Schon vor 100 Jahren erfand der deutsche Ingenieur und Erfinder Prof. Dr. Carl Paul Gottfried von Linde ein Verfahren zum Kühlen und Verflüssigen von Luft. Nach ihm wird das Verfahren "Linde-Verfahren" genannt.

1895 gelang es Linde das erste mal größere Mengen flüssige Luft herzustellen. Bei der Herstellung der flüssigen Luft wird Luft angesaugt, und auf 200bar zusammengedrückt. Dabei erhitzt sich das Gasgemisch stark. Von Außen wird das heiße Gas gekühlt.

Das auf Normaltemperatur (25°C) gekühlte Gasgemisch wird nun wieder auf einen Druck von ca. 20bar entspannt. Dabei tritt ein Effekt ein, den man Joule-Thomson-Effekt nennt. Verdichtet man (reale) Gase, erhitzen sie sich, dehnt man sie aus, kühlen sie ab. Durch die Druckminderung kühlt das Luftgemisch (nach mehreren Kompressions- und Entspannungszyklen) soweit ab, dass der Siedepunkt von Stickstoff und Sauerstoff unterschritten wird und sich diese Gase verflüssigen.

Die entstandene flüssige Luft dient der weiteren Kühlung im System und wird dann abgefüllt. Über ein Destillationsverfahren, das man Gegenstromdestillation (Rektifikation) nennt, kann man die einzelnen Bestandteile der flüssigen Luft voneinander trennen und so reinen flüssigen Stickstoff und Sauerstoff herstellen.

Dieser Versuch gliedert sich in zwei Abschnitte:

1. In eine Metallschale wird eine Orange gelegt und mit flüssigem Stickstoff begossen. Nach ca. 2 Minuten im Stickstoffbad kann man die Orange vorsichtig heraus nehmen und auf den Tisch legen. Mit einem Hammer schlägt man auf die Orange. Vorsicht: Beobachter sollten außer Reichweite von herumfliegenden Orangenteilen stehen.

2. Ein Brett, ein Nagel und eine Banane werden bereit gelegt. Die Banane taucht man 2-3 Minuten in ein mit flüssigem Stickstoff gefülltes Dewar-Gefäß. Danach schlägt man mit der Banane den Nagel in das Brett.

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Die kalten Früchte haben ganz andere Eigenschaften, als bei Raumtemperatur. Die Orange ist steinhart und lässt sich nur mit mehreren Hammerschlägen zerschlagen. Die Banane kann nach dem Bad in flüssigem Stickstoff als Hammer benutzt werden. Sie hat in dem Moment also eine vergleichbare Härte wie ein Hammer.

Das Wasser in den Früchten friert bei den niedrigen Temperaturen des flüssigen Stickstoffs ein. Organische Strukturen der Früchte erstarren, was sie deutlich härter macht als bei Raumtemperatur. Man sagt ihre Elastizität nimmt ab. Allgemein lässt sich aus diesem und anderen Versuchen mit flüssigem Stickstoff ableiten, dass bei solch niedrigen Temperaturen (ca. -200°C) die meisten Stoffe nur noch in festen oder flüssigen Aggregatzuständen vorkommen. Ausnahmen hiervon bilden die sehr leichten Gase Wasserstoff, Helium und Neon.

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Versuch:
020: Magnesium brennt in Trockeneis 029: Trockeneis sublimiert 030: Farbwechsel durch Trockeneis 045: Der Eiskocher 071: Dichteanomalie von Wasser 075: Lärmendes Trockeneis 100: Kälte macht zerbrechlich 101: Kochen mit Stickstoff Teil 1 102: Kochen mit Stickstoff Teil 2 103: Das Leidenfrost Phänomen 104: Leuchtende Gasperlen 105: Kalte Ballons 106: Zigarette in Sauerstoff 107: Kalte Früchte 108: Tanzender Stickstoff

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Bei Versuchen mit flüssiger Luft oder flüssigem Stickstoff muss der Raum stets gut belüftet werden, weil bei andauernder Demonstration große Mengen an Stickstoff frei werden! Grundlegende Vorkehrungen, wie das Tragen von Schutzhandschuhen und Schutzbrille sind bei den tiefen Temperaturen unabdingbar.

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