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16 aprile 2012

[Risolto] Lab trivia: il dewar dell'azoto liquido

Particolare del misuratore di livello di un dewar per azoto liquidoSiete pronti per questa nuova puntata del quiz più divertente del laboratorio? Alla fine abbiamo deciso che faremo una puntata in inglese e una in italiano, quindi non stupitevi se lunedì prossimo il quiz tornerà a parlare "straniero".

A differenza delle puntate precedenti, per questa edizione abbiamo attivato la moderazione dei commenti, non tanto perché non ci fidiamo di voi, ma perché così potete tranquillamente scrivere la vostra risposta al quiz senza rubare il gioco agli altri lettori. In caso di vittoria, pubblicheremo il vostro commento con i complimenti, ma oscurando la risposta. Tutte le altre risposte saranno pubblicate integralmente e per ogni tentativo andato sufficientemente vicino ad indovinare, ci sarà un suggerimento in omaggio.

La risposta dopo il salto...


Il dewar auto-pressurizzato per gas liquefatti

Il dewar per azoto liquido, oggetto del nostro photo quiz
Abbiamo una coppia di vincitori a spartirsi il primo premio questa settimana. Yak_bizzarro ha risposto praticamente in tempo zero indicando come risposta un dewar per elio liquido e in particolare identificando il dettaglio della foto come il misuratore di livello. lparedi ha impiegato un po' di più, ma ha aggiunto l'aggettivo mancante e fondamentale "pressurizzato" che distingue il modello della foto dai "fratelli" più semplici dove le operazioni di travaso avvengono grazie alla pressione fornita una bombola esterna di gas.

Come al solito, investiamo qualche minuto nel capire come funziona questo aggeggio, ma prima partiamo dal suo uso. In molti laboratori di rirceca è fondamentale avere una fonte di freddo e a tale scopo ci vengono molto utili i gas liquefatti, come l'azoto che si trova ad una temperatura di 77 K (ovvero circa -200 gradi centigradi) o addirittura l'elio liquido che si trova a soli 4 gradi al di sopra dello zero assoluto. Esempi di applicazioni di questi refrigeranti sono la crio-conservazione delle colture cellulari, la transizione a regime di superconduttori, in particolare nei magneti, e la refrigerazione dei rivelatori per spettroscopia gamma in germanio ad alta purezza.

Ovviamente questi gas, alle confortevoli temperature dei nostri laboratori esistono solo in stato gassoso, serve quindi particolare cura per manterli allo stato liquido. Il dewar che vedete nella foto funziona esattamente come un thermos, quello che in cucina si usa per mantenere caldo il caffè oppure fredda la bibita in estate. Il contenitore non ha nulla di attivo, ovvero una volta che viene riempito con gas liquefatto, sarà il liquido stesso a tenere tutto freddo. Ovviamente il calore che passa dal contenitore al liquido lo farà bollire trasformandolo nuovamente in gas e per questo motivo tutti i contenitori sono dotati di una valvola di sicurezza, che in caso di sovrappressione lascia sfogare all'esterno tutta la fase gassosa evitando ben più pericolosi effetti.

La prima volta che si riempie un dewar, si ha una veloce evaporazione perché il contenitore all'interno si trova a temperatura ambiente, poi dopo un paio di cicli riempimento/svuotamento si arriverà alle prestazioni di tenuta ottimali. Mai lasciare andare completamente vuoto il dewar! Quando si inizia a travasare azoto liquido da un recipiente ad un altro durante il periodo iniziale il tubo di collegamento tra i due dewar sarà troppo caldo e provocherà l'evaporazione immediata del liquido. Solo quando il tubo sarà completamente ghiacciato, allora ci sarà trasferimento di liquido.

Ma come avviene il travaso? Ecco che ci viene utile la pressione: buttando dentro gas in pressione, il liquido verrà espulso senza dover inclinare il contenitore. Nel caso dei dewar auto-pressurizzati, anziché collegare una bombola esterna, all'interno del contenitore c'è una sezione speciale (chiamata parte in pressione) dove il liquido evaporato viene conservato e mantenuto alla pressione necessaria per espellere il liquido. In questo modo è sufficiente aprire la valvola contrassegnata dalla scritta "liquido" per iniziare a spillare l'azoto.

