Här finns en hel del ideer som man kan ta upp. I videon presenteras en LEGO version av Nuclidkartan med Mass exess. Även om modellen är mycket illustrativ är den stor och dyr. I stället för att använda LEGO har jag gjort en version som kan 3D printas. Filer för printing kan erhållas från mig efter begäran.
Med denna ser man hur massan per nucleon varierar och gör att man kan se att man har ett minimum runt Fe-56. Här ser man att vi har en dal med stabilitet och man kan kvalitativt visa att man frigör energi vid fission och fusion av vissa kärnor. Man kan jämföra denna representation med diagram som visar bindningsenergi per nucleon.
Problemet är att denna visar bindningsenergin per nukleon och är lite svår att förstå, genom att den intuitivt ser ut att ligga åt fel håll. Det är inte helt enkelt att se att man frigör energi genom att öka bindningsenergin. I många läroböcker på lägre nivå har man löst detta genom att vända den upp och ner eller genom att man arbetar med massor och räknar ut vad den frigörda energin blir. Något som inte ger en bild av vad som sker.
Ett sätt att undvika detta är att arbeta med Mass Excess, Massöverskott, som är definierat som den «experimentalla massan» minus masstalet. Som exempel är masstalet 236U, 236, och den faktiska massan är 236,045563 u, blir massöverskottet +0,045563 u eller i energienheter, 42444.6 keV/c2.
Problemet man får är att den atomära massenheten, u, är definierad efter massan till 12C, något som gör att Mass excess har positiva värden för låga masstal och höga masstal och negativa värden för massor där emellan. I 3D och LEGO modellen flyttar man bara nollpunkten vilket inte är några problem. Dock blir det då svårt att visa frigjorda energier på ett visuellt sätt för fission.
Men detta är inget problem med fusion så länge som Mass excess inte blir negativ. Det man gör är att man bara arbetar med Mass excess då masstalet försvinner i reaktuonerna då det blir samma på båda sidor om likhetstecknet. Vi börjar genom att gå till tabeller med Mass excess (https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html) och ser vad vi har för värden för ett utval kärnor:
1n 8,07 MeV/c2
1H 7,29 MeV/c2
2H 13,13 MeV/c2
3H 14,95 MeV/c2
3He 14,93 MeV/c2
4He 2,42 MeV/c2
Nu kan man bygga upp block i Lego där en normal bricka motsvarar 1 MeV/c2 och en platta en 1/3 MeV/c2 med en avrundning.
Ta nu en fusionreaktion: 2H+2H -> 3H + 1H Sätt upp två 2H block (13 LEGO block höga) på vänster sida och ett 3H block (15 LEGO block hög) och ett 1H block (7 LEGO block och en platta hög). Skillnaden i LEGO block motsvarar nu den frigjorda energin, ca 4 MeV. Nu kan man prova med andra möjligheter och se vad man får. Skillnaden i höjd mellan olika reaktioner ger den frigjorda energin.
I figuren visas olika reaktioner och den frigjorda energin i LEGO block.
Bild som visar Mass excess för olika kärnor (4×4 block) före och efter en fusion, energin visas med 2×4 block. Höjden indikerar hur mycket energi som frigörs.
Detta kan inte ersätta beräkningar, men är ett sätt som kanske kan göra det enklare att få en intuitiv känsla för vad som sker.
Det finns många optiska fenomen som man kan observera i naturen. En är regnbågen som de flesta har sett även om den inte är så vanlig att se då den kräver speciella förutsättningar. Det finns även andra fenomen som dom flesta har sett, exempelvis hägringar, men det finns ett fenomen som är vanligare än regnbågen men som inte alla observerar. Detta är olika typer av halofenomen som syns som pelare, ringar, bågar eller ljusfläckar på himlen. Halofenomen syns under speciella väderförhållanden och beror på ljusets brytning i iskristaller till skillnad mot regnbågen där brytningen sker i regndroppar. Ljuskällor som kan vara solen eller månen, men det kan också vara starka lampor, som gatubelysning.
