Κάντε εύκολα καπνό ή ομίχλη από ξηρό πάγο με ασφάλεια

Ο ξηρός πάγος που όλοι γνωρίζουμε δεν είναι τίποτα άλλο από διοξείδιο του άνθρακα σε στερεή κατάσταση. Αυτή είναι μια πολύ κοινή ένωση που έχει την ιδιαιτερότητα ότι μπορεί να περάσει από τη στερεή κατάσταση στην αέρια κατάσταση χωρίς να περάσει πρώτα από την υγρή κατάσταση, μια διαδικασία γνωστή ως εξάχνωση.

Σε πίεση 1 atm, το σημείο εξάχνωσης του διοξειδίου του άνθρακα είναι -78,5°C, γι’ αυτό ένα μπλοκ ξηρού πάγου που εκτίθεται στον ατμοσφαιρικό αέρα θα θερμανθεί αυθόρμητα στους -78,5°C και στη συνέχεια θα αρχίσει να εξαχνώνεται, παραμένοντας σε αυτή τη θερμοκρασία μέχρι να εξατμιστεί εντελώς. Το γεγονός ότι διατηρείται σε τόσο χαμηλή θερμοκρασία και ότι καταναλώνεται χωρίς ποτέ να μετατραπεί σε υγρή κατάσταση είναι ακριβώς αυτό που δικαιολογεί την ονομασία ξηρός πάγος για αυτή τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα.

Αυτή η ίδια ιδιότητα είναι επίσης που το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο ως φορητό ψυκτικό μέσο που είναι εύκολο στο χειρισμό και ως πηγή κρύου αερίου που χρησιμοποιείται για την παραγωγή “ψεύτικο καπνό” ή ομίχλη ξηρού πάγου.

Πώς παθαίνεις ομίχλη ή καπνό ξηρού πάγου;

Ο σχηματισμός ομίχλης ξηρού πάγου είναι πολύ εύκολος. Το μόνο που χρειάζεται είναι ζεστό νερό και ξηρός πάγος. Τα βήματα είναι τρία:

1. Ζεστάνετε το νερό μέχρι να βράσει και προσθέστε το σε ένα θερμομονωτικό δοχείο, όπως ένα δοχείο από φελιζόλ ή διογκωμένη πολυστερίνη (EPS), ένα ανοιχτό θερμός ή ένα ποτήρι Dewar (το τελευταίο μπορεί να ληφθεί σε ορισμένα εργαστήρια).
2. Προσθέστε ένα κομμάτι ξηρού πάγου στο βραστό νερό. Είναι προτιμότερο να είναι ένα μπλοκ αρκετά μικρό ώστε να χωράει στο δοχείο με το ζεστό νερό, αλλά όχι πολύ μικρό για να μην εξατμίζεται πολύ γρήγορα. Αμέσως θα αρχίσει να σχηματίζεται μια πυκνή ομίχλη, που ξεχειλίζει το δοχείο από τις πλευρές και θα κυλήσει κάτω από το πάτωμα.
3. Εάν θέλετε η ομίχλη να σηκώνεται και να καλύπτει περισσότερο χώρο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν ανεμιστήρα για να μετακινήσετε τον αέρα.

Όσο περνάει ο καιρός, το ζεστό νερό θα κρυώνει λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας του ξηρού πάγου. Αυτό θα μειώσει σταδιακά την ποσότητα της ομίχλης που παράγεται. Επίσης, η ομίχλη θα τείνει να διαλύεται καθώς το κρύο διοξείδιο του άνθρακα συνδυάζεται με τον ζεστό περιβάλλοντα αέρα, ο οποίος τείνει επίσης να μειώσει την επίδραση του καπνού ή της ομίχλης.

Διαδικασία χρωματισμού καπνού ξηρού πάγου

Σε πολλές εφαρμογές είναι επιθυμητό να παράγεται καπνός ή νέφη διαφορετικών χρωμάτων. Αυτό δεν μπορεί να επιτευχθεί απευθείας στο mist καθώς το mist μπορεί να γίνει λευκό μόνο από τα δύο συστατικά που χρησιμοποιούνται. Ωστόσο, η λευκή ομίχλη μπορεί να αποκτήσει την όψη χρώματος ρίχνοντας ένα έγχρωμο φως πάνω της.

Επειδή είναι λευκό, η ομίχλη έχει την ικανότητα να αντανακλά όλα τα χρώματα του ορατού φωτός. Για το λόγο αυτό, αν λάμπουμε λευκή ομίχλη με μπλε φως, θα αντανακλά το μπλε φως και επομένως θα το δούμε ως μπλε. Το ίδιο θα συμβεί με οποιοδήποτε άλλο χρώμα φωτός χρησιμοποιούμε.

