新時(shí)代的冷凍高手

王晨希 熊言林

當(dāng)炎炎夏日中你品嘗冒著涼氣的冰淇淋時(shí)，當(dāng)吃不完的美味需要長(zhǎng)時(shí)間保存時(shí)，當(dāng)熱的物體需要快速降溫時(shí)，你一定會(huì)毫不猶豫地想到冰箱的身影。但在新奇事物比比皆是的今天，這些已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是簡(jiǎn)單的冰箱或冰柜所能滿足的了。所以基于探索新發(fā)現(xiàn)的人們把目光投向了另一種在冷凍方面有過之而無不及的新事物——液氮。自此，液氮的一系列新用途面世，并為人們帶來了巨大的方便與新鮮。

液氮。顧名思義。為氮?dú)庠诘蜏叵碌囊后w形態(tài)，如圖1。氮?dú)庠谡５拇髿鈮合掠?96℃時(shí)就會(huì)形成液氮，如果在加壓的條件下，可在較高的溫度下得到液氮。液氮是無色、無臭、易流動(dòng)的液體，且溫度極低，在-83℃時(shí)密度為0，804kg/m³，熔點(diǎn)為-210℃，沸點(diǎn)為-195.8℃，在超過-19℃時(shí)才會(huì)蒸發(fā)。液氮無腐蝕性，不可燃，且不支持燃燒，是不活潑的惰性氣體。氮?dú)馐强諝獾闹饕M成成分（體積含量為78.03%，質(zhì)量含量為75.5%）。正如初學(xué)化學(xué)的同學(xué)所不解的那樣，我們所必需的氧氣竟然不是空氣中最主要的成分，而看似對(duì)我們沒有任何用處的氮?dú)鈪s占據(jù)了主要含量。正因?yàn)橛兄@樣的疑問，善于發(fā)現(xiàn)思考的有心人從氮?dú)獾牧硪粋€(gè)獨(dú)特的性質(zhì)人手，從而開拓了巨大的科學(xué)前景。

既然氮?dú)庥兄绱素S富的儲(chǔ)備。就必將會(huì)造福于人類。人們從液氮的一個(gè)顯著特征——制冷性入手，發(fā)揮它的功能。液氮由于其化學(xué)惰性，故可以直接和生物體接觸，其汽化會(huì)大量地吸收空氣中的熱量，從而起到冷凍作用但卻不會(huì)破壞生物活性。根據(jù)這一性質(zhì)，與液氮相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也就應(yīng)運(yùn)而生。

1.在制冷方面的應(yīng)用

液氮主要用作冷源，可以用于食物的迅速冷凍及其運(yùn)輸和保存，還可以制造冰品。值得一提的是，液氮通常被添加到飲料中用以制冷或制造煙霧。但有的國家已經(jīng)禁止，原因是有一位女性在毫無保護(hù)措施的情形下，喝下一杯經(jīng)液氮制冷的雞尾酒，從而導(dǎo)致胃部被嚴(yán)重凍傷而多處穿孔。液氮在常壓時(shí)的溫度相當(dāng)?shù)停坏┡c物體表面接觸將迅速地沸騰，如圖2所示，同時(shí)會(huì)帶走相當(dāng)多的熱量，如果人體接觸會(huì)引起嚴(yán)重的凍傷。由此可知，使用時(shí)應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。

2.在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

液氮可以用于活體組織、生物樣品以及精子和卵子的儲(chǔ)存。隨著美容業(yè)的迅猛發(fā)展。冷凍療法在美容治療方面的應(yīng)用也更加獨(dú)特、有效。例如，生長(zhǎng)在面部、眼、嘴唇、耳鼻等處的血管瘤、疣、色素等，如采用手術(shù)治療。疤痕往往是不可避免的后遺性缺陷，而冷凍治療卻不會(huì)出現(xiàn)這些情況，而且效果也比較理想，冷凍能達(dá)到無疤痕治愈的效果。在外科手術(shù)中可以用迅速冷凍的方法幫助止血和去除皮膚表面的淺層需割除部位。總之，液氮已被普遍應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的外科低溫、血液冷藏、藥物冷凍與低溫粉碎等領(lǐng)域。

3.在化學(xué)、物理及生物學(xué)方面的應(yīng)用

液氮在物理領(lǐng)域多用于低溫微粉碎技術(shù)及電子工業(yè)等：化學(xué)領(lǐng)域多用于化學(xué)檢測(cè)，如BET比表面積測(cè)試法，還可用于石油、化工和氮分子激光器的生產(chǎn)中，且可作分析儀器的載氣；生物學(xué)領(lǐng)域主要使用液氮冷凍貯藏珍貴植物、植物細(xì)胞和遺傳種質(zhì)等。進(jìn)而確保其運(yùn)輸安全。

4.使用液氮的安全措施

使用液態(tài)氮時(shí)須格外注意，避免其與皮膚直接接觸，盛裝時(shí)應(yīng)穿戴護(hù)具。工程運(yùn)輸控制方面要密閉操作，并保證提供良好的自然通風(fēng)條件，呼吸系統(tǒng)一般不需要特殊防護(hù)。但當(dāng)作業(yè)場(chǎng)所空氣中氧氣的濃度低于18%時(shí)，必須佩戴空氣呼吸器或長(zhǎng)管面具：眼睛的防護(hù)需要佩戴安全防護(hù)面罩；身體防護(hù)需穿防寒服，戴防凍手套。但切忌使用棉質(zhì)手套，因?yàn)槊拶|(zhì)手套會(huì)借由毛細(xì)現(xiàn)象吸著大量的液態(tài)氮而提高凍傷的可能性（甚至比不穿戴還要危險(xiǎn)）。如果發(fā)生嚴(yán)重的凍傷現(xiàn)象，請(qǐng)及時(shí)就醫(yī)并避免身體的亂動(dòng)及接觸。

責(zé)任編輯 侯秀姣 彭德利