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El aire está compuesto por un 80 por ciento de nitrógeno y un 20 por ciento de oxígeno y los puntos de ebullición de ambos elementos son diferentes: el punto de ebullición del oxígeno es de -183 grados Celsius y el del nitrógeno está en el rango de -196 grados Celsius. Esta propiedad física, de contener diferentes puntos de ebullición, se utiliza para separarlos. Básicamente, el aire se enfría hasta el punto en que el oxígeno se vuelve líquido. El oxígeno licuado se separa fácilmente del resto del gas y el resto se enfría nuevamente para producir nitrógeno líquido.
El proceso de Linde
El proceso Linde utiliza el efecto Joule-Thomson para licuar el nitrógeno y el oxígeno del aire, y podrá verlo en su hogar cuando libere el contenido de los aerosoles. Notarás que cuando el gas sale de la lata, se enfría. El proceso de Linde utiliza el efecto Joule-Thomson de forma continua (comprimiendo y expandiendo el aire repetidamente), lo que eventualmente hace que el aire alcance su punto de ebullición, se vuelva líquido y se separe de los otros gases. La explicación termodinámica de esto es que, a medida que el gas se expande, las moléculas ganan energía potencial y pierden energía cinética; una disminución en la energía cinética significa que las moléculas se moverán más lentamente y tendrán menos colisiones y, por lo tanto, la temperatura es menor. Luego de esta disminución, es importante que el sistema esté aislado para no intercambiar calor con su entorno.
No solo nitrógeno y oxígeno
El aire también contiene argón y otros gases nobles en menor cantidad, como neón, helio, criptón y xenón, es importante destacar que las empresas que venden oxígeno y nitrógeno líquido también venden argón. El aire, por supuesto, también contiene dióxido de carbono e hidrógeno, pero se obtienen mediante otros procesos industriales.
