is aan de betrokken overgangstemperatuur. Wat zijn aggregatietoestanden? Klassiek is dat de vaste toestand, vloeistof en gas. Wat wordt bedoeld met overgangstemperatuur? Wel, bijvoorbeeld het smeltpunt of het kookpunt van een stof, dat zijn fysische constanten bij een bepaalde (vaste) luchtdruk, bv. 1 atmosfeer.  Dit principe ken je ongetwijfeld, bv. als je vloeibaar water mengt met ijsblokjes zal als het evenwicht bereikt wordt de temperatuur 0°C blijven zolang vloeibaar water en ijs samen voorkomen. Hetzelfde geldt voor water dat je kookt. Zolang tegelijkertijd vloeibaar water en waterdamp aanwezig zijn is de temperatuur van het water 100°C. Dus in de situatie van vloeibaar stikstof zal zolang vloeibaar stikstof samen voorkomt met stikstof gas de temperatuur van het vloeibaar stikstof op -196°C blijven, nl. het kookpunt van vloeibaar stikstof.

Om langere tijd over vloeibaar stikstof te beschikken moet men ervoor zorgen dat vloeibaar stikstof niet teveel warmte vanuit de omgeving kan opnemen. Om dat te bereiken bewaard men de vloeibare stikstof in een thermosfles die dubbelwandig is waarbij er een vacuüm aanwezig is tussen de wanden en waarbij de binnenkant van de thermosfles spiegelend is. Dit vermijd warmteopname door convectie of door straling en dus wordt op die manier het opwarmen van de vloeibare stikstof sterk vertraagd en kan je dat langere tijd bewaren ook al is dat -196°C. Eigenlijk is dat hetzelfde maar omgekeerd aan wat je doet om warme koffie voor langere tijd te bewaren. Daar laat het gebruik van een thermosfles toe dat de warmteverliezen van de koffie vertraagd worden zodanig dat je in de namiddag nog kan genieten van de koffie gemaakt in de ochtend.

Vriendelijke groeten