Halofenomen har observerats under tidernas lopp och beskrivits eller avbildats, bland annat finns dom avbildade i den så kallade Vädersolstavlan [1] i Storkyrkan i Stockholm som visar ett halofenomen som skulle ha setts den 20 april 1535. Ett av dom mest kända halofenomenen observerades i St. Petersburg 18 juli 1794, som uppvisade ett mycket vackert mönster[2].
Simulering av St Petersburg halofenomenet (Zenitcentrerad fisheye vy)
Även om de ovan nämnd halofenomenen är mycket spektakulära så är även dom mer vardagliga väl värda att uppmärksamma, speciellt som dom är ganska vanliga. Vad som behövs för att man skall få ett halo är att det bildas iskristaller i atmosfären. Is ger hexagonala kristaller, något som kan ses genom den sexfaldiga symmetrin hos snökristaller. Iskristallernas form och storlek kommer bero på temperatur och luftfuktighet. En långsam kristalltillväxt som ger fina enkla kristaller kräver en låg luftfuktighet, ca 0.05-0.1 gram vatten per kubikmeter. Är luftfuktigheten hög sker tillväxten för snabbt och hålrum samt mer komplexa strukturer kan bildas, något som alla som odlat kristaller vet kan hända vid för snabb tillväxt. Men även temperaturen spelar roll för kristallernas utseende. Vid temperaturer mellan –3º och –10º samt temperaturer under -21º bildas enkla avlånga prismor, medan det i mellanintervallet bildas plattor.
Iskristall plattaIskristall prisma
Dessa kristaller förekommer ofta i de slöjformade cirrostratus molnen, vilka är så tunna att ljuset från sol och måne släpps igenom. Cirrostratus föregår oftast en varmfront, varför man bör titta efter halofenomen när en varmfront är i antågande, men kan även ses efter en kallfront.
När ljuset faller in mot dessa kristaller kommer det att brytas. Då en hexagon kan ses som två sammansatta avhuggna 60º prisman (toppvinkeln 60º) kan man snabbt och enkelt räkna ut att vi kommer att få en minimideviation hos ljuset, det vill säga att avlänkningen av ljuset, inte kan vara mindre än en viss vinkel. För ett 60º prisma med brytningsindex n=1.33 (is och vatten) får man en vinkel på 22º , det vill säga att det kommer att bildas en ring runt solen eller månen med en vinkel på 22º från centrum. En bra minnesregel är att om man håller armen utsträckt så kommer avståndet mellan tummen och det utsträckta lillfingret att vara ca 22º. Detta gör att man relativt lätt kan hitta 22º ringen. Att det blir en ring beror på att kristallerna har en slumpmässig orientering i atmosfären.
Men kristallerna kommer även att kunna orientera sig i luften när dom ”faller” och detta kommer att ge upphov till ytterligare effekter. Plattorna kommer på samma sätt som löv falla med basytan horisontellt, medan prismorna orienterar sig så att den långa axeln faller horisontellt, det vill säga dom får en orientering som visas i bilden av kristallerna ovan.
Det är möjligt att göra simuleringar av olika Halofenomen med olika datorprogram. Ett av dessa är Halosim. Man har möjligheten att välja både kristaller och deras orientering i luften för att se vila halon man får. I figuren under visas de halon man kan få för ett typiskt cirrostratosmoln. De olika halon man ser beror på olika brytningar och reflektioner i iskristallerna.
Simulering med några vanliga halon; (Simuleringsdata: solhöjd 27°, Orientering; slumpmässiga (40%), horisontella prismor (25%), Plattor (35%).)
Parhelia bågen uppkommer genom reflektioner på iskristallernas ytor och inte genom brytning. Dessa ger även upphov till solpelare som man kan se när solen står lågt eller över gatlampor i kallt väder.
Det vanligaste halofenomenet är 22º halon som framträder vid alla solhöjder. Ursprunget är minimideviationen i iskristallerna, det är främst plattorna som ger detta fenomen. Här är det viktigt att orienteringen är slumpmässig för råder en situation där iskristallerna är fullständigt orienterade kommer 22º halon inte att synas.
