Könnyen, biztonságosan füstölheti vagy köddé teheti a szárazjeget

A szárazjég, amelyet mindannyian ismerünk, nem más, mint szilárd halmazállapotú szén-dioxid. Ez egy nagyon elterjedt vegyület, amelynek az a sajátossága, hogy szilárd halmazállapotból gáz halmazállapotba kerül anélkül, hogy először átmenne a folyékony halmazállapoton, ezt a folyamatot szublimációnak nevezik.

1 atm nyomáson a szén-dioxid szublimációs pontja -78,5°C, ezért a légköri levegőnek kitett szárazjég tömb spontán -78,5°C-ra melegszik fel, majd szublimálódik, és ezen a hőmérsékleten marad, amíg el nem párolog. teljesen. Az a tény, hogy ilyen alacsony hőmérsékleten tartják, és anélkül fogyasztják, hogy cseppfolyós állapotba kerülne, éppen az indokolja a szárazjég elnevezést a szén-dioxid ezen formájára.

Ugyanezen tulajdonsága miatt különösen hasznos hordozható hűtőközegként is, amely könnyen kezelhető, és hideg gáz forrásaként „hamis füst” vagy szárazjég köd létrehozására szolgál.

Hogyan juthat szárazjég ködhöz vagy füsthöz?

A szárazjég köd kialakítása nagyon egyszerű. Csak forró vízre és szárazjégre van szükség. A lépések három:

1. Forraljuk fel a vizet, és öntsük egy hőszigetelő edénybe, például hungarocell vagy expandált polisztirol (EPS) tartályba, nyitott termoszba vagy Dewar főzőpohárba (ez utóbbit egyes laboratóriumokban beszerezhetjük).
2. Adjunk hozzá egy tömb szárazjeget a forrásban lévő vízhez. Előnyös, ha ez egy elég kicsi tömb ahhoz, hogy beleférjen a tartályba a forró vízzel, de ne legyen túl kicsi, nehogy túl gyorsan elpárologjon. Azonnal sűrű pára kezd képződni, amely túlcsordul a tartály oldalán, és lecsordul a padlón.
3. Ha azt szeretné, hogy a köd felemelje és nagyobb részt fedjen be, használhat ventilátort a levegő mozgatására.

Az idő múlásával a forró víz lehűl a szárazjég alacsony hőmérséklete miatt. Ez fokozatosan csökkenti a keletkező köd mennyiségét. Ezenkívül a köd hajlamos lesz eloszlani, ahogy a hideg szén-dioxid egyesül a meleg környező levegővel, ami szintén csökkenti a füst vagy köd hatását.

Feldolgozás a szárazjégfüst színezésére

Sok alkalmazásban kívánatos különböző színű füst vagy köd előállítása. Ez nem érhető el közvetlenül a ködben, mivel a köd csak a felhasznált két összetevőből készíthető fehérré. A fehér köd azonban szín látszatát keltheti, ha színes fényt világít rá.

Mivel fehér, a köd képes a látható fény minden színét visszaverni. Emiatt, ha a fehér ködöt kék fénnyel világítjuk meg, az visszaveri a kék fényt, és ezért kéknek fogjuk látni. Ugyanez történik minden más általunk használt színű fénnyel.

Hogyan működik a szárazjég köd?

Gyakori hiba a szárazjég köd kialakulásának magyarázatában, hogy azt feltételezzük, hogy a köd, amit látunk, valójában szén-dioxidból áll. Végül is a szárazjég szilárd szén-dioxidból áll, és ez az a vegyület, amely a szublimációs folyamat során gázként szabadul fel, igaz?

Ez teljesen igaz. A probléma az, hogy a szén-dioxid színtelen gáz, és mint ilyen, nem látjuk. Ez azt jelenti, hogy a köd fehér színe nem származhat szárazjégtől. Tehát valami másnak kell lennie.

Kis hamis füstgenerátorunk második alkatrészének elemzésekor egy második hibába eshetünk, és azt gondolhatjuk, hogy a köd valójában vízgőz. A vízgőzzel azonban ugyanaz, mint a gáznemű szén-dioxiddal: a gáznemű víz is láthatatlan.

Mit látunk tehát valójában?

A köd, akárcsak a felhők, valójában apró folyékony vízcseppek millióinak kondenzációjából jön létre, amelyek olyan könnyűek, hogy egy ideig a levegőben maradhatnak. Ezek a kis cseppek a forró vízből származó vízgőz kondenzációja során keletkeznek, amikor az érintkezik a szárazjég szublimációja során felszabaduló hideg gáz-halmazállapotú szén-dioxiddal.