Una curiosità. Quando andavo all'università, il nostro prof di fisica nucleare ci aveva ragguagliato sui costi dei gas liquefatti: l'azoto liquido ha più o meno lo stesso prezzo al litro dell'acqua minerale, mentre l'elio liquido è comparabile al buon vino. Non so se i prezzi sono cambiati di molto, ma ancora ricordo questo paragone!

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36 commenti:

  1. prova commento da moderare!

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  2. commento da moderare da ospite 

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  3. Livello d`acqua/pressione del circuito di raffreddamento del tuo PC a 32 CPU per giocare meglio a qualche sparatutto?

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  4. Fuochino... ma troppo lontano per un suggerimento!

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  5. Secondo me c'entra con un dispositivo x fare il vuoto...

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  6. Acqua. Riprova sarai più fortunato

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  7. Un dewar dell'elio liquido?

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  8. stavolta è difficile anche questa sembrerebbe una pompa ma molto grande e per grandi pressioni...

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  9. guardando meglio si direbbe una pompa idraulica che aziona dei martinetti...mi sono meritato un suggerimento? 

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  10. BRAVO!

    molto molto vicino @Yak_bizzarro per vincere il premio però devi raffinare la risposta. Infatti è quello che hai scritto (altro elemento) ed ha una caratteristica importante che lo distingue da altri simili.

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  11. niente pompa, mi dispiace. c'è una parte in pressione

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  12. era meglio il tentativo precedente, ma acqua...

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  13. Un manometro/flussimetro. ?

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  14. E' "l'apparecchio che fa PING!"

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  15. C'è un manometro, ma lo scopo è ben altro.

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  16.  Beh, se non è elio è azoto :) In effetti non ricordo nessun misuratore di livello sui dewar dell'elio

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  17. Ehmmm stavate caricando l'azoto? Conosco bene quel corridoio e quel locale :)

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  18. Ottimo. Manca solo un ultimo dettaglio per vincere la medaglia d'oro.

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  19. lo so che conosci bene... quindi quello che vedi nella foto è....

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  20. allora quelli che vedo non sono martinetti? l'acqua non c'entra allora è gas quello che maneggia questo dispositivo?

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  21.  ahaah vedo che hai cancellato la parola magica....e non mi hai nemmeno dato l'aiuto.. male male.. ho ancora troppi cannoli di ricotta in testa per essere lucido.. questa sera torno su e vedrai che mi verrà in mente il nome giusto :)

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  22. La so! E' una mega-supposta gigante che tieni lì per minacciare lo strumento e fargli vedere cosa gli succede quando fa le bizze e non si comporta secondo le specifiche... è tutta psicologia, baby! :-)

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  23. Manometro dell`azoto liquido per raffreddare i superconduttori dei magneti.

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  24. è "normalmente" un gas e questo è un aiuto!

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  25. molto molto meglio. Ho dovuto oscurare una parte per evitare troppo aiuto. Non lo usiamo per i magneti, ma lo scopo è quello.

    Non si tratta però del manometro. Devi guardare più al quadro più ampio piuttosto che al particolare.

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  26. sembra la valvola di un 
    Dewar di azoto o elio...

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  27. esatto, per vincere, devi aggiungere un aggettivo, lo stesso che manca a yak_bizzarro per definire meglio questo specifico.

    basta che andate a sfogliare un catalogo di quelle cose e .... ma mi sa che ho esagerato con gli aiutini!

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  28. ESATTO, abbiamo un vincitore assoluto

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  29. Vedi che era per raffreddare il Pc quando giochi a Battlefield 3?

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  30. Avete indovinato? i vincitori di questa settimana sono due: @lparedi per la risposta più completa e @Yak_bizzarro per la risposta più veloce. Il premio della critica va a Duccio Gasparri per la risposta più divertente.

    Volete sapere cos'era? Venite a leggere il post che ho aggiunto la risposta!!!

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  31. bella prova! complimenti ai vincitori!

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  32. ho già fatto la foto per il trivia di lunedì prossimo. non prendete impegni!!!

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  33. Ecco perché non ci arrivavo, di pressurizzati non ne ho mai visti :)
    Il paragone dei costi l'avevo sentito pure io, ma credo che l'elio liquido costi un po' di più del vino

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  34. Non sottovalutare il costo del buon vino :)

    Ancora complimenti per la velocità e tieniti libero per lunedì prossimo per il nuovo quiz che ho già in mente cosa sarà.

    Dobbiamo anche instituite un premio :)

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