初步探究液氮

張予恩

一、問題的提出

在觀看舞臺(tái)演出時(shí)，我經(jīng)常看到臺(tái)上出現(xiàn)白茫茫的霧氣，它們像升騰的云海，非常漂亮。這些霧氣是怎么產(chǎn)生的呢？媽媽說它們應(yīng)該是干冰氣化而成的。

一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)讓我大開眼界——除了干冰，液氮也經(jīng)常被應(yīng)用于營造霧氣升騰的效果。通過上網(wǎng)學(xué)習(xí)，我了解了更多知識：液氮就是液態(tài)的氮，是無色、無臭、無腐蝕性的；在常壓下，液氮溫度為-196℃；液氮有很多功能，如冷凍食物、滅火、人工降雨等。

液氮真有那么神奇嗎？

二、實(shí)驗(yàn)與研究

帶著問題，我又報(bào)名參加了一個(gè)與液氮有關(guān)的科學(xué)活動(dòng)，在活動(dòng)中參與了實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：初步了解液氮的溫度與形態(tài)

1.實(shí)驗(yàn)材料

液氮、防凍手套、玫瑰、玻璃噴壺、燒瓶。

2.實(shí)驗(yàn)過程

觀察：老師戴上防凍手套，把液氮倒入玻璃噴壺，用塞子堵牢噴嘴，讓大家看液氮的形態(tài)。我發(fā)現(xiàn)它是一種無色液體。然后，老師將噴嘴的塞子拿掉，玻璃噴壺里的液氮就立刻往外“跑”，但從噴嘴出來的不是液體，而是一股股氣體。

接觸：老師把噴嘴靠近一位同學(xué)（圖1），這位同學(xué)說這種氣體沒有氣味，涼涼的，可并不會(huì)讓人感覺它的溫度低至-196℃。老師解釋說液氮汽化時(shí)吸收了周圍的熱量，其溫度已大大升高了。

接著，老師拿出一朵新鮮的玫瑰，把它浸入裝有液氮的燒瓶3秒。當(dāng)他把花拿出來時(shí)，玫瑰周圍有白色的“霧”，花瓣變得晶瑩（圖2）。我戴上防凍手套輕輕一捏，聽到咔咔聲，花瓣竟然碎了。老師解釋說玫瑰里有充足的水分，一碰到低溫的液氮，水就結(jié)成了冰，所以玫瑰被輕輕一捏就碎了。

實(shí)驗(yàn)二：液氮美食

1.實(shí)驗(yàn)材料

液氮、防凍手套、鏟子、杯子、盤子、棉花糖、蝦片。

2.實(shí)驗(yàn)過程

老師戴著防凍手套將液氮倒入裝有棉花糖和蝦片的杯子，然后摘下手套，用鏟子攪拌它們，我觀察到有白色的氣體不斷從杯子中冒出（圖3）。然后，老師把棉花糖和蝦片盛到盤子里，鼓勵(lì)我們大膽品嘗它們。我實(shí)在好奇，就嘗了。哇，“液氮美食”味道好極了，冰冰涼，真是夏日的降溫佳品！

3.實(shí)驗(yàn)原理

蝦片和棉花糖幾乎不含水分，液氮汽化后能鉆進(jìn)它們，所以它們變得口味冰涼。食品如果含有很多水分，一接觸液氮，就會(huì)像之前的玫瑰一樣凍住了。

實(shí)驗(yàn)三：液氮“大爆炸”

1.實(shí)驗(yàn)材料

液氮、防凍手套、開水、盆。

2.實(shí)驗(yàn)過程

老師首先讓現(xiàn)場的同學(xué)都退后至距離實(shí)驗(yàn)區(qū)域兩米以外的地方，不準(zhǔn)靠近。然后，他戴上防凍手套，把液氮倒到放在地上的盆里，取一壺開水，站立著將開水直接倒到盆里。轟，一聲巨響，白色的氣體不斷騰起，直沖向天花板（圖4）。

3.實(shí)驗(yàn)原理

液氮在一個(gè)很小的容器中遇到高溫，就有可能爆炸。大家一定要注意安全，不要模仿這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

三、結(jié)論

現(xiàn)在，我更了解液氮了。它是惰性的，不可燃，汽化時(shí)大量吸熱，人體如果直接接觸液氮超過兩秒會(huì)凍傷。液氮的這些性能，讓它有很多用途：迅速冷凍食品，制冰品；營造舞臺(tái)煙霧效果；迅速冷凍生物組織，防止生物組織被破壞等。

四、有待進(jìn)一步探究的問題

液氮在高科技領(lǐng)域內(nèi)也有很多用途，如空間模擬器中的冷黑環(huán)境的模擬是以液氮為工質(zhì)、人工降雨要以液氮為增雨劑等。它們的具體原理是什么？我會(huì)進(jìn)一步探究。

五、收獲與體會(huì)

1.在這次學(xué)習(xí)、探究的過程中，我學(xué)到了不少關(guān)于液氮的知識，也對科學(xué)產(chǎn)生了更濃厚的興趣，并且學(xué)會(huì)了記錄實(shí)驗(yàn)過程。

2.對于一些看似微不足道的小事、常見的現(xiàn)象，我們不能忽視。我們只要用心觀察、勤動(dòng)大腦，就會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中處處有學(xué)問。