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हम सभी जानते हैं कि सूखी बर्फ ठोस अवस्था में कार्बन डाइऑक्साइड से ज्यादा कुछ नहीं है। यह एक बहुत ही सामान्य यौगिक है जिसमें पहले तरल अवस्था से गुज़रे बिना ठोस अवस्था से गैसीय अवस्था में जाने में सक्षम होने की ख़ासियत है, एक प्रक्रिया जिसे उच्च बनाने की क्रिया के रूप में जाना जाता है।
1 एटीएम दबाव पर, कार्बन डाइऑक्साइड का उर्ध्वपातन बिंदु -78.5 डिग्री सेल्सियस है, यही कारण है कि वायुमंडलीय हवा के संपर्क में आने वाली सूखी बर्फ का एक ब्लॉक अनायास -78.5 डिग्री सेल्सियस तक गर्म हो जाएगा और फिर उस तापमान पर तब तक रहना शुरू हो जाएगा जब तक कि यह वाष्पित न हो जाए। पूरी तरह। तथ्य यह है कि इसे इतने कम तापमान पर रखा जाता है और यह बिना किसी तरल अवस्था में बदले इसका सेवन किया जाता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड के इस रूप के लिए शुष्क बर्फ के नाम को सही ठहराता है।
यह वही संपत्ति है जो इसे पोर्टेबल रेफ्रिजरेंट के रूप में विशेष रूप से उपयोगी बनाती है जिसे संभालना आसान है और “नकली धुआं” या शुष्क बर्फ कोहरे उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली ठंडी गैस के स्रोत के रूप में।
आपको शुष्क बर्फ कोहरा या धुआँ कैसे मिलता है?
ड्राई आइस फॉग बनाना बहुत आसान है। केवल गर्म पानी और सूखी बर्फ की आवश्यकता होती है। चरण तीन हैं:
- पानी को उबालने के लिए गर्म करें और इसे थर्मल इंसुलेटिंग कंटेनर में डालें, जैसे कि स्टायरोफोम या विस्तारित पॉलीस्टाइनिन (ईपीएस) कंटेनर, एक खुला थर्मस या देवर बीकर (बाद वाला कुछ प्रयोगशालाओं में प्राप्त किया जा सकता है)।
- उबलते पानी में सूखी बर्फ का एक ब्लॉक डालें। यह बेहतर है कि यह गर्म पानी के साथ कंटेनर में फिट होने के लिए काफी छोटा ब्लॉक हो, लेकिन इतना छोटा न हो कि इसे बहुत जल्दी वाष्पित होने से रोका जा सके। एक मोटी धुंध तुरंत बनना शुरू हो जाएगी, जिससे कंटेनर किनारों पर बह जाएगा और फर्श से नीचे गिर जाएगा।
- यदि आप चाहते हैं कि कोहरा उठे और अधिक स्थान को कवर करे, तो आप हवा को स्थानांतरित करने के लिए पंखे का उपयोग कर सकते हैं।
जैसे-जैसे समय बीतता जाएगा, सूखी बर्फ का तापमान कम होने के कारण गर्म पानी ठंडा हो जाएगा। इससे उत्पादित कोहरे की मात्रा धीरे-धीरे कम हो जाएगी। इसके अलावा, कोहरा छंटने लगता है क्योंकि ठंडी कार्बन डाइऑक्साइड आसपास की गर्म हवा के साथ मिलती है, जो धुएं या कोहरे के प्रभाव को भी कम करती है।
सूखी बर्फ के धुएँ को रंगने की प्रक्रिया
कई अनुप्रयोगों में विभिन्न रंगों के धुएं या धुंध का उत्पादन करना वांछनीय है। इसे सीधे धुंध में प्राप्त नहीं किया जा सकता है क्योंकि धुंध को केवल इस्तेमाल की गई दो सामग्रियों से ही सफेद बनाया जा सकता है। हालाँकि, सफेद धुंध को उस पर रंगीन रोशनी डालकर रंग का रूप दिया जा सकता है।
क्योंकि यह सफेद रंग का होता है, कोहरा दृश्य प्रकाश के सभी रंगों को परावर्तित करने की क्षमता रखता है। इस कारण से, यदि हम सफेद कोहरे को नीले प्रकाश से चमकाते हैं, तो यह नीले प्रकाश को परावर्तित कर देगा और इसलिए हमें यह नीला दिखाई देगा। प्रकाश के किसी अन्य रंग के साथ भी ऐसा ही होगा जिसका हम उपयोग करते हैं।
शुष्क बर्फ कोहरा कैसे काम करता है?
