เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับสมบัติของแก๊ส

1.น้ำแข็งแห้ง (dry ice)

น้ำแข็งแห้ง เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะของแข็ง เรียกอีกชื่อหนึ่งว่าคาร์บอนไดออกไซด์แข็ง หรือ solid

carbon dioxide เตรียมได้จากการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านกระบวนการอัดและทำให้เย็นลงภายใต้ความดันสูง

กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์เหลว แล้วลดความดันลงอย่างรวดเร็วโดยการพ่นคาร์บอนไดออกไซด์เหลวสู่ความดัน

บรรยากาศ ผลที่ได้คือเกล็ดน้ำแข็งคล้ายเกล็ดหิมะ แล้วจึงนำมาอัดเป็นรูปแบบและขนาดต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์ของ

การนำไปใช้ ซึ่งมีทั้งรูปแบบเป็นก้อน (block) ขนาดครึ่งถึง 15 กิโลกรัม เป็นแผ่น (slice) ขนาดตั้งแต่ครึ่งถึง 1 กิโลกรัม

เป็นแท่ง (pellet) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มิลลิเมตร 9 มิลลิเมตร และ 15 มิลลิเมตร เป็นต้น

น้ำแข็งแห้งแตกต่างจากน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปคือ มีอุณหภูมิเย็นจัดถึง -79?C ในขณะที่น้ำแข็งธรรมดาทั่วไปมี

อุณหภูมิประมาณ 0?C ที่อุณหภูมิห้องน้ำแข็งแห้งจะระเหิดกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยไม่หลอมละลายเป็น

ของเหลวเหมือนน้ำแข็งธรรมดาทั่วไป จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงเรียก "น้ำแข็งแห้ง" น้ำแข็งแห้งจะให้ความเย็น

มากกว่าน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปถึง 2 หรือ 3 เท่าเมื่อเทียบโดยน้ำหนักหรือปริมาตรที่เท่ากัน

น้ำแข็งแห้งถูกนำมาใช้ประโยชน์หลาย ๆ ด้าน เช่น ในอุตสาหกรรม อาหารประเภทไอศกรีม นม เบเกอรี่ ไส้กรอก

และเนื้อสัตว์ เพื่อถนอมอาหารในขั้น ตอนการผลิตหรือในการขนส่งหรือเก็บอาหารสำหรับเสิร์ฟบนเครื่องบิน ใช้ในการ

ขนส่งเวชภัณฑ์ใช้ในการทำความสะอาดเครื่องจักร แบบหล่อหรือแม่พิมพ์ หรือใช้ในการบดเย็นวัสดุสังเคราะห์ที่แตกยาก

นอกจากนี้ยังใช้ในการทำหมอก ควัน ในการ แสดงต่าง ๆ และอาจใช้ผสมในเครื่องดื่มเพื่อให้เกิดฟองปุด และให้เกิด

ความเย็น เป็นต้น

ด้วยคุณสมบัติของน้ำแข็งแห้ง จึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายทาง เช่น ใช้ใน

อุตสาหกรรมการถนอมอาหารและไอศกรีม ใช้ในการขนส่งเวชภัณฑ์ ใช้ในการทำหมอกควันในการแสดงบนเวทีต่าง ๆ รวมทั้งใช้ในอุตสาหกรรมด้านทำความสะอาดเครื่องจักร

อันตรายของน้ำแข็งแห้งอยู่ที่

๑. การหยิบจับ สัมผัส น้ำแข็งแห้งโดยตรง เพราะจะทำให้บริเวณที่สัมผัสไหม้จากความเย็นจัดได้ ดังนั้นจึงห้ามสัมผัสน้ำแข็งแห้งโดยตรง

๒. อาจทำให้เกิดระเบิดในกรณีที่นำน้ำแข็งแห้งมาใส่ภาชนะที่ปิดสนิท เนื่องจากแรงดันที่เกิดขึ้นจากการที่น้ำแข็งแห้ง ระเหิดกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สะสมจนถึงระดับหนึ่งที่สามารถระเบิดได้

๓. การใช้น้ำแข็งแห้งในห้องแสดงคอนเสิร์ต ควรต้องมีการจัดการระบายอากาศที่ดีพอ โดยเฉพาะการระบายอากาศทางด้านล่าง เพื่อป้องกันการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะทำให้ขาดอากาศหายใจได้

๔. หากใช้น้ำแข็งแห้งเพื่อความเย็นของไอศกรีม ควรห่อน้ำแข็งแห้งด้วยกระดาษหรือบรรจุในถุงกระดาษให้เรียบร้อย

2.การสกัดสารโดยใช้ CO2 ที่อยู่ในรูปของของไหล (CO2-Fluid)

การสกัดสารโดยใช้ CO2 ที่อยู่ในรูปของของไหล (CO2-Fluid) เป็นเทคโนโลยีชั้นสูง เทคนิคการสกัดแบบนี้จะใช้แก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของของไหลแทนตัวทำละลายอินทรีย์ต่างๆ เช่น แอซีโตน เฮกเซน หรือ เมทิลีนคลอไรด์

