Forskere innen termodynamikk ved NTNU i Trondheim har undersøkt egenskapene til argon. 

Argon er et grunnstoff som er en gass uten farge, lukt eller smak

Denne gassen kan imidlertid bli til en væske eller fast stoff ved svært lave temperaturer. Argon blir flytende ved omtrent -186 °C og fast ved rundt -189 °C. 

– Vi har utviklet den mest nøyaktige tilstandsligningen som finnes i dag, for å beskrive argon i fastfase, sier professor Øivind Wilhelmsen.

Han leder termodynamikk-gruppen ved Institutt for kjemi på NTNU og jobber ved PoreLab Senter for Fremragende Forskning.

Store deler av arbeidet er utført av doktorgradsstipendiat Tage Maltby og professor Morten Hammer. 

Funnene er beskrevet i en vitenskapelig artikkel som nylig er publisert i et tidsskrift fra American Institute of Physics.

Hvorfor er dette spennende?

For forskerne finnes det masse eksperimenter for argon som de kan brukes for å teste sin egen teori.

– Teorien vår er nyttig blant annet fordi den kan si noe om når fast stoff krystalliserer ut fra blandinger, sier Maltby.

De snakker om store konsekvenser. Når gass skal fraktes over større avstander, blir den ofte kjølt ned først til den er i flytende form fordi dette tar mindre plass. Dette gjelder både for transport av flytende hydrogen og transport av CO₂ på skip.

Nedkjøling kan gi fast stoff istedenfor flytende, og faste stoffer kan tette rør og prosessutstyr. Det er ikke ønskelig, for det kan bli både dyrt og farlig.

Derfor er det smart å vite når, hvordan og hvorfor argon eller andre stoffer går over til fast fase.

Bygget teorien helt fra bunnen

– Vi bygger opp teorien for den faste fasen til argon helt fra bunnen av med de molekylære interaksjonene, sier Maltby.

Nå startet de ikke akkurat på null, for mye av beregningsgrunnlaget var allerede utviklet av Morten Hammer. Han er både medveileder for Maltby og delaktig i den siste vitenskapelige artikkelen. Hammer har jobbet med å utvikle beregningsvektøy for termodynamikk i omtrent 15 år.

Teorien deres er blant annet viktig når vi i framtida skal utføre storstilt karbonfangst og lagring, såkalt CCS.

– Når det blir kaldt nok, før flytende CO₂ skal sendes med skip, så må vi være sikre på at det ikke blir dannet fast CO₂, sier Hammer.

Sparer tid og penger

– Teorien kan gi oss presise anslag for en rekke egenskaper til den faste fasen som vi ellers kan måle i labben. Vi kan forutsi når fast argon felles ut fra gass og væskeblandinger omtrent like nøyaktig som eksperimentene, sier Wilhelmsen.

Om forskere slipper å gå innom laboratoriet for å utføre ulike eksperimenter, kan de spare både tid og penger. Teorien er ikke bare anvendbar for argon heller.

– Den kan også brukes som utgangspunkt for å studere for eksempel oksygen, hydrogen eller helium, sier Maltby.

Om teorien utvides, kan den altså bli nyttig for enda flere områder og enda flere bedrifter.

Maltby er tilknyttet Hydrogeni, et senter for forskning på hydrogen og ammoniakk. Han er den første doktorgradsstipendiaten som ble ansatt ved senteret.

Referanse:

Tage W. Maltby, Morten Hammer og Øivind Wilhelmsen: Equation of State for Solid Argon Valid for Temperatures up to 300 K and Pressures up to 16 GPa. J. Phys. Chem. Ref. Data, 2024. Doi.org/10.1063/5.0237497

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse sakene fra NTNU?

• 

  Fantastiske skatter av elfenbein fra hvalross tilbake til Norge

• 

  Fant 180 ganger mer av denne giften i fugler

• 

  Slik kan havvind bli mer lønnsomt

• 

  – Kunstsnø har ufortjent dårlig rykte

• 

  Født for tidlig: Vekten kan avgjøre hvor aktiv barnet blir som voksen

• 

  Ny forskning kan gjøre det lettere å drive karbonfangst

Les flere saker fra NTNU her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER