Wie funktioniert Trockeneis?

Trockeneis ist gefrorenes Kohlendioxid . Ein Trockeneisblock hat eine Oberflächentemperatur von -109,3 Grad Fahrenheit (-78,5 Grad C). Trockeneis hat auch die sehr schöne Eigenschaft der Sublimation – wenn es zerfällt, verwandelt es sich direkt in Kohlendioxidgas und nicht in eine Flüssigkeit. Die superkalte Temperatur und die Sublimationsfunktion machen Trockeneis ideal für die Kühlung. Wenn Sie beispielsweise etwas Gefrorenes quer durchs Land verschicken möchten, können Sie es in Trockeneis verpacken. Es wird gefroren, wenn es sein Ziel erreicht, und es bleibt keine unordentliche Flüssigkeit übrig, wie bei normalem Eis.

Viele Menschen kennen flüssigen Stickstoff, der bei -320 Grad F (-196 Grad C) siedet. Flüssiger Stickstoff ist ziemlich schmutzig und schwer zu handhaben. Warum ist Stickstoff flüssig, während Kohlendioxid fest ist? Dieser Unterschied wird durch die Fest-Flüssig-Gas-Eigenschaften von Stickstoff und Kohlendioxid verursacht.

Wir alle kennen das Fest-Flüssig-Gas-Verhalten von Wasser. Wir wissen, dass Wasser auf Meereshöhe bei 32 ° F (0 ° C) gefriert und bei 212 ° F (100 ° C) kocht. Wasser verhält sich jedoch anders, wenn Sie den Druck ändern . Wenn Sie den Druck senken, sinkt der Siedepunkt. Wenn Sie den Druck ausreichend senken, kocht das Wasser bei Raumtemperatur. Wenn Sie das Fest-Flüssig-Gas-Verhalten einer Substanz wie Wasser in einem Diagramm darstellen, das sowohl Temperatur als auch Druck anzeigt, erstellen Sie ein sogenanntes Phasendiagramm für die Substanz. Das Phasendiagramm zeigt die Temperaturen und Drücke, bei denen ein Stoff zwischen fest, flüssig und gasförmig wechselt.

Bei Normaldruck bewegt sich Kohlendioxid direkt zwischen Gas und Feststoff. Erst bei viel höheren Drücken findet man flüssiges Kohlendioxid. Beispielsweise enthält ein Kohlendioxid-Hochdrucktank oder ein Kohlendioxid- Feuerlöscher flüssiges Kohlendioxid.

Um Trockeneis herzustellen, beginnt man mit einem Hochdruckbehälter voller flüssiger Kohlensäure. Wenn Sie das flüssige Kohlendioxid aus dem Tank ablassen, kühlt die Expansion der Flüssigkeit und die Hochgeschwindigkeitsverdampfung des Kohlendioxidgases den Rest der Flüssigkeit bis zum Gefrierpunkt ab, wo sie direkt in einen Feststoff übergeht. Wenn Sie schon einmal einen Kohlendioxid-Feuerlöscher in Aktion gesehen haben, haben Sie gesehen, wie sich dieser Kohlendioxid-Schnee in der Düse bildet. Sie verdichten den Kohlendioxidschnee zu einem Trockeneisblock. Trockeneis sublimiert bei Temperaturen über -109,2 ° F, daher müssen Sie es schnell verwenden oder lagern, da es sich im Gegensatz zu normalem Eis in ein Gas statt in eine Flüssigkeit verwandelt.

Trockeneis lagern

Trockeneis sollte in einem gut isolierten Behälter wie eine Kühlbox mit leicht geschlossenem Deckel draußen gelagert werden. Je dicker die Isolierung, desto besser, da sie sich langsamer wieder in Gas verwandelt. Lagern Sie es niemals in einem verschlossenen Behälter, da das sublimierte CO2-Gas sinkt und gefährlich sein kann. Wenn es luftdicht ist, kann es eine Trockeneisbombe bilden, die den Behälter explodieren lässt. Man könnte meinen, der Gefrierschrank ist ein großartiger Ort, um es kühl zu halten, aber es ist tatsächlich zu warm. Aufgrund der niedrigen Temperatur von Trockeneis kann es dazu kommen, dass sich Ihr Kühlschrank ausschaltet.

Die vielen Verwendungsmöglichkeiten von Trockeneis

Trockeneissicherheit

Wenn Sie jemals mit Trockeneis umgehen können, sollten Sie unbedingt schwere Handschuhe tragen, vorzugsweise isolierte Handschuhe . Die superkalte Oberflächentemperatur kann Ihrer Haut leicht schaden, wenn Sie sie direkt berühren. Aus dem gleichen Grund möchten Sie auch niemals Trockeneis probieren oder schlucken. Beim Umgang mit Trockeneis empfehlen wir, im Explosionsfall eine Schutzbrille zu tragen.

Ein weiteres wichtiges Anliegen bei Trockeneis ist die Belüftung . Sie möchten sicherstellen, dass der Bereich gut belüftet ist. Trockeneis sublimiert und Kohlendioxid ist schwerer als Luft und kann sich in niedrigen Bereichen oder geschlossenen Räumen (wie einem Auto oder einem Raum, in dem Trockeneis sublimiert) konzentrieren. Normale Luft besteht zu 78% aus Stickstoff, 21% Sauerstoff und nur 0,035% Kohlendioxid. Steigt die Kohlendioxidkonzentration in der Luft über 5 %, kann Kohlendioxid giftig werden. Achten Sie darauf, alle Bereiche zu lüften, die Trockeneis enthalten, und transportieren Sie es nicht in einem geschlossenen Fahrzeug, um eine große CO2-Ansammlung zu vermeiden.

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