Zjawiska termodynamiczne w niskich temperaturach

    Azot - podstawowy składnik ziemskiej atmosfery - przechodzi do stanu ciekłego w temperaturze -196 stopni Celsjusza.  Po raz pierwszy azot (i tlen) skroplili polscy fizycy, Karol Olszewski i Zygmunt Wróblewski, w 1883 roku.  Obecnie ciekłego azotu często używa się do chłodzenia aparatury badawczej.  W przedstawionych tutaj pokazach ciekły azot posłużył do demonstracji różnorodnych procesów termodynamicznych.
    Jeden z bardziej efektownych eksperymentów przy użyciu ciekłego azotu jest równocześnie najprostszy do wykonania - wystarczy odrobinę azotu rozlać na stole czy na podłodze.  Azot natychmiast zaczyna wrzeć, blat stołu jest przecież o ponad 200 stopni gorętszy.  Wrzenie jest tak intensywne, że między kroplą azotu a podłożem powstaje poduszka powietrzna, a krople rozbiegają się na wszystkie strony prawie bez tarcia.
 Ciekły azot zazwyczaj przechowuje się w szczelnych termosach - żeby uchronić go przed szybkim wygotowaniem.  W naszym eksperymencie postępujemy inaczej: nalewamy azotu do otwartego i nie izolowanego cieplnie naczynia w kształcie wąskiej rury.  Azot w zetknięciu z ,,gorącym'' otoczeniem zaczyna gwałtownie wrzeć, widzimy jego pary buchające z otwartego końca rury.
    Równocześnie na powierzchni naczynia skrapla się atmosferyczny tlen, który powoli spływa do podstawionej zlewki.  O tym, że jest to właśnie tlen przekonujemy się na własne oczy: zapałka wrzucona do zlewki płonie gwałtownym, żywym płomieniem i spala się niemal doszczętnie.
    Na powierzchni rury z ciekłym azotem osiada też szron - to oczywiście zamarzająca para wodna.  Oprócz szronu widzimy drobne, białe grudki, które po zebraniu na kartce papieru wyparowują w dziwny sposób: nie pozostawiając na papierze ani śladu wilgoci. Ta substancja to ,,suchy lód'', czyli zestalony dwutlenek węgla.  Zachodzący przy tym proces nazywamy sublimacją: dwutlenek węgla przechodzi z fazy stałej bezpośrednio do gazowej, z pominięciem cieczy.  Suchy lód powstał w wyniku odwrotnego procesu - resublimacji.
 Kolejny ciekawy proces termodynamiczny obserwujemy po szczelnym zatkaniu pojemnika z azotem.  Stale uwalniające się pary wrzącego azotu powodują wzrost ciśnienia wewnątrz zbiornika.  Przy wzroście ciśnienia podnosi się również temperatura wrzenia azotu.  Widać to po zewnętrznej powierzchni pojemnika: stopniowo przestaje się na niej skraplać powietrze.  Proces zostaje przywrócony natychmiast po otwarciu pojemnika.