शुष्क बर्फ कोहरे के गठन की व्याख्या करने में एक सामान्य गलती यह मान लेना है कि जो कोहरा हम देखते हैं वह वास्तव में कार्बन डाइऑक्साइड से बना है। आखिरकार, सूखी बर्फ ठोस कार्बन डाइऑक्साइड से बनी होती है, और यह वह यौगिक है जो उर्ध्वपातन प्रक्रिया द्वारा गैस के रूप में जारी किया जाता है, है ना?
यह पूरी तरह सच है। समस्या यह है कि कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन गैस है और इस रूप में हम इसे देख नहीं सकते। इसका अर्थ है कि कोहरे का सफेद रंग शुष्क बर्फ से नहीं आ सकता है। तो यह कुछ और होना चाहिए।
हमारे छोटे नकली धूम्रपान जनरेटर के दूसरे घटक का विश्लेषण करते समय, हम दूसरी गलती कर सकते हैं और सोच सकते हैं कि कोहरा वास्तव में जल वाष्प है। हालाँकि, जल वाष्प के साथ यह गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड के समान है: गैसीय जल भी अदृश्य है।
तो हम वास्तव में क्या देखते हैं?
कोहरे, बादलों की तरह, वास्तव में लाखों छोटे तरल पानी की बूंदों के संघनन से बनते हैं जो इतने हल्के होते हैं कि वे कुछ समय के लिए हवा में निलंबित रह सकते हैं। ये छोटी बूंदें गर्म पानी से जल वाष्प के संघनन द्वारा उत्पन्न होती हैं जब यह ठंडे गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड (शून्य से नीचे 78.5 डिग्री सेल्सियस पर) के संपर्क में आता है जो शुष्क बर्फ के उच्चीकरण द्वारा जारी किया जाता है।
जब सूखी बर्फ गर्म पानी के संपर्क में आती है, तो यह उर्ध्वपातन काफी तेज हो जाता है, जो बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड गैस छोड़ता है जो हाल ही में संघनित जल वाष्प की बूंदों को खींचती है, जिससे कोहरा बनता है जिसे हम देख सकते हैं।
क्योंकि ठंडे कार्बन डाइऑक्साइड और पानी की छोटी बूंदों की धुंध हवा की तुलना में सघन होती है, वे लगभग एक तरल की तरह जमीन के करीब गिरती हैं और पीछे हटती हैं। हालाँकि, धुंध को ऊपर उठाने और इसे फैलाने के लिए एक छोटा सा ड्राफ्ट पर्याप्त है, हालांकि यह बदले में अवधि को कम कर देगा।
कोहरा क्यों छंटता है?
