Azote liquide
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L'azote liquide est le gaz diazote refroidi en dessous de son point d'ébullition à 77,36 K (-195,79°C). Il a l'apparence d'un liquide limpide, d'où s'échappent des « vapeurs » blanches.
L'azote liquide, découvert en 1883 par Charles Olszewski et Sigismond Wroblewski, est un liquide cryogénique très courant, tant dans le domaine de la recherche scientifique que dans l'industrie, en particulier en raison de son faible coût (de l'ordre de 5 euros par litre, soit environ cinquante fois moins que l'hélium liquide).
Il est utilisé par exemple en sciences biologiques à stocker ou à broyer du matériel biologique à une température très froide où l'action des enzymes est fortement inhibée.
On le stocke dans des bonbonnes isothermes réservées à cet usage. Le vase de Dewar est communément utilisé dans les laboratoires pour stocker l'azote liquide. L'excellente isolation du vase de Dewar se traduit par une très lente « ébullition » et l'azote reste ainsi longtemps sans besoin d'un coûteux équipement de réfrigération.
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[modifier] En laboratoire de biologie
On utilise l'azote liquide dans le domaine médical pour le traitement de verrues, de tumeurs (cancer de la peau), la conservation de tissus, d'ovules, d'embryons ou de sperme.
[modifier] Broyage à l'azote liquide
La très basse température de l'azote liquide empêche le fonctionnement des enzymes susceptibles de dégrader l'ADN, l'ARN ou les protéines que l'on désire extraire, jusqu'à ce qu'on soit en mesure de mettre des inhibiteurs de ces enzymes au cœur des cellules, dans la poudre obtenue après broyage.
- On peut soutirer une fraction de la bonbonne à azote liquide dans un récipient en polystyrène expansé. Ce matériau est un bon isolant thermique, ce qui évite que tout l'azote ne s'évapore pas trop vite.
- On utilise un mortier et un pillon en porcelaine, qui sont capables de supporter les basses températures. On peut utiliser une louche métallique pour soutirer de l'azote et le mettre dans le mortier.
- Lors du broyage, l'azote s'évapore et on peut recueillir l'échantillon broyé au moment où tout l'azote s'est évaporé.
Pour les échantillons végétaux, on continue à broyer tant que l'on obtient pas une poudre vert-blanchâtre (au besoin on rajoute une petite quantité d'azote pour continuer un peu le broyage).
[modifier] Dans le domaine alimentaire
On utilise l'azote liquide pour une congélation rapide (surgélation) et la conservation d'aliments.
[modifier] Préparation de crèmes glacées
Des personnes telles Hervé This ont proposé l'usage de l'azote liquide comme nouveau moyen de fabriquer des crèmes glacées.
[modifier] Dans le domaine industriel
L'azote liquide est utilisé pour :
- le recyclage des métaux (distinction métaux ferreux et non ferreux),
- la réfrigération en électronique lors d'essais climatiques ou pour refroidir des instruments sensibles au bruit de fond du à l'agitation thermique, tels les caméras CCD des télescopes en astronomie,
- la congélation des sols, pour la construction d'ouvrages de travaux publics.
[modifier] Dans le domaine des transports
L'azote liquide est un rejet de la fabrication de l'oxygène liquide et est assez bon marché. Quelques chercheurs ont développés l'idée de son utilisation comme source d'énergie pour mouvoir un véhicule par simple détente dans un cylindre[1].
[modifier] Dans le domaine informatique
L'azote liquide est également utilisé pour refroidir des processeurs de manière extrême afin de réaliser des records d'overclocking.
[modifier] Précautions d'emploi
Les risques les plus importants sont ceux de la "brûlure" par le froid.
- En laboratoire, il est recommandé de porter une blouse, un pantalon et des souliers fermés, pour limiter les conséquences du renversement des contenants sur les personnes. Éparpillé par terre, l'azote s'évapore rapidement. Il vaut mieux ne pas marcher dedans pour ne pas briser par le froid la semelle de ses chaussures.
- On peut aussi porter des lunettes de protection pour éviter les projections éventuelles dans les yeux.
- De même, il est mieux de porter des gants médicaux (voire plusieurs paires les unes sur les autres) pour éviter les "brûlures" par le froid, lors du broyage à l'azote liquide.
- On utilisera plutôt de gros gants isolants pour manipuler les échantillons stockés dans une cuve refroidie à l'azote liquide.
En outre, il faut s'assurer que la ventilation de la pièce où l'on effectue le stockage de l'azote liquide soit suffisante car l'azote liquide, même dans une bonbonne isotherme s'évapore et produit une grande quantité de gaz diazote qui est capable de remplacer l'oxygène dans le mélange gazeux de la pièce. D'où des risques d'asphyxie. 1L d'azote liquide devient, en s'évaporant à pression atmosphérique et à 0°C, 640L d'azote gazeux. A 15°C, 1L d'azote liquide devient 691L d'azote gazeux.
[modifier] Notes
- ↑ Voir par exemple Ordonez C. A., « Liquid nitrogen fueled, closed Brayton cycle cryogenic heat engine », Energy Conversion and Management, 41(4), pp. 331-341, 2000. Ce chercheur et son équipe présentent leur travail sur une page de l'université du Texas. D'autre chercheurs ont également travaillé sur ce concept, comme Abe Hertzberg, de l'université de Washington.