Parhelia eller bisolar uppkommer genom att ljuset bryts i dom horisontellt svävande plattorna. Parhelias placering beror på solens höjd, där dom ligger på 22º ringen då solen ligger i horisonten. För andra solhöjder kommer dom att avlägsna sig utåt längs parhelia bågen men alltid ligga på den. Dessa uppkommer dock inte för solhöjder över 61º. Genom intern reflektion i kristallerna kan man få flera sub-parhelia, även dom på parhelia bågen. Se simuleringen av St. Petersburgs halofenomenet (figur 1.), man även på vädersolstavlan finns sub-parhelia målade.
Övre och nedre tangentbågen som är sammankopplade med 22º halon, uppkommer på samma sätt men nu är det slumpmässigt orienterade prismor som är upphovet. Även här kommer solhöjden att ha betydelse för utseendet, där solhöjder över 40º gör att bågarna smälter samman till ett ”circumscribed” halo. Här har vi alla möjliga orienteringar för prismorna, men det finns ett specialfall med ytterligare restriktioner, nämligen att den långa basytan är horisontell. Kristallen ”vilar” så att säga på en plan yta. Detta kallas för Parry orientering och ger upphov till så kallade Parry bågar.
Parry-orientering
Den cirkumzenitala bågen uppkommer genom att ljus kommer in genom en av sidoytorna och ut genom basytan. Detta kan bara inträffa då solhöjden är under 32º.
Strålgång som ger ett cirkumzenitalt halo
Kommer ljuset in genom basytan och går ut genom en av sidoytorna erhålles en cirkumhorisontal båge, vilket bara sker vid solhöjder över 58º.
I tillägg till dessa vanligaste, finns ett antal andra namngivna halon som inte tas upp här, men som finns beskrivna i olika böcker [3-6] och hemsidor på nätet (se länklistan). Det är intressant att använda sig av dessa fenomen i undervisningen och koppla naturliga fenomen till vad man kan producera i skolsalen, antingen genom datorsimuleringar eller direkta experiment.
Datorsimuleringar av halofenomen.
Med dagens datorer är det lätt att köra simuleringar för att synliggöra olika fenomen. När det gäller halon finns ett några olika program, där den som används mest är Halosim som är skrivet av Les Cowley och Michael Schröder.För att använda programmet bör man antigen ha tillgång till en bra bok eller en websida som beskriver olika halon som stöd. Simuleringarna i denna artikel har skapats med Halosim. För att visa en del av möjligheterna visas resultatet av en simulering där solhöjden varierats från horisonten (0°) till 45°, där parhelia’s läge visas. I simuleringen syns även 22° halon och parhelia bågen, vid 0° och 15° ser man även solpelarna. I dessa simuleringar har plattor med horisontell (70%) och slumpmässing (30%) orientering använts, dom slumpmässiga för att få fram 22° halon. Horisonten finns även med på samtliga simuleringar.
Jämför man med observationer stämmer dessa simuleringar bra. På detta sätt kan man göra ett antal simuleringar och jämföra dom med observationer eller fotografier för att se vad som gett dessa fenomen.
Experiment på halofenomen.
Men det är möjligt om än lite omständigt att återskapa en del av de halo fenomen som man ser i naturen. Om man begränsar sig till att återskapa parhelia, så är det fullt tillräckligt med ett 60°-prisma (liksidigt) i glas eller plexiglas. Man monterar prismat på en roterande platta och belyser det med en stark fokuserad ljusstråle. I och med att ljuset kommer spridas runt i rummet skall man inte använda en laser till detta. Man kommer då att observera att parhelia bildas, inte med en vinkel på 22° då brytningsindex för glas (n~1.6) eller plexiglas (n~1.48) är större än för is (n=1.31), men principen visas klart. Genom att luta på prismorna kan man simulera olika solhöjder. I figurerna nedan visas detta med ett plexiglas prisma för olika solhöjder (jämför med simuleringarna ovan).
Man bör observera att parhelia i dessa försök uppvisar olika färger, något som även förekommer i naturen men inte i lika hög grad då dispertionen är större i glas och plexiglas än i is.