Πώς λειτουργεί η ομίχλη ξηρού πάγου;

Ένα συνηθισμένο λάθος στην εξήγηση του σχηματισμού ομίχλης ξηρού πάγου είναι να υποθέσουμε ότι η ομίχλη που βλέπουμε είναι στην πραγματικότητα κατασκευασμένη από διοξείδιο του άνθρακα. Τελικά, ο ξηρός πάγος αποτελείται από στερεό διοξείδιο του άνθρακα, και είναι αυτή η ένωση που απελευθερώνεται ως αέριο από τη διαδικασία εξάχνωσης, σωστά;

Αυτό είναι πέρα ​​για πέρα ​​αληθινό. Το πρόβλημα είναι ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο αέριο και, ως εκ τούτου, δεν μπορούμε να το δούμε. Αυτό σημαίνει ότι το λευκό χρώμα της ομίχλης δεν μπορεί να προέρχεται από ξηρό πάγο. Άρα πρέπει να είναι κάτι άλλο.

Όταν αναλύουμε το δεύτερο εξάρτημα της μικρής μας ψεύτικης γεννήτριας καπνού, μπορεί να πέσουμε σε ένα δεύτερο λάθος και να σκεφτούμε ότι η ομίχλη είναι στην πραγματικότητα υδρατμός. Ωστόσο, με τους υδρατμούς είναι το ίδιο με το αέριο διοξείδιο του άνθρακα: το αέριο νερό είναι επίσης αόρατο.

Τι βλέπουμε λοιπόν πραγματικά;

Η ομίχλη, όπως τα σύννεφα, στην πραγματικότητα σχηματίζεται από τη συμπύκνωση εκατομμυρίων μικροσκοπικών υγρών σταγονιδίων νερού που είναι τόσο ελαφριές που μπορούν να παραμείνουν αιωρούμενες στον αέρα για κάποιο χρονικό διάστημα. Αυτά τα μικρά σταγονίδια δημιουργούνται από τη συμπύκνωση υδρατμών από ζεστό νερό όταν έρχεται σε επαφή με κρύο αέριο διοξείδιο του άνθρακα (στους 78,5 °C κάτω από το μηδέν) που απελευθερώνεται από την εξάχνωση του ξηρού πάγου.

Αυτή η εξάχνωση επιταχύνεται σημαντικά όταν ο ξηρός πάγος έρχεται σε επαφή με το ζεστό νερό, το οποίο απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες αερίου διοξειδίου του άνθρακα που παρασύρει τα πρόσφατα συμπυκνωμένα σταγονίδια υδρατμών, σχηματίζοντας την ομίχλη που μπορούμε να δούμε.

Επειδή τόσο το ψυχρό διοξείδιο του άνθρακα όσο και η ομίχλη των μικροσκοπικών σταγονιδίων νερού είναι πιο πυκνά από τον αέρα, τείνουν να πέφτουν και να ακολουθούν κοντά στο έδαφος σχεδόν σαν υγρό. Ωστόσο, ένα μικρό βύθισμα είναι το μόνο που χρειάζεται για να σηκώσει την ομίχλη και να την απλώσει, αν και αυτό με τη σειρά του θα συντομεύσει τη διάρκεια.

Γιατί η ομίχλη διαλύεται;

Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τους οποίους η ομίχλη καταλήγει να εξαφανίζεται. Το πρώτο είναι ότι, καθώς η ομίχλη εξαπλώνεται στο διάστημα, η συγκέντρωση των σωματιδίων που τη σχηματίζουν μειώνεται (αραιώνεται με τον αέρα), οπότε φαίνεται όλο και πιο λεπτή ή λεπτή. Επίσης, με την ανάμειξη με ζεστό αέρα, το αέριο διοξείδιο του άνθρακα θερμαίνεται επίσης, μειώνοντας την ικανότητά του να συμπυκνώνει περισσότερους υδρατμούς από το περιβάλλον. Από την άλλη πλευρά, όταν θερμαίνονται, οι μικρές σταγόνες νερού στην ομίχλη θα τείνουν να εξατμιστούν ξανά, μετατρέποντας ξανά σε υδρατμούς αόρατους στα μάτια μας.

Μερικά σημαντικά μέτρα ασφαλείας

Ο ξηρός πάγος δεν είναι ιδιαίτερα επικίνδυνος, καθώς το διοξείδιο του άνθρακα είναι μια αρκετά αδρανής ουσία χημικά. Ωστόσο, μπορεί να αποτελεί κίνδυνο για δύο λόγους:

• Ο ξηρός πάγος είναι πολύ κρύος. Στην πραγματικότητα, είναι πολύ πιο κρύο από τα περισσότερα κρύα πράγματα που έχουμε συνηθίσει. Ένας οικιακός καταψύκτης ψύχεται στους -20 °C το πολύ, ενώ ο ξηρός πάγος είναι στους -78,5 °C. Αυτό σημαίνει ότι ο ξηρός πάγος βρίσκεται πολύ κάτω από το σημείο πήξης του νερού, επομένως η επαφή του με γυμνά χέρια μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα στο δέρμα και κρυοπαγήματα.