CO2 เมื่ออยู่ภายใต้ภาวะวิกฤติยิ่งยวด (supercritical state) คือที่อุณหภูมิ 31c และความดัน 73 บรรยากาศ จะมีสภาพเป็นของไหล และมีสมบัติหลายประการที่เหมือนทั้งแก็สและของเหลว

สมบัติที่เหมือนแก๊สคือ ขยายตัวได้ง่ายจนเต็มภาชนะที่บรรจุ มีลักษณะไหลได้ส่วนสมบัติที่เหมือนของเหลว

คือมีความสามารถในการละลายของแข็งหรือของเหลวได้ดี ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการสกัดสารประกอบที่ต้องการแยกออกจากของผสม โดยการควบคุมอุณหภูมิและความดันให้เหมาะสม หรืออาจใช้เทคนิคนี้ในการทำสารให้บริสุทธิ์เทคนิคนี้สามารถใช้สกัดสารได้หลายชนิดเนื่องจากเราสามารถทำให้ CO2 ในรูป ของของไหลมีความหนาแน่นสูงหรือต่ำได้ตามต้องการ เป็นผลให้สามารถใช้ของไหลนี้เลือกละลาย สารหรือองค์ประกอบที่ต้องการสกัดได้ตามสภาวะที่เหมาะสม

ปัจจุบันนี้นิยมใช้ CO2 ในรูปของของไหลสกัดคาเฟอีนออกจากเมล็ดกาแฟดิบแทน ตัวทำละลายที่ใช้อยู่คือเมทิลีนคลอไรด์ โดยไม่ทำทำให้รสหรือกลิ่นของกาแฟเปลี่ยนไป เพราะว่า CO2 ที่ปะปนอยู่จะอยู่ในรูปแก๊สสามารถแพร่ออกจากเมล็ดกาแฟได้ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้ใน อุตสาหกรรมอื่นๆ อีก เช่น การสกัดน้ำมัน เรซิน และสารจากสมุนไพร เครื่องเทศ หรือพืช

3.ไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen.)

ไนโตรเจนเหลว คือก๊าซไนโตรเจนในธรรมชาติที่ทำให้มีความกดอากาศมากขึ้นจนมีสถานะเป็นของเหลว หรือก็คือก๊าซไนโตรเจนในรูปของของเหลวนั่นเอง

ทำได้โดยการลดอุณหภูมิและเพิ่มความดันไปพร้อมๆ กัน ตามสูตรของก๊าซ ทีนี้ถ้าปลดปล่อยสู่บรรยากาศ

ซึ่งมีความดันปกติ ไนโตรเจนเหลวจะเปลี่ยนเป็นก๊าซอย่างรวดเร็ว (กลายเป็นไอ)

ในขณะนั้นมันจะดูดความร้อนจากรอบๆ ตัวเพื่อเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซ พอความร้อนถูกดูดไป

บริเวณรอบๆก็จะเย็นลงอย่างรวดเร็ว ความชื้นก็จะถูกดูดไปด้วย (กลายเป็นน้ำแข็ง)

ประโยชน์ของไนโตรเจนเหลว

เนื่องจากไนโตรเจนเหลวมีอุณหภูมิต่ำมาก (-196 องศาเซลเซียส) จึงได้นำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ที่ต้องการความเย็นมาก เช่น

- แช่แข็งอาหารแระเภทต่างๆในโรงงานอุตสาหกรรมและในการขนส่ง

- แช่แข็งเลือด

- แช่แข็งเซลล์ไขกระดูก

- แช่แข็งเอ็มบริโอ

- แช่เข็งน้ำเชื้ออสุจิ

- แช่แข็งส่วนต่างๆของร่างกาย

อันตรายจากไนโตรเจนเหลว

เครื่องมือที่ใช้กันในโรงงานอุตสาหกรรมจะมีขนาดใหญ่มากซึ่งสามารถผลิตของเหลวต่างๆ จากอากาศวันละหลายพันแกลลอนเพื่อใช้กับตู้เย็นและโรงงานสารเคมีอื่นๆแต่ในเครื่องผลิตขนาดย่อมลงมาซึ่งมีขนาดเท่ากับสไลด์ของกล้องจุลทรรศน์ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อทำให้อากาศเย็นตัวลงในห้องทดลองในปัจจุบัน ไนโตรเจนเหลวมีราคาถูกกว่านมเสียอีก (ไม่ใช่ในเมืองไทยแน่)

เมื่อมีไนโตรเจนเหลวแล้ว การป้องกันและการรักษาความปลอดภัยเป็นเรื่องที่สำคัญในการจับหรือเก็บไนโตรเจนเหลว เพราะว่า ไนโตรเจนมันเย็นมากจนสามารถทำให้เกิดอาการปวดบวมจากความเย็น(frostbite)ได้และเนื่องจากมันใส่อยู่ในถังที่ปิดสนิท เมื่อเปิดออก อุณหภูมิภายนอกจะทำให้มันอุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดความดันมหาศาลได้ซึ่งเป็นอัตรายอย่างมาก