Ez a szublimáció jelentősen felgyorsul, amikor a szárazjég érintkezésbe kerül a forró vízzel, amely nagy mennyiségű szén-dioxid-gázt bocsát ki, amely magával húzza a nemrég lecsapódott vízgőzcseppeket, és kialakítja a látható ködöt.

Mivel a hideg szén-dioxid és az apró vízcseppek párája is sűrűbb a levegőnél, hajlamosak leesni, és szinte folyadékként a talajhoz közel húzódnak. Azonban csak egy kis huzat szükséges a köd felemeléséhez és eloszlatásához, bár ez lerövidíti az időtartamot.

Miért oszlik fel a köd?

Számos oka van annak, hogy a köd végül eltűnik. Az első az, hogy a köd terjedésével az űrben az azt alkotó részecskék koncentrációja csökken (levegővel hígul), így egyre vékonyabbnak vagy vékonyabbnak tűnik. Emellett a forró levegővel keveredve a szén-dioxid gáz is felmelegszik, csökkentve annak képességét, hogy több vízgőzt kondenzáljon a környezetből. Másrészt felmelegedéskor a ködben lévő kis vízcseppek ismét hajlamosak lesznek elpárologni, és szemünk számára láthatatlan vízgőzré alakulnak vissza.

Néhány fontos biztonsági intézkedés

A szárazjég nem különösebben veszélyes, mivel a szén-dioxid kémiailag meglehetősen inert anyag. Ez azonban két okból is kockázatot jelenthet:

• A szárazjég nagyon hideg. Valójában sokkal hidegebb, mint a legtöbb hideg dolog, amit megszoktunk. A háztartási mélyhűtő legfeljebb -20 °C-ra hűl, míg a szárazjég -78,5 °C-ra. Ez azt jelenti, hogy a szárazjég jóval a víz fagyáspontja alatt van, így puszta kézzel érintve a bőr fagyási sérüléseit és fagyási sérüléseket okozhat.

• Gyorsan levegővé szublimálva a szárazjég jelentős mennyiségű szén-dioxid-gázt képes előállítani, különösen a talaj szintjén, kiszorítva a levegőt. Emiatt a nyílt szárazjégminta közelében a földön fekvés fulladást okozhat.

E két okból kifolyólag a szárazjeget mindig megfelelő kesztyűben kell kezelnünk, hogy elkerüljük a hideg égési sérüléseket. Emellett ügyelnünk kell arra is, hogy a beltérben ne képződjön szárazjég köd, ahol valaki elalszik, mert az oxigénhiány miatti fulladás végzetes lehet. Általában elég jól szellőző helyen dolgozni a súlyos balesetek elkerüléséhez.

köd szárazjég nélkül

Ugyanazon az elven dolgozva, mint a szárazjeges köd, normál jéggel is ködöt generálhatunk, bár a hatás sokkal kevésbé látványos, és a köd alig látható. Ha néhány jégkockát szűrőbe teszünk forró víz fölé, a jégkockák hidege lecsapja a gőzt, vékony párát képezve, amit a jégkockákon is láthatunk.

A szárazjég hatása drámaibb az oka annak, hogy nagyon gyorsan szublimál, hideg gázáramot hozva létre, amely kondenzálja a gőzt és elszállítja azt. Ezzel szemben a normál jég nem szublimál, így nem hoz létre olyan ellenállási áramot, mint a szárazjég. Továbbá, amikor elkezd olvadni, csak 0 °C van a -78,5 °C helyett, így a normál jég körül a levegő nem lesz olyan hideg, mint a szárazjég körül, ami korlátozza a pára mennyiségét, amely ködképződéssel tud lecsapódni.

Hivatkozások

Aquae. (2021, január 10.). Hogyan készíts egyszerűen házi ködöt – Aquae Foundation . Aquae Alapítvány. https://www.fundacionaquae.org/experimento-niebla-casera/

DOÑANA Biotech. (2017, november 21.). FOG EFFECT SZÁRAZJÉGEL [Videó]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=qqS6AGzg53k

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. ^kiadás ). McGraw-Hill oktatás.

Hogyan készítsünk FÜST SZÁRAZJÉGBŐL . (2019. november 17.). Fantasy Forest. https://www.bosquedefantasias.com/recursos/experimentos-quimica/how-to-make-humo-hielo-seco

Gonzalez, D. (2021, november 16.). Mi az ideális hőmérséklet a hűtőben ? Euronics. https://www.euronics.es/blog/cual-es-la-temperatura-ideal-de-la-nevera/

Orvosi Infrazális. (nd). SZÉN-DIOXID . Infrasal.com. https://www.infrasal.com/gases/carbon-dioxide