• Με την ταχεία εξάχνωση στον αέρα, ο ξηρός πάγος μπορεί να παράγει σημαντικά ρεύματα αερίου διοξειδίου του άνθρακα, ειδικά στο επίπεδο του εδάφους, εκτοπίζοντας τον αέρα. Για το λόγο αυτό, το να ξαπλώσετε στο έδαφος κοντά σε ένα ανοιχτό δείγμα ξηρού πάγου μπορεί να προκαλέσει ασφυξία.

Για αυτούς τους δύο λόγους, πρέπει πάντα να φροντίζουμε να χειριζόμαστε τον ξηρό πάγο χρησιμοποιώντας κατάλληλα γάντια για να αποφύγουμε τα κρύα εγκαύματα. Επιπλέον, πρέπει να είμαστε προσεκτικοί για να αποφύγουμε τη δημιουργία ομίχλης ξηρού πάγου σε εσωτερικούς χώρους όπου υπάρχει πιθανότητα κάποιος να αποκοιμηθεί, καθώς η ασφυξία από έλλειψη οξυγόνου μπορεί να είναι θανατηφόρα. Σε γενικές γραμμές, η εργασία σε ένα αρκετά καλά αεριζόμενο χώρο αρκεί για να αποφευχθεί οποιοδήποτε σοβαρό ατύχημα.

ομίχλη χωρίς ξηρό πάγο

Λειτουργώντας με την ίδια αρχή με την ομίχλη ξηρού πάγου, μπορούμε να δημιουργήσουμε μια ομίχλη χρησιμοποιώντας κανονικό πάγο, αν και το αποτέλεσμα είναι πολύ λιγότερο θεαματικό και η ομίχλη είναι μόλις ορατή. Εάν τοποθετήσουμε μερικά παγάκια σε ένα σουρωτήρι πάνω από ζεστό νερό, το κρύο των παγοκύβων θα συμπυκνώσει τον ατμό, σχηματίζοντας μια λεπτή ομίχλη που μπορούμε να δούμε στα παγάκια.

Ο λόγος για τον οποίο το αποτέλεσμα με τον ξηρό πάγο είναι πιο δραματικό είναι επειδή εξαχνώνεται πολύ γρήγορα, δημιουργώντας ένα ρεύμα ψυχρού αερίου που συμπυκνώνει τον ατμό και τον παρασύρει. Αντίθετα, ο κανονικός πάγος δεν εξαχνώνεται, επομένως δεν παράγει το ίδιο ρεύμα έλξης με τον ξηρό πάγο. Επίσης, όταν αρχίζει να λιώνει είναι μόνο 0 °C αντί για -78,5 °C, έτσι ο αέρας γύρω από τον κανονικό πάγο δεν είναι τόσο κρύος όσο αυτός γύρω από τον ξηρό πάγο, γεγονός που περιορίζει την ποσότητα του ατμού που μπορεί να συμπυκνωθεί για να σχηματίσει ομίχλη.

βιβλιογραφικές αναφορές

Aquae. (2021, 10 Ιανουαρίου). Πώς να φτιάξετε εύκολα σπιτική ομίχλη – Aquae Foundation . Ίδρυμα Aquae. https://www.fundacionaquae.org/experimento-niebla-casera/

DOÑANA Biotech. (2017, 21 Νοεμβρίου). ΦΑΝΕΜΑ ΟΜΙΧΛΗΣ με ΞΗΡΟ ΠΑΓΟ [Βίντεο]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=qqS6AGzg53k

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Χημεία (10η ^έκδ .). Εκπαίδευση McGraw-Hill.

Πώς να φτιάξετε SMOKE με ΞΗΡΟ ΠΑΓΟ . (2019, 17 Νοεμβρίου). Δάσος φαντασίας. https://www.bosquedefantasias.com/recursos/experimentos-quimica/how-to-make-humo-hielo-seco

Gonzalez, D. (2021, 16 Νοεμβρίου). Ποια είναι η ιδανική θερμοκρασία στο ψυγείο ; Euronics. https://www.euronics.es/blog/cual-es-la-temperatura-ideal-de-la-nevera/

Medical Infrasal. (ν). ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ . Infrasal.com. https://www.infrasal.com/gases/carbon-dioxide