Wieso "funktionieren" Gasflaschen?

Eine Frage beschäftigt mich: Wie kann es sein, dass beispielsweise stark gekühlter Stickstoff in einer Gasflasche nicht wärmer wird, expandiert, durch die enstehende Reibung zwischen den Atomen noch mehr Wärme erzeugt, immer weiter expandiert usw, solange bis es letztendlich platzt?

Irgendwie muss die Temperatur offensichtlich ohne einzugreifen ständig auf dem selben Niveau sein, doch wie kann das sein, wenn die Umgebung wärmer als der Flascheninhalt bzw. die Flasche selbst ist und somit liebend gerne Wärme an den Flascheninhalt abgeben würde, was natürlich fatale Folgen mit sich bringen würde?

Aus meiner Sicht gibt es keinen Weg, wie sich der stark gekühlte Flascheninhalt nicht an die Umgebungstemperatur anpassen würde. Danke für eure Antworten

Der Stickstoff, den man in Gasflaschen kaufen kann , ist nicht gekühlt. Er hat die gleiche Temperatur wie die Umgebungsluft. Der Aggregatzustand eines Stoffes (also, ob er fest, flüssig oder gasförmig ist) hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch vom Druck ab. Der Stickstoff in der Gasflasche steht unter hohem Druck und ist deshalb flüssig. Das ist auch der Grund warum die Flaschen so schwer sind: Um dem Druck standzuhalten müssen sie relativ dickwandig sein und aus einem robusten Material bestehen.

Da sich Gase bekanntlich erwärmen, wenn Druck entsteht, kühlen sie sich wieder ab, wenn sie sich ausdehen. Also wird es erst dadurch kühl, dass ein Teil des Stickstoffes in den gasförmigen Zustand übergeht, in dem es wesentlich weniger Druck zu ertragen hat, wodurch es abkühlt?

Das würde aber trotzdem nicht wirklich erklären, dass eigentlich der gesamte Stickstoff, also auch die Flüssigkeit, stark unter der Umgebungstemperatur sein müsste, da mit flüssigem Stickstoff beispielsweise bei extremen Übertaktungsversuchen auch Prozessoren gekühlt werden. Auf dem Prozessor ist dann eine Röhre montiert in die man den flüssigen Stickstoff gießt und welcher ab da für Temperaturen stark unter 0 sorgen kann. Das bisschen Gas was dabei entsteht hätte niemals die Möglichkeit, die dabei entstehende Wärme so effektiv abzuführen, also muss die Flüssigkeit auch eine kühlende Wirkung haben.

Bei den ganz extremen Fällen wird sogar flüssiges Helium genommen, da dieses noch deutlich kälter ist.

Bei Übertaktungsexperimenten wird zwar tatsächlich flüssiger Stickstoff benutzt, um ein Überhitzen des Prozessors zu verhindern, aber das funktioniert nicht unbegrenzt. In solchen Fällen wird flüssiger Stickstoff eingefüllt und das Gefäß möglichst gut isoliert und eventuell sogar mit Eis gekühlt, damit der Temperaturunterschied geringer ist. Auf diese eise kann man die Verdampfung reduzieren.

Für den Dauergebrauch ist das aber nicht geeignet. Beim Kühlen des Prozessors erwärmt sich der Stickstoff und verdampft. Wenn er komplett verdampft ist, muss man neuen einfüllen.

Theoretisch könnte man den Stickstoff im Kreis fahren (google mal nach Linde-Verfahren), aber der Aufwand ist für Computerbastler viel zu groß.

Ich weiß, dass der Stickstoff zur Kühlung irgendwann auch wärmer ist.

Ich bringe mal ein anderes Beispiel, das ich selbst vor einiger Zeit zu erleben hatte: Der Arzt will etwas vereisen und holt dazu einen Behälter, in dem sich wohl flüssiger Stickstoff befand. In diesen hält er ein Wattestäbchen rein und lässt es dort für ein paar Sekunden drin, bis es kalt genug ist, um selbst vereisen zu können.

Die Frage ist jetzt: Wieso bleibt es in dem Behälter weiterhin so kalt? Oder ist der Stickstoff wie ich bereits überlegt habe vielleicht in flüssiger Form auf Raumtemperatur, sobald er in den gasförmigen Zustand übergeht aber aufgrund des deutlich geringeren Drucks deutlich kühler? Ich glaube kaum, dass so Behälter in Räumen mit -50°C aufbewahrt werden, aber irgendwoher muss die Kälte kommen und das obwohl die Umgebung wärmer ist.

In dem Fall kann ich nur sagen: ja, Du hast Recht

Bei der Vereisung beim Arzt liegt das Kühlmittel erst flüssig und unter Druck vor und kühlt sich dann beim Ausdehnen ab (um mal ein wenig klugzuscheißen: und zwar durch den Joule-Thomson-Effekt). Die Wattestäbchen werden dabei gegen das Ventil gehalten. Je nach gewünschter Temperatur kommen auch andere Kühlmittel als Stickstoff in Frage, z.B. Dimethylether.