कोहरा समाप्त होने के कई कारण हैं। पहला यह है कि जैसे-जैसे अंतरिक्ष में कोहरा फैलता है, इसे बनाने वाले कणों की सघनता कम हो जाती है (यह हवा से पतला होता है), इसलिए यह तेजी से पतला या कमजोर दिखता है। साथ ही, गर्म हवा के साथ मिलने से कार्बन डाइऑक्साइड गैस भी गर्म होती है, जिससे पर्यावरण से अधिक जलवाष्प को संघनित करने की क्षमता कम हो जाती है। दूसरी ओर, गर्म होने पर, धुंध में पानी की छोटी बूंदें फिर से वाष्पित हो जाएंगी, जो हमारी आंखों के लिए अदृश्य जल वाष्प में बदल जाती हैं।
कुछ महत्वपूर्ण सुरक्षा उपाय
सूखी बर्फ विशेष रूप से खतरनाक नहीं है, क्योंकि रासायनिक रूप से कार्बन डाइऑक्साइड काफी निष्क्रिय पदार्थ है। हालांकि, यह दो कारणों से जोखिम का प्रतिनिधित्व कर सकता है:
- सूखी बर्फ बहुत ठंडी होती है। वास्तव में, यह हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली अधिकांश ठंडी चीजों की तुलना में बहुत अधिक ठंडा है। एक घरेलू फ्रीजर अधिकतम -20 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होता है, जबकि सूखी बर्फ -78.5 डिग्री सेल्सियस पर होती है। इसका मतलब है कि सूखी बर्फ पानी के हिमांक बिंदु से काफी नीचे है, इसलिए इसे नंगे हाथों से छूने से त्वचा पर शीतदंश और शीतदंश हो सकता है।
- हवा में तेजी से उर्ध्वपातन करके, सूखी बर्फ कार्बन डाइऑक्साइड गैस की काफी धाराएं पैदा कर सकती है, विशेष रूप से जमीनी स्तर पर, हवा को विस्थापित कर सकती है। इस कारण से सूखी बर्फ के खुले नमूने के पास जमीन पर लेटने से घुटन हो सकती है।
इन दो कारणों से, हमें हमेशा यह सुनिश्चित करना चाहिए कि सूखी बर्फ को ठंड से जलने से बचाने के लिए उपयुक्त दस्तानों का उपयोग करना चाहिए। इसके अलावा, हमें घर के अंदर ड्राई आइस फॉग पैदा करने से बचने के लिए सावधान रहना चाहिए, जहां किसी के सो जाने की संभावना हो, क्योंकि ऑक्सीजन की कमी से घुटन घातक हो सकती है। सामान्य तौर पर, किसी भी गंभीर दुर्घटना से बचने के लिए काफी अच्छी तरह हवादार जगह पर काम करना पर्याप्त होता है।
सूखी बर्फ के बिना कोहरा
शुष्क बर्फ कोहरे के समान सिद्धांत पर काम करते हुए, हम सामान्य बर्फ का उपयोग करके कोहरा उत्पन्न कर सकते हैं, हालांकि प्रभाव बहुत कम शानदार होता है, और कोहरा मुश्किल से दिखाई देता है। यदि हम गर्म पानी के ऊपर एक छलनी में कुछ बर्फ के टुकड़े रखते हैं, तो बर्फ के टुकड़े की ठंड भाप को संघनित कर देगी, जिससे एक पतली धुंध बन जाएगी जिसे हम बर्फ के टुकड़ों पर देख सकते हैं।
शुष्क बर्फ के साथ प्रभाव अधिक नाटकीय होने का कारण यह है कि यह बहुत तेज़ी से उर्ध्वपातित होता है, जिससे ठंडी गैस की धारा उत्पन्न होती है जो वाष्प को संघनित करती है और इसे दूर ले जाती है। इसके विपरीत, सामान्य बर्फ उदात्त नहीं होती है, इसलिए यह सूखी बर्फ के समान ड्रैग करंट उत्पन्न नहीं करती है। इसके अलावा, जब यह पिघलना शुरू होता है तो यह -78.5 डिग्री सेल्सियस के बजाय केवल 0 डिग्री सेल्सियस होता है, इसलिए सामान्य बर्फ के आसपास की हवा सूखी बर्फ की तरह ठंडी नहीं होती है, जो वाष्प की मात्रा को सीमित करती है जो कोहरे के रूप में संघनित हो सकती है।
संदर्भ
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