Hidrogen cair adalah salah satu keadaan agregasi hidrogen. Ada juga keadaan gas dan padat dari elemen ini. Dan jika bentuk gas diketahui banyak orang, maka dua keadaan ekstrim lainnya menimbulkan pertanyaan.
Sejarah
Hidrogen cair hanya diperoleh pada tahun tiga puluhan abad terakhir, tetapi sebelum itu, kimia telah menempuh perjalanan jauh dalam menguasai metode penyimpanan dan aplikasi gas ini.
Pendinginan buatan mulai digunakan secara eksperimental pada pertengahan abad kedelapan belas di Inggris. Pada tahun 1984, sulfur dioksida dan amonia cair diperoleh. Berdasarkan studi ini, dua puluh tahun kemudian lemari es pertama dikembangkan, dan tiga puluh tahun kemudian Perkins mengajukan paten resmi untuk penemuannya. Pada tahun 1851, di sisi lain Samudra Atlantik, John Gorey mengklaim hak untuk membuat AC.
Hanya menjadi hidrogen pada tahun 1885, ketika Wroblewski Kutub mengumumkan dalam artikelnya fakta bahwa titik didih elemen ini adalah 23 Kelvin, suhu puncaknya adalah 33 Kelvin, dan tekanan kritisnya adalah 13 atmosfer. Setelah pernyataan ini, James Dewar mencoba membuat hidrogen cair diakhir abad ke-19, tetapi ia tidak mendapatkan zat yang stabil.
Sifat fisik
Keadaan agregasi ini dicirikan oleh kepadatan materi yang sangat rendah - seperseratus gram per sentimeter kubik. Hal ini memungkinkan untuk menggunakan wadah yang relatif kecil untuk menyimpan hidrogen cair. Titik didihnya hanya 20 Kelvin (-252 Celcius), dan zat ini sudah membeku pada 14 Kelvin.
Cairannya tidak berbau, tidak berwarna dan tidak berasa. Mencampurnya dengan oksigen dapat menyebabkan ledakan separuh waktu. Setelah mencapai titik didih, hidrogen berubah menjadi gas, dan volumenya meningkat 850 kali lipat.
Setelah pencairan, hidrogen ditempatkan dalam wadah berinsulasi yang dijaga pada tekanan rendah dan suhu antara 15 dan 19 Kelvin.
Kelimpahan hidrogen
Hidrogen cair diproduksi secara artifisial dan tidak terjadi di lingkungan alami. Jika kita tidak memperhitungkan keadaan agregat, maka hidrogen adalah elemen paling umum tidak hanya di planet Bumi, tetapi juga di Semesta. Bintang-bintang (termasuk Matahari kita) terdiri darinya, ruang di antara mereka diisi dengannya. Hidrogen mengambil bagian dalam reaksi fusi dan juga dapat membentuk awan.
Di kerak bumi, unsur ini hanya menempati sekitar satu persen dari jumlah total materi. Perannya dalam ekosistem kita dapat dihargai dengan fakta bahwa jumlah atom hidrogen adalah yang kedua setelah oksigen dalam jumlah. Hampir semua yang ada di planet kitacadangan H2 dalam keadaan terikat. Hidrogen adalah bagian integral dari semua makhluk hidup.
Gunakan
Hidrogen cair (suhu -252 derajat Celcius) digunakan dalam bentuk bentuk untuk menyimpan bensin dan turunan lainnya dari penyulingan minyak. Selain itu, konsep transportasi saat ini sedang dibuat yang dapat menggunakan hidrogen cair sebagai bahan bakar, bukan gas alam. Ini akan mengurangi biaya penggalian mineral berharga dan mengurangi emisi ke atmosfer. Namun sejauh ini, desain mesin yang optimal belum ditemukan.
Hidrogen cair secara aktif digunakan oleh fisikawan sebagai pendingin dalam eksperimen mereka dengan neutron. Karena massa partikel elementer dan inti hidrogen hampir sama, pertukaran energi di antara keduanya sangat efisien.
Manfaat dan hambatan
Hidrogen cair dapat memperlambat pemanasan atmosfer dan mengurangi jumlah gas rumah kaca jika digunakan sebagai bahan bakar mobil. Ketika berinteraksi dengan udara (setelah melewati mesin pembakaran internal), air dan sedikit nitrogen oksida akan terbentuk.
Namun, ide ini memiliki kesulitannya sendiri, misalnya cara penyimpanan dan pengangkutan gas, serta peningkatan risiko kebakaran atau bahkan ledakan. Bahkan dengan segala tindakan pencegahan, penguapan hidrogen tidak dapat dicegah.
Bahan bakar roket
Hidrogen cair (suhu penyimpanan hingga 20 Kelvin) adalah salah satu darikomponen propelan. Ini memiliki beberapa fungsi:
- Mendinginkan komponen mesin dan melindungi nozzle dari panas berlebih.
- Menyediakan daya dorong setelah pencampuran dengan oksigen dan pemanasan.
Mesin roket modern menggunakan kombinasi hidrogen-oksigen. Ini membantu untuk mencapai kecepatan yang tepat untuk mengatasi gravitasi bumi dan pada saat yang sama menjaga semua bagian dari pesawat agar tidak terkena suhu yang berlebihan.
Saat ini hanya ada satu roket yang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar. Dalam kebanyakan kasus, hidrogen cair diperlukan untuk memisahkan tahap atas roket atau perangkat yang akan melakukan sebagian besar pekerjaan dalam ruang hampa. Ada saran dari peneliti untuk menggunakan bentuk setengah beku dari elemen ini untuk meningkatkan kepadatannya.
