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【科學講堂】液態氮「冷冰冰」走入生活

2017-03-15

醫療飲食維修常用 降溫凍結物體

大氣中有78%的氮氣。1883年,兩名波蘭科學家把空氣透過壓縮及降到近-200℃極低溫,變成液態,再把液態空氣分餾。分餾過程中,液態空氣會被加熱,到了氮的沸點-195.79℃,無色透明的液態氮會變成氣體,而其他物質如氧仍然維持液態,把氣態氮收集,再重新冷卻,就得到純粹的液態氮。

五種應用例子

液態氮有很多生活上的應用,以下為一些常見例子:

一、冷凍療法

在冷凍療法中,液態氮用於去除外觀不雅或潛在的惡性皮膚損傷,例如疣及光化性角化病。光化性角化病是一種因為長期日光照射或受輻射刺激而成的表皮角化過度的疾病,避免惡化成癌,需及早以冷凍療法治療。

二、儲存細胞

液態氮可以冷凍方式儲存細胞,冷凍方式是指-200℃,這些細胞包括血液、生殖細胞(精子及卵子)、來自手術切除的組織,甚至動物遺傳基因。它們離開母體後,若不以冷凍方式儲存,就會因為某些細菌可以於-100℃活動而變壞。

三、保鮮食品

需要把凍肉運送到其他地方,同時又希望保持食物新鮮,就要使用液態氮,把食物冷凍保存。

四、冷卻機械

大型的機械器材,會因不斷摩擦或電子活動而生熱,太過高溫會使機器的功能下降,故此液態氮冷卻系統在這些機器中扮演重要的角色。有些巨型的天文望遠鏡,又或天文學相機,就有液態氮不斷循環流動,幫助降溫。

五、凍結液體

試想想,若想維修一條沒有開關或開關壞了的水管(更壞的情況是油管),液體不斷滲漏,不但浪費,而且阻礙工程人員維修。這種情況下,工人會把水管或油管凍結,讓液體轉成固體,不能流動。

香蕉變槌子打釘入木板

最近筆者拍攝一段趣味科學魔術劇場的短片,可參照以下網址:https://www.youtube.com/watch?v=BY9-mcL6lTU,短片由多個「科學魔術」組成。

第一個魔術與酸鹼度有關,已於「科學講堂」講解其原理。

而第二個魔術,則是筆者把香蕉當槌,以香蕉槌把釘子釘進木板中。

為什麼軟的香蕉可以成為槌子?因為香蕉被放到液態氮中,香蕉內的水分凝固成冰,使香蕉變硬,甚至可當槌用。

如對科學魔術劇場有興趣,請到筆者的fb專頁(見簡介)的相關影片中like或留言,讓短片變成真正的科學魔術劇場。 ■吳俊熙博士

作者簡介:畢業於加州大學洛杉磯分校(UCLA),曾任教於加州的州立大學及香港大學,現於洛杉磯Pierce College化學系任助理教授。讀者可通過www.facebook.com/drbennyng聯繫作者。

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