¿Cuál es la temperatura (y la presión) del oxígeno dentro de una botella de oxígeno?

Question

En el hospital o en un laboratorio, uno puede ver las enormes botellas de oxígeno. Una pregunta es, ¿cuál es la temperatura del oxígeno dentro de la botella? ¿Y cuál es la presión en el interior?

Sabemos que la temperatura crítica del oxígeno está muy por debajo de la temperatura ambiente. Por lo tanto, si la temperatura es la temperatura ambiente, el oxígeno está en fase gaseosa. Como la densidad es alta, la presión debe ser muy alta.

Si la temperatura está por debajo de la temperatura crítica, ¿por qué no se equilibra con el entorno?

Answer 1

La respuesta depende de la naturaleza de las "enormes botellas de oxígeno"...

A menudo se ven grandes tanques (de unos dos pisos de altura) en el exterior de un hospital. Se distinguen por el nombre de la empresa química, Union Carbide o Linde entre otras, pintado en el lateral, y por la gruesa capa de escarcha que se encuentra en las tuberías anexas.

Estos tanques contienen oxígeno líquido a baja presión (unas pocas atmósferas como máximo) y a muy baja temperatura con un aislamiento muy eficaz (pero barato). La baja cantidad de flujo de calor hacia el interior hace que parte del oxígeno líquido se vaporice, aumentando la presión interna. El tanque no es muy resistente estructuralmente, por lo que la presión generada se alivia por el uso en la instalación, o por una válvula de alivio de presión, que por supuesto desperdicia el oxígeno. En casos extremos, se puede utilizar un calentador para elevar la presión interna y satisfacer las necesidades de la instalación. El fallo de esta válvula de alivio de presión (cerrada) es un gran peligro para este tipo de depósitos.

El otro tipo de tanque de oxígeno es el tanque de acero mucho más pequeño (tal vez 6 pies por 12 pulgadas de diámetro).

Este es un muy tanque de acero resistente que contiene oxígeno comprimido gas a temperatura ambiente y a muy alta presión. El tanque es pesado, caro y debe tratarse con mucho cuidado. (Si se examina un tanque de este tipo (en un laboratorio, por ejemplo), se puede encontrar una serie de sellos con fechas, que posiblemente abarcan décadas, en las que el tanque ha sido probado a una enorme sobrepresión.

Nota: imagen editada para eliminar el sello problemático en el tanque...

Answer 2

En algunas instalaciones médicas de alta demanda, se utiliza oxígeno líquido a temperaturas criogénicas (en tanques) ( http://208.76.246.34/~ava/Fuente de oxígeno.pdf ). Más a menudo, se utiliza oxígeno gaseoso en cilindros metálicos. La presión puede variar, pero la fuente anterior da 13700kPa (para el Reino Unido).

Answer 3

El oxígeno líquido tiene una relación de expansión de 860:1. Esto significa que al hervir desde -297 °F hasta el ambiente, se expande 860 veces su volumen. Por este motivo, los aviones cuentan con serpentines de "acumulación" que permiten que el líquido se expanda en forma gaseosa antes de los reguladores de respiración de oxígeno. En el carro de servicio de LOX hay un tubo de acumulación, una válvula de ventilación y un disco de ruptura para evitar que la expansión por calentamiento cree tanta presión que haga estallar las líneas del carro.