Как работает сухой лед?

Сухой лед - это замороженный углекислый газ . Блок сухого льда имеет температуру поверхности -109,3 градуса по Фаренгейту (-78,5 градуса по Цельсию). Сухой лед также обладает очень приятной особенностью сублимации - при разложении он превращается непосредственно в углекислый газ, а не в жидкость. Благодаря сверхнизкой температуре и возможности сублимации сухой лед отлично подходит для охлаждения. Например, если вы хотите отправить что-то замороженное по стране, вы можете упаковать это в сухой лед. Он будет заморожен, когда достигнет места назначения, и не останется грязной жидкости, как это было бы с обычным льдом.

Многие люди знакомы с жидким азотом, который кипит при -320 градусов по Фаренгейту (-196 градусов по Цельсию). Жидкий азот довольно грязный и сложный в обращении. Так почему же азот жидкий, а углекислый газ - твердый? Эта разница вызвана особенностями твердого, жидкого и газообразного азота и углекислого газа.

Все мы знакомы с поведением воды в твердом, жидком и газообразном состоянии. Мы знаем, что на уровне моря вода замерзает при 32 ° F (0 ° C) и закипает при 212 ° F (100 ° C). Однако вода ведет себя по-другому, когда вы меняете давление . При понижении давления температура кипения падает. Если вы достаточно понизите давление, вода закипит при комнатной температуре. Если вы изобразите поведение твердого, жидкого и газообразного вещества, такого как вода, на графике, показывающем как температуру, так и давление, вы создадите так называемую фазовую диаграмму для вещества. На фазовой диаграмме показаны температуры и давления, при которых вещество меняется между твердым, жидким и газообразным.

При нормальном давлении углекислый газ перемещается прямо между газом и твердым телом. Жидкий углекислый газ можно найти только при гораздо более высоком давлении. Например, баллон высокого давления с углекислым газом или огнетушитель с углекислым газом содержит жидкую двуокись углерода.

Чтобы сделать сухой лед, вы начинаете с контейнера высокого давления, наполненного жидкой двуокисью углерода. Когда вы выпускаете жидкую двуокись углерода из резервуара, расширение жидкости и высокоскоростное испарение газообразного двуокиси углерода охлаждает оставшуюся жидкость до точки замерзания, где она превращается непосредственно в твердое вещество. Если вы когда-нибудь видели в действии углекислотный огнетушитель, вы видели, как в сопле образовывался углекислый снег. Вы сжимаете снег из углекислого газа, чтобы создать блок сухого льда. Сухой лед сублимируется при температуре выше -109,2 ° F, поэтому вам нужно будет использовать его быстро или хранить, поскольку в отличие от обычного льда он превращается в газ, а не в жидкость.

Как хранить сухой лед

Сухой лед следует хранить в хорошо изолированном контейнере снаружи, как охладитель, с только слегка закрытой крышкой. Чем толще изоляция, тем лучше, так как она медленнее превращается в газ. Никогда не храните его в запечатанном контейнере, так как сублимированный газ CO2 тонет и может быть опасен. Если он герметичен, он может создать бомбу из сухого льда, и контейнер взорвется. Вы можете подумать, что морозильная камера - отличное место для охлаждения, но на самом деле она слишком теплая. Холодильник может выключиться из-за низкой температуры сухого льда.

Многочисленные способы использования сухого льда

Безопасность сухого льда

Если у вас когда-нибудь будет возможность работать с сухим льдом, обязательно наденьте толстые перчатки, предпочтительно перчатки с изоляцией . Сверхнизкая температура поверхности может легко повредить вашу кожу, если вы прикоснетесь к ней напрямую. По той же причине вы никогда не захотите пробовать или глотать сухой лед. При обращении с сухим льдом рекомендуется надевать защитные очки на случай взрыва.

Еще одна важная проблема с сухим льдом - вентиляция . Убедитесь, что помещение хорошо проветривается. Сухой лед сублимируется, а углекислый газ тяжелее воздуха, и он может концентрироваться в низких помещениях или замкнутых пространствах (например, в машине или комнате, где сублимируется сухой лед). В нормальном воздухе 78% азота, 21% кислорода и всего 0,035% углекислого газа. Если концентрация углекислого газа в воздухе превышает 5%, углекислый газ может стать токсичным. Обязательно проветривайте любое место, где есть сухой лед, и не перевозите его в закрытом автомобиле, чтобы избежать накопления большого количества CO2.

Статьи по Теме

Больше отличных ссылок