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为什么单纯用降温、冷凝的方法不能将空气分离为氧、氮?

为什么单纯用降温、冷凝的方法不能将空气分离为氧、氮?
2014.02.11
作者: 迪尔空分
    空气中的氧、氮等气体分子处在混乱的运动状态中,并且相互之间互相吸引,互相影响。虽然氧的液化温度比氮的要高,但是,当温度降低到一部分空气开始冷凝成液体时,较初冷凝的不仅仅是氧分子,而且还有一部分氮分子在氧分子的吸引下,同时开始液化,使液体中也有了氮组分,造成液体中的氧纯度降低,不能形成纯液氧。同样,在液层上的蒸气中氮分子对氧分子也有吸引,使部分氧分子不能先冷凝成液体,所以蒸气中也不可能是纯氮。假设在1标准大气压(0.1013MPa)下,将空气冷却到81.3K,其液相中氧的摩尔成分也只有53%O2。
由于上述的原因,用单纯降温冷却的方法是不能将空气分离为氧、氮的。并且,空气的液化温度也不是恒定的,它是处在纯氧、纯氮的液化温度之间。例如,在0.1013MPa下,纯氧的液化温度为90.19K,纯氮的液化温度为77.347K,而空气开始冷凝的温度为81.81K,全部冷凝时的温度为78.8K。
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