Ar Líquido e a Separação dos Seus Componentes
O ar atmosférico é uma mistura de vários gases, sendo os principais o nitrogênio (cerca de 78%), o oxigênio (aproximadamente 21%), e pequenas quantidades de argônio, gás carbônico, vapor d’água, entre outros. Esses gases podem ser separados industrialmente por meio de um processo que começa com a liquefação do ar, resultando no chamado ar líquido.
Liquefação do Ar
A liquefação é o processo de transformar o ar gasoso em líquido. Para isso, o ar atmosférico passa por duas etapas principais: a purificação e o resfriamento sob alta pressão.
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Purificação: O ar é filtrado para remover impurezas como poeira, dióxido de carbono e vapor d’água. Isso evita a formação de gelo ou compostos sólidos durante o resfriamento.
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Compressão e Resfriamento: O ar purificado é comprimido e depois resfriado gradualmente. Utiliza-se um ciclo de expansão em que o ar se expande rapidamente, o que provoca uma queda brusca de temperatura, levando à liquefação.
Ao final desse processo, o ar se apresenta em forma líquida, com uma coloração azulada e a uma temperatura em torno de -196°C.
Separação dos Componentes
Uma vez liquefeito, os componentes do ar podem ser separados por destilação fracionada, que se baseia nos diferentes pontos de ebulição dos gases:
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Nitrogênio: -196°C
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Argônio: -186°C
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Oxigênio: -183°C
O ar líquido é colocado em uma coluna de destilação fracionada, onde é gradualmente aquecido. À medida que a temperatura sobe:
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O nitrogênio, com o menor ponto de ebulição, evapora primeiro e é coletado no topo da coluna.
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O oxigênio evapora em seguida e é retirado em uma parte intermediária.
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O argônio, que tem ponto de ebulição próximo ao do oxigênio, é separado com técnicas adicionais dentro da própria coluna.
Aplicações dos Gases Separados
Cada componente tem aplicações industriais importantes:
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Nitrogênio: usado para conservar alimentos, criar atmosferas inertes, e em processos industriais.
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Oxigênio: essencial em hospitais, indústrias químicas, metalúrgicas e na fabricação de aço.
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Argônio: utilizado em soldagens, lâmpadas fluorescentes e como gás de proteção.
