La licuefacción de gases es la conversión física de un gas al estado líquido ( condensación ). La licuefacción de gases es un proceso complejo que utiliza diversas compresiones y expansiones para lograr 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 ponerse en 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 licúa 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 usa ampliamente en 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 suministra a los hospitales para su conversión en gas para pacientes con problemas respiratorios, y el nitrógeno líquido se utiliza en el campo médico para la criocirugía , por los inseminadores para congelar el semen y por los científicos de campo y de laboratorio para preservar las muestras. El cloro licuado se transporta para su posterior disolución en agua, tras 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 otros numerosos compuestos orgánicos, así como gas fosgeno .
La licuefacción del helio ( 4 He ) con el ciclo preenfriado de Hampson-Linde le valió a Heike Kamerlingh Onnes el Premio Nobel en 1913. A presión ambiente, el punto de ebullición del helio licuado es de 4,22 K (−268,93 °C). Por debajo de 2,17 K, el 4 He líquido se convierte en un superfluido ( Premio Nobel 1978, Pyotr Kapitsa ) y muestra propiedades características como la conducción de calor a través del segundo sonido , viscosidad cero y el efecto fuente , entre otras.
La licuefacción del aire se utiliza para obtener nitrógeno , oxígeno , argón y otros gases nobles atmosféricos separando los componentes del aire mediante destilación fraccionada en una unidad criogénica de separación de aire .
El aire se licúa mediante el proceso Linde , en el que el aire se comprime, enfría y expande alternativamente, cada expansión produce una reducción considerable de la temperatura. Con la temperatura más baja las moléculas se mueven más lentamente y ocupan menos espacio, por lo que el aire cambia de fase para convertirse en 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 realizar trabajo a medida que pasa por una turbina de expansión . El gas aún no es líquido, ya que eso destruiría la turbina. [ cita requerida ] Las plantas comerciales de licuefacción de aire evitan este problema expandiendo el aire a presiones supercríticas . [1] La licuefacción final se lleva a cabo mediante expansión isoentálpica en una válvula de expansión térmica .