Der Siedepunkt von Stickstoff beträgt 77 K und der Siedepunkt von Sauerstoff beträgt 90 K, sodass Sauerstoff flüssig ist, wenn flüssiger Stickstoff vorhanden ist. Wikipedia wiederholt die von Ihnen erwähnte Warnung:

Flüssiger Stickstoff hat bei –196 ° C (77 K) einen niedrigeren Siedepunkt als Sauerstoff –183 ° C (90 K) und Gefäße, die flüssigen Stickstoff enthalten, können Sauerstoff aus der Luft kondensieren: Wenn der größte Teil des Stickstoffs aus einem solchen Gefäß verdampft ist, besteht die Gefahr, dass verbleibender flüssiger Sauerstoff heftig mit organischem Material reagieren kann.

Also Es liegt nicht daran, dass die Oberfläche des Stickstoffs zu warm ist.

Ich vermute, dass der Druck aufgrund des verdampfenden Stickstoffs Luft von der Öffnung wegdrückt. LN2 hat einen Expansionsfaktor von 694, den Sie berechnen können, indem Sie die Dichte der Flüssigkeit (0,808 g / ml) durch die Dichte des Gases bei 20 ° C (1,17 g / l) dividieren. Von diesem Expansionsfaktor ergibt sich ein Faktor von 303 K / 77 K = 3,94 aus der Erwärmung des Gases von 77 K auf 20 ° C. Der andere Faktor von 176 ergibt sich aus der Umwandlung der Flüssigkeit in ein Gas. Diese Expansion drückt Luft aus dem Kopfraum des Dewars.

Wenn Sie sich das Dampfdruckdiagramm für Sauerstoff ansehen, werden Sie feststellen, dass es sich bei seinem Partialdruck in Luft nur unter etwa 77 K verflüssigen kann, was zufällig die Temperatur der kochenden Flüssigkeit ist Stickstoff. Die Luft unmittelbar über der Grenzfläche zwischen flüssigem Stickstoff und Luft kann nicht kälter sein als diese 77 K (etwas weniger, da Stickstoff nur 4/5 der Luft ausmacht), sodass das 1/5, das Sauerstoff ist, nicht tatsächlich kondensieren kann - es wird nicht kalt genug . Hinzu kommt, dass der verdampfende Stickstoff den vorhandenen Sauerstoff weiter verdünnt und die Temperatur weiter senkt, die erforderlich wäre, um Sauerstoff bei diesem Druck zu kondensieren

Eigentlich schon.

Normalerweise werden Sie es jedoch nicht bemerken, da es durch den Stickstoff stark verdünnt wird und niemals eine Konzentration erreicht, die groß genug ist, um sich Sorgen zu machen. Es ist anders, wenn Sie Luft durch eine Falle ziehen, da der Sauerstoffgehalt des strömenden Gases bevorzugt kondensiert und eine Flüssigkeit zurückbleibt, die in Sauerstoff konzentriert ist. Dies ist wirklich gefährlich, wenn sich auch organisches Material in der Falle befindet, weshalb diejenigen, die mit solchen Systemen gearbeitet haben, so vorsichtig mit hellblauen Flüssigkeiten in unseren Fallen sind.

Aber wenn Sie gefährlich mögen In Experimenten können Sie einige durchführen, die das Vorhandensein von Sauerstoff veranschaulichen. Wenn Sie den Deckel einer Aluminiumdose abschneiden und zur Hälfte mit flüssigem Stickstoff füllen, warten Sie, bis der größte Teil verdunstet ist. Die verbleibende Flüssigkeit besteht hauptsächlich aus Sauerstoff. Der sichere Weg, dies zu zeigen, besteht darin, einen Magneten an einem Stock zu verwenden, um etwas herauszuziehen (Sauerstoff ist ziemlich stark paramagnetisch). Oder, viel weniger sicher, Sie könnten ein brennendes Streichholz hineinwerfen (dies ist sehr gefährlich, da die Dose wahrscheinlich heftig brennt). Es gibt sogar eine Youtube-Demonstration davon (ich denke, es ist Nummer 5 von 7 "super coolen" Demonstrationen mit flüssigem Stickstoff). Ich denke, sie hatten früher eine Version mit Brennen, haben sie aber möglicherweise aus Sicherheitsgründen entfernt.

Sauerstoff kann und kondensiert zu flüssigem Stickstoff-Dewar. Gute Laborpraxis entleert die Vakuumleitung am Freitagnachmittag, füllt sie auf und startet sie am Montagmorgen neu. Denken Sie daran - das Universum hasst Sie.

Es kann Spaß machen, alten flüssigen Stickstoff auf den Parkplatz zu werfen. LOX plus Asphaltpflaster (oder Holzböden) ist tagelang ein Kontaktsprengstoff. Holzkohlebriketts plus LOX waren eine Sprengkombination in Kohlengruben. Gießen Sie NIEMALS LOX auf brennende Holzkohlebriketts. Der Feuerball brennt so heiß, dass Sie UV-Verbrennungen bekommen können, vorausgesetzt, Sie haben noch Haut. Stahlwolle plus LOX ist eine Wärmelanze mit mindestens 2730 ° C und manchmal 4500 ° C.

Achten Sie darauf, dass alles, was Sie bei der Arbeit mit Kryogenen tragen, sehr schnell entfernt werden kann - insbesondere poröse Isolierhandschuhe.

Dampfdruck ist eine Eigenschaft der Flüssigkeit und Partialdruck ist eine Eigenschaft eines Gases in einem Gemisch.

Der normale Siedepunkt für die reine Komponente in flüssiger Phase ist die Temperatur, bei der der Dampfdruck von der Flüssigkeit ausgeübt wird wird gleich 1 atm.

In einem Gasgemisch kondensiert die Komponente nicht, solange der Partialdruck einer Komponente unter ihrem Flüssigphasendampfdruck bei der Temperatur der Mischung bleibt. Die Kondensation beginnt erst an dem Punkt, an dem $ PP = VP $ ist, und ab dem Fall, an dem $ PP>VP $, setzt sich die Kondensation nur bis $ PP = VP $ fort. Wenn $ PP<VP $, hört die Kondensation auf.

Luft mit 1 bar Gesamtdruck hat einen Partialdruck von 0,21 bar von $ \ ce {O2} $ und sagt, dass sie bei -183 ° C liegt (der normale Siedepunkt von $ \ ce {O2} $). Der Dampfdruck der Flüssigkeit $ \ ce {O2} $ bei dieser Temperatur beträgt 1,01 bar, aber der Partialdruck beträgt 0,21 bar, was weniger als 1,01 bar ist, so dass $ \ ce {O2} $ nicht kondensieren sollte. Wenn die Luft jedoch einen Gesamtdruck von 5 bar hat, hat dies einen Partialdruck von $ 0,21 \ mal 5 = 1,05 $ bar von $ \ ce {O2} $ und diese Luft hat einen Wert von -183 ° C, dann kondensiert $ \ ce {O2} $ bis zu ihrem Der Partialdruck ist unter 1,01 bar gefallen.

Der Dampfdruck ist unabhängig von der Zusammensetzung in flüssiger Phase, jedoch abhängig von der Temperatur. Mit steigender Temperatur steigt der Dampfdruck einer flüssigen Komponente. Der Dampfdruck hängt nicht von den Eigenschaften des Gasphasengemisches ab. Bei einer gegebenen Temperatur ist die Komponente mit dem höheren Dampfdruck in der flüssigen Phase die flüchtigeren Komponenten und hat einen niedrigeren Siedepunkt