Att visa att man får ett 22° halo i form av en ring är lite mer besvärligt. Problematiken är den samma när det gäller att visa hur regnbågen uppstår och att den är en del av en ring. Ett klassiskt sätt att visa detta beskrevs av David Brewster. Man observerar solen genom en glasplatta som täckts av alun (KAl(SO4)7) kristaller, vilket gör att tre ringar syns. Problemet är dock att få en bra kvalitet på kristallerna, något som är ganska svårt.
För att få fram andra halofenomen krävs att man har ett hexagonalt prisma. Detta är inte vanligt men kan tillverkas i plexiglas.
Att åstadkomma olika tangentbågar är av tekniska skäl svårt då man egentligen behöver rotera i två riktningar samtidigt. Dock är det möjligt att utnyttja den begränsning som Parry orientering innebär, vilket är ett subset av den horisontella orienteringen så man kommer endast att se vissa delar av tangentbågarna, dom så kallade Parry bågarna. I figuren nedan visas en simulering med Parry orientering och 25° solhöjd och ett experiment med plexiglasprismor. I simuleringen har 22° ringen lagts till för att ge en uppfattning om storleken.
Man kan utan problem jämföra dom olika komponenterna mellan experiment och simulering. Man kan även rotera prismat för hand och därigenom identifiera strålgången, som då kan jämföras med de strålgångar som finns i böcker.
Simulering av Parry haloExperimentell Parry halo
För de cirkumzenitala och cirkumhorisontala bågarna går inte dessa att få med glas eller plexiglas då ett krav för att få fram dom är att brytningsindex är mindre än roten ur 2, detta på grund av att vi har en 90° vinkel i processen då ljuset måste gå igenom så väl en sidoyta som en topp/bottenyta. En lösning på detta problemet vore att tillverka en hexagonal behållare med tunna väggar (exempelvis mikroskopglas) och fylla den med vatten, det finns dock gjutformar för ljus i form av hexagoner som kan användas om man limmar på ett lock.
Även om halos inte är ett fenomen som många känner till så uppträder dom ofta och gör att folk hör av sig till exempelvis olika medier när dom är extra tydliga. Detta uppmärksammas ibland i samband med väderprognoserna i tv. Men det går med relativt enkla medel att visa hur dom uppstår och detta kan användas i skolan som ett sätt att visa att fysik inte är så tråkigt. Dessutom kan man föra in ett mer tvärvetenskapligt tänkande, då fenomenet är relaterat till meteorologi. Har man riktigt tur med vädret kan man även gå ut och göra mätningar och kan då även få ett matematiskt perspektiv.
Kisel (Si) är ett speciellt material då det är en halvledare som förekommer i dioder och transistorer. Med andra ord de är ganska vanliga som fotodetektorer, något som jag har använt och byggt. Men de förekommer inte baraför detektion av synligt ljus utan även för högre energier.
Men det speciella förhållande jag har med kisel kommer av två ganska olika problem. Det första handlade om att när jag analyserade hyperfinstrukturen i Pb, fanns det två ganska olika tolkningar av blandningen av 2 atomära tillstånd, båda baserade på analys av energi-nivåerna för de atomära tillstånden. Men dessa avvek från vad de experimentella gj-värdena gav. gj-värden ger även de hur tillstånden blandas. Men problemet är att gj-värdena måste korrigeras för andra effekter. Så för att göra detta behövde jag räkna på att grundämnen med liknande elektron-struktur som Pb, dvs C, Si, Ge och Sn. Just Si gav väldigt bra värden.
Den andra grundade sig på att mäta hyperfinstrukturen i Si. Vi hade möjlighet att göra mätningar på 2 av tillstånden som bara mätts med optisk spektroskopi innan. Vi skulle göra det med laser-rf spektroskopi, om vi kunde producera en atomstråle.
Här låg problemet, det var svårt att få till en stråle där exciterade tillstånd var populerade. Det var inte möjligt att få till det med att smälta Si i en av våra vanliga ugnar, det var heller inte möjligt med elektronbombardemang med elektroner. Men det skulle vara möjligt med en urladdningskälla och någon kiselförening i gas-fas. Jag gjorde några försök med en urladdningskälla med olika ädelgaser, vilket gav bra resultat.
