드라이 아이스는 어떻게 작동합니까?

드라이아이스는 얼어붙은 이산화탄소 입니다. 드라이 아이스 블록의 표면 온도는 화씨 -109.3도(섭씨 -78.5도)입니다. 드라이아이스는 또한 승화 의 아주 좋은 특징을 가지고 있습니다. 분해되면서 액체가 아닌 이산화탄소 기체로 직접 변합니다. 극저온의 온도와 승화 기능으로 드라이아이스는 냉장 보관에 적합합니다. 예를 들어 냉동된 것을 전국으로 보내고 싶다면 드라이아이스에 포장하면 됩니다. 목적지에 도착하면 얼고 일반 얼음처럼 지저분한 액체가 남지 않습니다.

많은 사람들은 -320°F(-196°C)에서 끓는 액체 질소에 익숙합니다. 액체 질소는 상당히 지저분하고 다루기 어렵습니다. 그렇다면 왜 질소는 액체이고 이산화탄소는 고체일까요? 이 차이는 질소와 이산화탄소의 고체-액체-기체 특성으로 인해 발생합니다.

우리는 모두 물의 고체-액체-기체 거동에 익숙합니다. 우리는 해수면 에서 물이 화씨 32도(섭씨 0도)에서 얼고 화씨 212도(섭씨 100도)에서 끓는 다는 것을 알고 있습니다. 그러나 물은 압력 을 변경함에 따라 다르게 거동 합니다. 압력을 낮추면 끓는점이 낮아집니다. 압력을 충분히 낮추면 실온에서 물이 끓습니다. 온도와 압력을 모두 보여주는 그래프에 물과 같은 물질의 고체-액체-기체 거동을 표시하면 물질에 대한 위상 다이어그램 을 만듭니다 . 위상 다이어그램은 물질이 고체, 액체 및 기체 사이에서 변하는 온도와 압력을 보여줍니다.

정상 압력에서 이산화탄소는 기체와 고체 사이를 직선으로 이동합니다. 액체 이산화탄소를 발견하는 것은 훨씬 더 높은 압력에서만 가능합니다. 예를 들어 고압 이산화탄소 탱크나 이산화탄소 소화기 에는 액체 이산화탄소가 들어 있습니다.

드라이아이스를 만들려면 액체 이산화탄소로 가득 찬 고압 용기부터 시작합니다. 탱크에서 액체 이산화탄소를 방출하면 액체의 팽창과 이산화탄소 가스의 고속 증발로 나머지 액체가 어는점까지 냉각되어 직접 고체로 변합니다. 이산화탄소 소화기가 작동하는 것을 본 적이 있다면 노즐에서 이 이산화탄소 눈이 형성되는 것을 보았을 것입니다. 이산화탄소 눈을 압축하여 드라이아이스 블록을 만듭니다. 드라이아이스 는 -109.2 °F 이상의 온도에서 승화 하므로 일반 얼음과 달리 액체가 아닌 기체로 변하므로 빨리 사용하거나 보관해야 합니다.

드라이아이스를 보관하는 방법

드라이아이스는 뚜껑을 살짝 닫은 상태로 쿨러처럼 외부의 잘 단열된 용기에 보관해야 합니다. 단열재가 두꺼울수록 더 느린 속도로 기체로 변하기 때문에 더 좋습니다. 승화된 CO2 가스가 가라앉고 위험할 수 있으므로 밀폐된 용기에 보관하지 마십시오. 밀폐된 경우 드라이아이스 폭탄을 만들어 용기를 폭발시킬 수 있습니다. 냉동실은 차갑게 유지하는 것이 좋은 장소라고 생각할 수 있지만 실제로는 너무 따뜻합니다. 드라이아이스의 온도가 낮기 때문에 냉장고가 꺼질 수 있습니다.

드라이아이스의 다양한 용도

드라이아이스 안전

드라이아이스를 다룰 기회가 있다면 두꺼운 장갑, 가급적이면 절연 장갑을 착용하는 것이 좋습니다 . 매우 차가운 표면 온도는 직접 만지면 쉽게 피부를 손상시킬 수 있습니다. 같은 이유로, 당신도 드라이아이스를 맛보거나 삼키고 싶지 않습니다. 드라이아이스를 다룰 때 폭발의 경우 보안경을 착용하는 것이 좋습니다.

드라이아이스의 또 다른 중요한 관심사는 환기 입니다. 환기가 잘 되는 지역인지 확인하고 싶습니다. 드라이아이스는 승화되고 이산화탄소는 공기보다 무거우며 낮은 지역이나 밀폐된 공간(예: 드라이아이스가 승화되는 자동차나 방)에 농축될 수 있습니다. 정상적인 공기는 질소 78%, 산소 21%, 이산화탄소 0.035%로 구성되어 있습니다. 공기 중의 이산화탄소 농도가 5% 이상으로 상승하면 이산화탄소가 독성이 될 수 있습니다. 드라이아이스가 있는 곳은 반드시 환기를 시키고, CO2가 많이 축적되는 것을 방지하기 위해 밀폐된 차량으로 운송하지 마십시오.

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