ドライアイスはどのように機能しますか？

ドライアイスは冷凍二酸化炭素です。ドライアイスのブロックの表面温度は華氏-109.3度（-78.5度C）です。ドライアイスには、昇華という非常に優れた機能もあります。ドライアイスが分解すると、液体ではなく二酸化炭素ガスに直接変わります。超低温と昇華機能により、ドライアイスは冷蔵に最適です。たとえば、冷凍したものを全国に送りたい場合は、ドライアイスに詰めることができます。目的地に到着すると凍結し、通常の氷のように乱雑な液体が残ることはありません。

多くの人は、-320°F（-196°C）で沸騰する液体窒素に精通しています。液体窒素はかなり乱雑で扱いが難しいです。では、二酸化炭素が固体であるのに、なぜ窒素は液体なのですか？この違いは、窒素と二酸化炭素の固液ガスの特徴によって引き起こされます。

私たちは皆、水の固液気体の振る舞いに精通しています。海面では、水は華氏32度（摂氏0度）で凍結し、華氏212度（摂氏100度）で沸騰することがわかっています。ただし、圧力を変更すると、水の動作は異なります。圧力を下げると、沸点が下がります。圧力を十分に下げると、水は室温で沸騰します。水のような物質の固液気体の挙動を温度と圧力の両方を示すグラフにプロットすると、その物質のいわゆる状態図が作成されます。状態図は、物質が固体、液体、気体の間で変化する温度と圧力を示しています。

常圧では、二酸化炭素は気体と固体の間をまっすぐに移動します。液体二酸化炭素を見つけるのは、はるかに高い圧力でのみです。たとえば、二酸化炭素の高圧タンクや二酸化炭素消火器には液体二酸化炭素が含まれています。

ドライアイスを作るには、液体二酸化炭素で満たされた高圧容器から始めます。液体の二酸化炭素をタンクから放出すると、液体の膨張と二酸化炭素ガスの高速蒸発により、残りの液体が凝固点まで冷却され、そこで直接固体になります。二酸化炭素消火器が作動しているのを見たことがあれば、この二酸化炭素の雪がノズルに形成されているのを見たことがあるでしょう。二酸化炭素の雪を圧縮して、ドライアイスのブロックを作成します。ドライアイスは-109.2°Fを超える温度で昇華するため、通常の氷とは異なり、液体ではなく気体に変わるため、すばやく使用するか、保管する必要があります。

ドライアイスの保管方法

ドライアイスは、蓋を少しだけ閉じた状態で、クーラーのように外の断熱性の高い容器に保管する必要があります。絶縁体が厚いほど、速度が遅くなりガスに戻るため、良好です。昇華したCO2ガスは沈み、危険を伴う可能性があるため、密閉容器に保管しないでください。気密性があると、ドライアイス爆弾が発生し、コンテナが爆発する可能性があります。冷凍庫は涼しく保つのに最適な場所だと思うかもしれませんが、実際には暖かすぎます。ドライアイスの温度が低いため、冷蔵庫の電源が切れる可能性があります。

ドライアイスの多くの用途

ドライアイスの安全性

ドライアイスを扱う機会がある場合は、必ず重い手袋、できれば断熱手袋を着用してください。超低温の表面温度は、直接触れると皮膚に損傷を与えやすくなります。同じ理由で、ドライアイスを味わったり飲み込んだりすることも決してありません。ドライアイスを取り扱う際は、爆発の際に備えて保護メガネを着用することをお勧めします。

ドライアイスに関するもう1つの重要な懸念事項は、換気です。あなたはその地域がよく換気されていることを確認したいです。ドライアイスは昇華し、二酸化炭素は空気よりも重く、低い場所や閉鎖された空間（車やドライアイスが昇華している部屋など）に集中する可能性があります。通常の空気は、78％の窒素、21％の酸素、わずか0.035％の二酸化炭素です。空気中の二酸化炭素濃度が5％を超えると、二酸化炭素が有毒になる可能性があります。ドライアイスが含まれている場所は必ず換気し、大量のCO2が蓄積しないように、密閉された車両で輸送しないでください。

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