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空气分离氮气

氧气与氮气的沸点不同，所以可通过液化空气的方法使它们分离。

地球上的空气主要是由氧气和氮气构成的，氮气占78%，氧气占21%，其他所有的气体才占1%。笼统的说，地球上的空气氮气占八成，氧气占两成。要分离它们需要降温，将气体液化。

1.液化空气

如果把温度降低，空气中所有的气体都能凝结为液体。

这看似简单的常识，18世纪中期以前几乎无人知晓。直到18世纪末，才被法国化学家拉瓦锡所领悟。随后，道尔顿继承了这一思路，在1801年，他强调：“一切弹性流体都可以化成液体。只要降低温度并升高压力，就一定能将所有气体液化”从此后的100多年时间里，液化气体成了一项备受瞩目的科学竞赛。1877年，日内瓦的皮克泰和巴黎的卡耶泰才制造出了几滴液氧。说到气体液化就不得不提到一个人：苏格兰化学家、物理学家詹姆斯·杜瓦（JamesDewar）。杜瓦对气体液化方面的研究贡献很大。1884年，杜瓦在英国皇家学院首次公开说明了氧气和空气的液化。不久之后，他建造了一台机器，从机器上可以将液化气体通过阀门排出，用作冷却剂。大约在同一时间，他还获得了固态氧气。1891年，他在皇家学会设计并制造了产生工业液氧的机器，到那年年底，他展示了液态氧和液态臭氧都被磁铁所强烈吸引。1892年左右，他想到了用真空容器储存液体气体，发明了杜瓦瓶，实际上就是一个双层容器的保温瓶，也叫真空烧瓶。它同时也是现在普通热水瓶的原理。真空烧瓶的保温效率很高，可以将液体保存相当长的时间，从而使检验其物理性能成为可能。直到1908年，卡末林·昂内斯将氦气液化成功，才宣告了液化气体竞赛的结束。

2.压缩-绝热膨胀法

在液化气体的竞赛中，德国科学家卡尔·冯·林德等人发明了一种绝热膨胀法。

大致原理就是先将空气装入一个容器里，通过外界做功，压缩气体的体积，气体分子热运动加快，温度升高，接着通过冷却剂的蒸发，带走热量，把受压气体冷却到原来的温度。然后隔绝容器与外界的热交换，让受压的气体通过狭窄的口子急剧膨胀，对外做功，由于从外界吸收的热量为零，因此只能减少自身的内能，从而降温冷却。重复这一过程，就可以逐渐降低空气的温度，并把空气变为液态。

因为氧气的沸点（液体沸腾变成气体的温度）为-183℃，而氮气的沸点是-196℃，所以氧气会率先液化，这样就可以将氧气与氮气与液体与气体的形成分离。也可先把空气完全液化，然后稍微加点温就可以使得氮气先蒸发，同时使氧气浓缩，而蒸发的氮气再通过冷却再次变成液体，这样就可以分离出液态的氮气与氧气。

液氧是淡蓝色，而液氮为无色透明。