Men nu är den gas som var lättast att använda silan, som är mycket brandfarlig och inget som vi kunda hantera i atomfysiklabbet på den tiden. Så efter konsultation med vår kemist skrotades planerna på en mätning. Så Si och hyperfinstruktur är ett av de experiment som aldrig gjordes av mig. Och är trots det ett av mina grundämnen.
Aluminium är idag en självklarhet i vardagen och ett relativt billigt material. Samtidigt är det inge länge sedan aluminium var mycket exklusivt. Napoleon III lät tillverka en för den tiden exklusiv servis i aluminium som på den tiden likställdes med guld och silver.
Samtidigt som aluminium är ett bra material i många sammanhang är det något problematiskt i andra. Aluminium är ofta poröst och därför inte lämpligt i vakuum-sammanhang. När jag jobbade med spektroskopi hade vi «kuber» i aluminium som hade eloxerats svarta, något som på pappret är bra för laser-spektroskopi, enda problemat var att färgen i eloxeringen fluoreserade när vi använde UV lasrar och detekterade i det synliga området. Lösningen var att få bort färgen, något som kan göras med natriumhydroxid, men det ta även en del aluminium. Så jag ägnade 3 dagar år att tvätta kuberna i lut för att få bort färgen utan att skada kuberna i onödan. Det fungerade, men kuberna måste gasas ut för att få bort vatten i porerna innan vi kunde få ner trycket i vakuum kammaren till rätt nivå.
Förutom tillverkning av delar i aluminium har jag inte studerat grundämnet med spektroskopi eller teoretiskt, men det är ändå ett av mina grundämnen.
Det finns några grundämnen som är vanliga men som man inte har ett speciellt förhållande till. För mig är magnesium en av dessa. Jag har egentligen inte arbetat direkt med magnesium, annat än aluminium/magnesium legeringar för olika detaljer som måste svarvas eller fräsas till rätt form.
Även om magnesiums atomära struktur är enkel har jag inte gjort någon spektroskopi på den. Det är så att säga ett hål i min direkta erfarenhet.
Men magnesium är intressant ur ett historiskt perspektiv då det är ett av grundämnena som «upptäckts» genom elektrolys. Entymologiskt har det samma grund som mangan och magnetit.
Biologiskt är det en av de viktiga grundämnena så en del av mig är magnesium och därför även ett av mina grundämnen.
De fleata har sett de gula ljusen i gatubelysning även om dessa nu håller på att bytas ut med LED. Det gula ljuset kommer av natrium som sänder ut gult ljus, 589.0 och 589.6 nm. Den så kallade natrium dubletten, något som ingår i alla atomfysik kursers laboratorium. Just natrium har fördelan av att vara en metall som både har låg smältpunkt och låg excitations energi, vilket gör att du kan relativt enkelt förånga och driva en elektrisk urladdning genom gases och få den att sända ut ljus. Detta kan man göra effektivt vilket förklarar varför natrium var/är populärt i lampor dr man vill få bra effektivitet. I tillägg är våra ögon ganska känsliga inom detta våglångdsområde vilket också är en fördel.
Men samtidigt är natrium lätt att excitera med ljus och då lasrer i första hand vilket gör att man har detta som ett textboksexempel i labbet. Att man har en gas-cell med natrium i labbet för demonstrationer är en självklarhet. Nu är natrium väl studerat så det är inte mycket ny forskning som kan göras. Men i slutet på 1980-talet jobbade jag i ett projekt där vi skulle göra ett experiment där vi behövde ett mycket homogent magnetfält över en längre sträcka. Det vi ville göra var att kunna mäta magnetfältet med hög noggrannhet inom ett litet område samtidigt som vi optimerade magnetfäletet. En teknik som inte fanns då. Här skulle vi utnyttja just natrium och titta på Zeeman-effekten (uppsplittring av spektrallinjer på grund av magnetfält) på olika punkter längs en linje. Genom att flytta detektionspunkten och variera ljusets frekves skulle vi kunna bestämma magnetfältet. De första experimenten fungerade bra och vi kunde optimera ionom ett mindre område, men det visade sig att det blev för komplicerat samtidigt som nya mindre magnetometrar utvecklades så vårt projekt fullföljdes aldrig.
