La licuefacción de gases es la conversión física de un gas a un estado líquido ( condensación ). La licuefacción de gases es un proceso complicado que utiliza diversas compresiones y expansiones para conseguir altas presiones y temperaturas muy bajas, utilizando, por ejemplo, turboexpansores .
Los procesos de licuefacción se utilizan con fines científicos, industriales y comerciales. Muchos gases pueden pasar a estado líquido a presión atmosférica normal mediante un simple enfriamiento; algunos, como el dióxido de carbono , también requieren presurización. La licuefacción se utiliza para analizar las propiedades fundamentales de las moléculas de gas (fuerzas intermoleculares), o para el almacenamiento de gases, por ejemplo: GLP , y en refrigeración y aire acondicionado . Allí el gas se licua en el condensador , donde se libera el calor de vaporización , y se evapora en el evaporador , donde se absorbe el calor de vaporización. El amoníaco fue el primer refrigerante de este tipo y todavía se utiliza ampliamente en la refrigeración industrial, pero ha sido reemplazado en gran medida por compuestos derivados del petróleo y halógenos en aplicaciones residenciales y comerciales.
El oxígeno líquido se proporciona a los hospitales para convertirlo en gas para pacientes con problemas respiratorios, y el nitrógeno líquido se utiliza en el campo médico para la criocirugía , los inseminadores para congelar el semen y los científicos de campo y de laboratorio para preservar muestras. El cloro licuado se transporta para su eventual solución en agua, después de lo cual se utiliza para la purificación del agua, el saneamiento de residuos industriales , aguas residuales y piscinas, el blanqueo de pulpa y textiles y la fabricación de tetracloruro de carbono , glicol y muchos otros compuestos orgánicos, así como fosgeno. gas.
La licuefacción de helio ( 4 He ) con el ciclo Hampson-Linde preenfriado le valió el Premio Nobel a Heike Kamerlingh Onnes en 1913. A presión ambiente, el punto de ebullición del helio licuado es 4,22 K (-268,93 °C). Por debajo de 2,17 K el líquido 4 se convierte en superfluido ( Premio Nobel 1978, Pyotr Kapitsa ) y muestra propiedades características como la conducción de calor a través de un segundo sonido , viscosidad nula y el efecto fuente, entre otras.
La licuefacción del aire se utiliza para obtener nitrógeno , oxígeno , argón y otros gases nobles atmosféricos mediante la separación de los componentes del aire mediante destilación fraccionada en una unidad criogénica de separación de aire .
El aire se licua mediante el proceso Linde , en el que el aire se comprime, enfría y expande alternativamente, cada expansión da como resultado una reducción considerable de la temperatura. A menor temperatura las moléculas se mueven más lentamente y ocupan menos espacio, por lo que el aire cambia de fase para volverse líquido.
El aire también se puede licuar mediante el proceso de Claude , en el que se permite que el gas se expanda isentrópicamente dos veces en dos cámaras. Mientras se expande, el gas tiene que trabajar mientras es conducido a través de una turbina de expansión . El gas aún no está líquido, ya que eso destruiría la turbina. [ cita necesaria ] Las plantas comerciales de licuación de aire evitan este problema expandiendo el aire a presiones supercríticas . [1] La licuefacción final se produce mediante expansión isentálpica en una válvula de expansión térmica .