空气是由78．01％的氮、20．9％的氧以及氩、氖、氙、氪等稀有气体组成的混合物。液态空气就是将空气经过如图3－2所示的步骤液化而成的。

压缩机A将吸入的空气压缩，压缩产生的热被冷却器B中的水带走，再经过热交换器E₁与返回的低压气体进行热交换，经风冷却后的压缩气体分成两路：一路进入膨胀机C进行膨胀，同时对外做功，在这过程中，消耗了空气的大量内能，温度降低；膨胀后的气体进入热交换器E₂的低压侧，与其中的高压侧的压缩气体进行热交换后，通过E₂返回压缩机的吸气口。另一路进入热交换器E₂、E₃，与返回的低压气体进行热交换，降低温度，再经过节流阀Z进行节流膨胀，温度降低到78．8K，于是有一部分气体被液化，成为液态空气D。没被液化的气体依次返回E₃、E₂、E₁，与进来的高压气体进行热交换，最后返回压缩机的吸气口。

液态空气在液化过程中，二氧化碳已被清除，微量稀有气体正常沸点低的亦不存在，所以液态空气是由氮78％，氧21％，氩1％组成。

由于液态空气中约含有1／5液氧，因此使用不安全；更由于液态空气组份正常沸点的不同，于是蒸发出的比例不同，所以液态空气组份比例经常变，沸点也就在变，不稳定。因此，液态空气不能当低温源用于精密科学实验中。

人们液化空气的主要目的在于制取液氮、液氧及提取稀有气体。制取的基本原理是利用液态空气组份沸点的不同（氮：77K氧90．2K）而在分镏塔中进行分离而得到。

氮可以用来制氨，氨是重要的化学原料。氮化学性质不活泼，液氮可作低温源，尤其高温超导体发现以后的今天，显得更为重要。除此之外，液氮在医学上也有很重要的应用。

氧可以广泛地应用在高温冶炼、高温焊接、高温切割及医疗方面。氩是惰性气体，可以充入白炽灯泡和其他电光源。