Natrium är alltid ett problembarn därfr att det finns överallt, så när man skall titta på grundämnesinnehåll i olika prover så finns alltid natrium i rummet vilket kan ställa till problem i detektionen.
Natrium är en alkalimetall som kan fatta eld i luft eller om det hamnar i vatten så man måste vara varsam, så vi hade olika stt att «desarmera» natrium vilket ofta betydde att man lät det stå i luft eller att man spreyade vatten på det för att skulle oxidera.
Så jag har jibbat med natrium och det är något som alla atomfysiker har ett förhållande till, så även jag.
Neon är en ädelgas och det 5e mest förekommande grundämnet i universum. Det är trots detta relativt sällsynt på jorden, där det till skillnad från Helium inte skapas genom radioaktivt sönderfall. Neon skapas genom fusion av kol-12 kärnor i stjärnor och allt neon i universum kommer från detta. Det som de flesta förknippar neon med är det röd-oranga ljuset i neon-rör. Men neon har används i olika typer av vakuum-rör, men även i olika typer av lasrar, He-Ne laser eller excimerlasrar för XUV inom litografi i halvledar industrin.
För min del har jag i första hand jobbat med He-Ne lasrar, både för upplinjering, som ljuskälla i undervisningslaboratoriet och som referens för en våglängdsmeter. En He-Ne har normalt tre moder (våglängder) där två har en polarisation och en den vinkelräta mot dessa. Detta gör att man kan isolera en mod och bestämma exakt vilken våglängd den har med hjälp av absorption i jod, eller låsa våglängden genom att variera längden på laserkaviteten. Även om denna tekniken nu ersatts av andra är det mycket att lära sig med att bygga en jod-stabiliseras He-Ne laser.
Även om jag inte direkt jobbat med neon så har jag arbetat med en applikation där neon spelar en viktig roll. I ntnu.no/blogger/fysikkforfakirer/2019/07/31/mina-grundamnen-helium/ skrev jag om mitt arbete med en jon-guide där exciterat He var en källa till problem genom att det hamnade i Triplett-tillståndet, samma tripplet tillstånd som står för energin överföring från He till tillstånd i Ne som ger laser effekten. I och med att vi har en nästan resonant överföring av energi bör en liten inblandning av Ne i He-jeten göra att man får en minskning av antalet tripell-tillstånd. En minskning större än den man hade observerat med inblandning av Xe som har en icke-resonant överföring. Jag skrev en proposal och skickade till labbet som jag hade lämnat 1 år tidigare och bad de att prova. Jag fick dock inte något svar så jag vet änideg inte om det gjorde försöket eller inte.
Fluor är ett grundämne som finns i ganska mycket och som har en hel del miljömässiga problem. CFC-gaser och andra fluor baserade föreningar. Teflon känner de flesta till och finns i de flesta kök som non-stick i stekpannor och grytor.
Min erfarenhet av fluor har främst handlat om rengöring av glas, med fluorvätesyra (flussyra) som etsar glas men som också kan brukas för att få bort ytliga repor. I mitt fall fick vi en repa på Brewster-fönstret i vår argon-jon laser som behövde fixas. Så destillerat vatten, fluorvätesyra och optiskt papper användes för att fixa detta.
Den andra närkontakten med en Fluor-föringar (SF6) fick jag i England vid acceleratorn i Daresbury (Nuclear Structure Facility) under min postdoc då utrustning från denna skulle demonteras och packas för flytt till Jyväskylä. Acceleratorn, en van der Graff arbetar med höga spänningar varför man har SF6 som en skyddsgas för att hindra urladdningar. Detta är en tung gas, så om det blir ett läckage kommer den att ansamlas i lågt liggande fördjupningar som gropar eller dalar. Larmet gick och vi fick evakuera till skyddsvallarna runt anläggningen. En speciell upplevelse men den gången var det ett falsk larm.
