实验降温时用液氮的原理是什么？为什么不用别的？

实验过程中很多时候都需要进行降温处理，但是实验降温都是使用液氮而没有采用其他物质，比如氢气、氦气等，实验降温时用液氮的原理是什么？为什么不用别的？液氮降温的原理是，液氮在转化为氮气时吸收热量，以此达到降温效果，之所以不用氦气、氢气等，是因为这些物质含量少，提取不方便，还存在着爆炸的风险，实验降温时选用的材料一定要保证安全。

液氮降温是一个物理变化，就是液体转化为气体的过程，在转变为气态时，然后会吸收周围的热量，达到降温效果，因为氮气是属于惰性气体，液氮只是状态改变，性质没有改变，所以在冷冻一些生物组织时，不会破坏生物组织，因此实验降温用到的是液氮。

氦气在地球上的量非常少，满足不了实验降温所需的用量，并且还不能再生，它能降到的温度非常低，在实验室中，没有这么高的要求，所以用液氦降温并不明智，除非在需要降到很低的温度用液氦降温，平时很少用到；除此之外，液氢也可以有降温的效果，但是氢气转变为液氢是非常危险的，氢气是易燃易爆炸物质，摩擦生热起电，稍不注意就会引起爆炸，所以用液氢降温不安全，而液氮是目前最常用的，因为它的安全性很高，并且氮气在空气中的含量非常多，获取方式也很容易，因此液氦降温是很明智的，也是很环保的，不用担心氮气的量，只需要在空气中提取就可以。

用液氮降温不仅考虑了它的化学性质，还要根据它的采取难度，以及地球上的存量，来决定液氮成为降温材料，液氮降温能满足大部分物体降温的标准，所以实验降温用液氮。

很多人有这样的疑问，他们在看运动员比赛完之后，通常会泡在液氮桶里，据了解液氮的温度通常是零下200度左右，为何他们的身体能够抵御如此低温，关键在于液氮桶温度的把握。

运动员这样做是有利于快速恢复身体机能。因为在低温情况下能够放松肌肉，能够让血液流转速度变慢，人在运动的时候毛细血管会张开，血流速度会加快，长时间保持，这样会伤害我们的毛细血管，甚至肌肉也会有所损伤，所以我们经常需要冷敷来减缓血液的流动速度，当我们停止冷敷后，血液流动速度又会加快，这样会给我们身体及时补充养分。

当然并不是说冷敷温度越低越好，在以前运动员冷敷的温度一般都是零下10度左右，因为那是液氮技术还没发展起来，所以运动员们通常是用冰块来进行冷敷的，用冰块冷敷也会对身体进行伤害，一旦敷的时间过长，很有可能会将细胞冻伤，当液氮技术流行之起来之后，运动员们便开始使用液氮来进行冷敷，能够极大程度保障自己的身体，现如今我们很多地区都能看到液氮，液氮实验非常广泛，特别是对于运动员而言，是一个非常有效的治疗身体的液体，能够帮助他们修复拉伤或者肌肉也能够保持肌肉的活跃性，能够延长他们的职业生涯。

值得一提的是，虽然夜半温度极低，有零下200度，但这并不意味着运动员身体是逆天的，因为这些液氮并不适合运动员直接接触，而是通过一定的手段来降低运动员的身体温度。在液氮桶里有严格的智能系统来控制温度，在专业技术人的指导下，他们往往根据运动员的身体素质来调节温度，更好的服务于运动员。

头发其实是性状很稳定的，在液氮中不受物理击打的话，也不会折断打碎，只是会和水分在一起变的很硬，之后在常温下慢慢会恢复。已经有人做过这样的实验了，有视频，这里我附上文字版链接。

头发放进液氮实验

成果如图

这种现象叫Leidenfrost effect。在液体与比其沸点高许多的固体接触的时候就会出现。当液氮接触到室温的铜块时会立即沸腾，但是剧烈沸腾产生的大量氮气会阻隔在铜块和液氮之间从而大大降低了传热的速度。当铜块的温度逐渐接近液氮温度时，没有那样大量的气体产生，二者的接触更好，传热速度反而提高，这就是你谈到的“第二次沸腾”。

如果你把液氮倒在地上，液氮不会立即全部气化，而是化成小液滴，在氮气的推动下游走许久才消失，也是一样的道理。

谢邀，用液氮是普遍的实验室超低温降温方式。

当然了，你也可以使用液氦。降温的效果要比液氮好上很多。在一些量子物理学实验室中研究凝聚态的时候广泛用到的降温液体其实也就是液氦。

液氦的沸点是-269℃。理论上液氦是可以将温度降低到4k这个指标上的。

这也是研究凝聚态的基础温度之一。

但是要注意的一点是，液氦的价格太高，这是一种在地球上含量稀有的惰性气体。如果用来做普通的实验室降温，那么实验成本就会被液氦拉高到无法承受的地步。

而相反，液态氮的获取就要比液氦获取容易得多了，地球空气中有78%是氮气。通过加压和降温方式可以直接从空气中制备液氮。所以价格上说液氮（量大的话可以低到几十块钱1升）也就比液氦要便宜几个数量，要知道高纯度的液氦每升的价格已经过万了。

普通的实验室超低温试验使用液氮作为降温液体也就没有什么大的问题了。

但话是这么说，液氮的性能还的确比液氦要差上一大截，液氮降温的最低温度也就只可以达到-19656℃，相较于液氦的-269℃差距十分明显。不过好在目前大多数实验室内例如超导体试验等基础的物理实验零下190度就已经够用了。也就犯不着用更贵的降温液体了。同理，例如凝聚态试验，-196度已经很难满足科学家变态的要求了，不得不付出更高的成本来使用昂贵的液氦。

还没说液氢吧？

这东西理论上是可以作为降温液体用的。如果用液氢的话，其实也比液氮的性能要好，毕竟液氢可以将温度降低到-2528℃。已经十分接近于液氦的水平了。

只不过要注意的一点是，液氮也好液氦也好，蒸发产物都是不活泼的气体，尤其是氦气，这是惰性气体，几乎不会和任何物质进行反应。

而液氢蒸发出来的就是氢气。还记得在中学实验室内做的氢气爆炸试验吗？

如果要使用液氢作为冷却液体的话，实验室将在很短的时间内充满大量的氢气，这时只要有一点小小的静电火花，实验室就会爆炸了。也正因为不安全，价格比液氦要低得多的液氢也就很难被便宜的用到实验室内了。

相反这玩意，会被用在火箭发动机中。

很多的液态火箭发动机，就是使用液氢和液氧两种业态的气体混合点燃产生巨大的推力的。

其实很多的实验室使用的材料或者设备都是某些特性符合实验室的需求才会被采用的。并不能想当然的去假设某些东西是不是更好用。