Även om SF6 i sig är inert så kan man kvävas om den fastnar i lungorna på grund av sin tyngd. Tidigare har den dock brukats i små mängder för att få fram motsatsen till He-röst (hög frekvens) då man får en rejäl bas-röst. Men detta är för farligt så det party-tricket hoppas jag ingen gör längre.
Oxygen/syre kan man kalla en av de lyckligaste grundämnena i Finland; happi! Men oxygen är oftast något man inte vill ha då det oxiderar metaller och annat. Oxygen är också en av orsakerna till massutdöenden på jorden. När organismer kunde utnyttja fotosyntesen så var oxygen en bi- eller avfallsprodukt som samtidigt råkade vara giftigt för många organismer som då dog ut.
Vi tänker inte på det men oxygen är giftigt för oss så koncentrationer över 30% är toxiska. Normalt innehåller atmosfären runt 21% så vanlig luft är livsviktig och inte toxisk. Det kan vara värt att notera att under Perm (250-300 miljoner år sedan) var oxygen koncentrationen närmare 30%, vilket gjorde att insekter med sina trakéer som fungerar genom diffusion kunde växa sig större än idag.
Även om man inte vill ha oxygen, så finns en del intressanta aspekter som man kan få med sig. Flytande oxygen är paramagnetiskt så det är möjligt att fånga flytande oxygen mellan två magnetiska poler [https://www.youtube.com/watch?v=Lt4P6ctf06Q ] problemet är att få fram flytande oxygen(kokpunkt 90K). I videon brukas en gastub och rör i flytande nitrogen (kokpunkt 77K) men man kan även låta flytande nitrogen förångas i en öppen termos, man får då en svagt blå vätska när det mesta förångats, detta är oxygen som då kan brukas för försöket.
Man kan också stoppa ner stålull i vätskan, ta upp och sätta eld på den. På grund av oxygen innehållet kommer det bli en explosiv förbränning, tidigare kunde man hitta brännmärken både på bänkar och i tak där fysik-studenter gjort just detta.
Nitrogen, främst i sin flytande form är den form som jag använt mest. Då den har en temperatur på 77 K så fungerar den bra som hjälpmedel för sorption i vacuum system. Under min tid i Göteborg hämtade jag ofta nitrogen i en 25 liters dewar. Påfyllningen gjordes i ett rum där man satte i påfyllningsröret, satte på påfyllningen och gick ut. Genom fönstren där kunde man då se hur dimma bildades när notrogenen kokade bort innan vätska fylldes och när man såg att det sprutade över gick man i och stängde av.
Vi hade en del party trick med flytande nitrogen, man kunde låta det rinna över händerna, Leidenfrost effekten skyddade, kyla ner olika föremål eller «dricka» det. Återigen så skyddar Leidenfrost men man kan inte ha mycket i munnen eller låta det komma nära tänder. En ryss brukade svälja lite för att sedan komma med ett gigantiskt rap. När man kyler ner med nitrogen, händer det en hel del roliga effekter: Blommor blir skära som glas.
Strunt är strunt och snus är snus om än i gyllne dosor. Mer rosor i ett krus är ändock alltid rosor.
Men i Nitrogen blir det:
Strunt är strunt och snus är snus om än i gyllne dosor. Mer rosor i ett nitrogen krus blir spruckna rosor.
En klocka i bly klingar nedkyld som en fin mässingsklocka. Men ett radergummi (viskelär) kan explodera spontant på grund av spänningar i materialet när den kyls ner.
Maskinen som kan får fram flytande nitrogen med är i princip en Stirling-motor som körs baklängs, dvs det är möjligt att bygga om en sådan till en motor, något en kollega ville prova med en rysk maskin som stod i Jyväskylä. Det intressanta med den var att det var en exakt kopia av en väst-maskin. Till och med Made in och serienumret var kopierat.
Så nitrogen är ett grundämne som förutom att finns runt oss även ett som jag har jobbat med..
