Tabla de Contenidos
Suchy lód, który wszyscy znamy, to nic innego jak dwutlenek węgla w stanie stałym. Jest to bardzo powszechny związek, który charakteryzuje się tym, że może przejść ze stanu stałego do stanu gazowego bez uprzedniego przechodzenia przez stan ciekły, proces znany jako sublimacja.
Przy ciśnieniu 1 atm punkt sublimacji dwutlenku węgla wynosi -78,5°C, dlatego bryła suchego lodu wystawiona na działanie powietrza atmosferycznego samorzutnie ogrzeje się do -78,5°C, a następnie zacznie sublimować, pozostając w tej temperaturze aż do odparowania całkowicie. Fakt, że jest on przechowywany w tak niskiej temperaturze i że jest zużywany bez przejścia w stan ciekły, właśnie uzasadnia nazwę suchego lodu dla tej formy dwutlenku węgla.
Ta sama właściwość jest również tym, co czyni go szczególnie przydatnym jako przenośny czynnik chłodniczy, który jest łatwy w obsłudze oraz jako źródło zimnego gazu używanego do generowania „sztucznego dymu” lub mgły z suchego lodu.
Jak uzyskać mgłę lub dym z suchego lodu?
Tworzenie mgły z suchego lodu jest bardzo łatwe. Wystarczy gorąca woda i suchy lód. Kroki są trzy:
- Podgrzej wodę do wrzenia i wlej ją do pojemnika termoizolacyjnego, takiego jak pojemnik styropianowy lub styropianowy (EPS), otwarty termos lub zlewka Dewara (ta ostatnia jest dostępna w niektórych laboratoriach).
- Dodaj kostkę suchego lodu do wrzącej wody. Najlepiej, aby był to blok na tyle mały, aby zmieścił się w pojemniku z gorącą wodą, ale nie za mały, aby zapobiec zbyt szybkiemu odparowaniu. Gęsta mgła natychmiast zacznie się formować, przelewając pojemnik po bokach i spływając po podłodze.
- Jeśli chcesz, aby mgła uniosła się i pokryła większą przestrzeń, możesz użyć wentylatora, aby poruszyć powietrze.
W miarę upływu czasu gorąca woda będzie się ochładzać z powodu niskiej temperatury suchego lodu. Spowoduje to stopniowe zmniejszenie ilości wytwarzanej mgły. Ponadto mgła będzie miała tendencję do rozpraszania się, gdy zimny dwutlenek węgla łączy się z ciepłym otaczającym powietrzem, co również ma tendencję do zmniejszania efektu dymu lub mgły.
Proces barwienia dymu z suchego lodu
W wielu zastosowaniach pożądane jest wytwarzanie dymu lub mgieł o różnych kolorach. Nie można tego osiągnąć bezpośrednio we mgle, ponieważ mgłę można uczynić białą tylko z dwóch użytych składników. Jednak białej mgle można nadać wygląd koloru, oświetlając ją kolorowym światłem.
Ponieważ jest biała, mgła ma zdolność odbijania wszystkich kolorów światła widzialnego. Z tego powodu, jeśli oświetlimy białą mgłę niebieskim światłem, odbije ona niebieskie światło i dlatego zobaczymy je jako niebieskie. To samo stanie się z każdą inną barwą światła, której używamy.
Jak działa mgła z suchego lodu?
Częstym błędem w wyjaśnianiu powstawania mgły suchego lodu jest założenie, że mgła, którą widzimy, w rzeczywistości składa się z dwutlenku węgla. W końcu suchy lód składa się ze stałego dwutlenku węgla i jest to związek, który jest uwalniany jako gaz w procesie sublimacji, prawda?
To jest całkowicie prawdziwe. Problem polega na tym, że dwutlenek węgla jest bezbarwnym gazem i jako taki nie możemy go zobaczyć. Oznacza to, że biały kolor mgły nie może pochodzić od suchego lodu. Więc to musi być coś innego.
Analizując drugi element naszego małego fałszywego generatora dymu, możemy popełnić drugi błąd i pomyśleć, że mgła to tak naprawdę para wodna. Jednak z parą wodną jest tak samo, jak z gazowym dwutlenkiem węgla: woda w stanie gazowym jest również niewidoczna.
Co więc tak naprawdę widzimy?
Mgła, podobnie jak chmury, powstaje w rzeczywistości w wyniku kondensacji milionów maleńkich kropelek ciekłej wody, które są tak lekkie, że mogą pozostawać zawieszone w powietrzu przez pewien czas. Te małe kropelki powstają w wyniku kondensacji pary wodnej z gorącej wody, która wchodzi w kontakt z zimnym gazowym dwutlenkiem węgla (o temperaturze 78,5°C poniżej zera), który jest uwalniany w wyniku sublimacji suchego lodu.
Ta sublimacja jest znacznie przyspieszana, gdy suchy lód wchodzi w kontakt z gorącą wodą, która uwalnia duże ilości gazowego dwutlenku węgla, który ciągnie niedawno skondensowane kropelki pary wodnej, tworząc mgłę, którą możemy zobaczyć.
Ponieważ zarówno zimny dwutlenek węgla, jak i mgła maleńkich kropelek wody są gęstsze od powietrza, mają tendencję do opadania i ciągnięcia się blisko ziemi prawie jak ciecz. Jednak wystarczy mały przeciąg, aby podnieść mgłę i ją rozprowadzić, choć to z kolei skróci czas trwania.
Dlaczego mgła się rozprasza?
Istnieje kilka powodów, dla których mgła znika. Po pierwsze, gdy mgła rozprzestrzenia się w przestrzeni, stężenie tworzących ją cząstek maleje (jest rozcieńczana powietrzem), więc wygląda na coraz rzadszą lub słabszą. Ponadto, mieszając się z gorącym powietrzem, gazowy dwutlenek węgla również się nagrzewa, zmniejszając jego zdolność do skraplania większej ilości pary wodnej z otoczenia. Z drugiej strony, podczas nagrzewania, małe kropelki wody we mgle będą miały tendencję do ponownego parowania, zamieniając się z powrotem w parę wodną niewidoczną dla naszych oczu.
Kilka ważnych środków bezpieczeństwa
Suchy lód nie jest szczególnie niebezpieczny, ponieważ dwutlenek węgla jest substancją dość obojętną chemicznie. Może jednak stanowić zagrożenie z dwóch powodów:
- Suchy lód jest bardzo zimny. W rzeczywistości jest znacznie zimniej niż większość zimnych rzeczy, do których jesteśmy przyzwyczajeni. Domowa zamrażarka schładza się najwyżej do -20°C, a suchy lód do -78,5°C. Oznacza to, że suchy lód znajduje się znacznie poniżej punktu zamarzania wody, więc dotknięcie go gołymi rękami może spowodować odmrożenia skóry i odmrożenia.
- Dzięki szybkiej sublimacji w powietrzu suchy lód może wytwarzać znaczne prądy gazowego dwutlenku węgla, zwłaszcza na poziomie gruntu, wypierając powietrze. Z tego powodu leżenie na ziemi w pobliżu otwartej próbki suchego lodu może spowodować uduszenie.
Z tych dwóch powodów musimy zawsze obchodzić się z suchym lodem za pomocą odpowiednich rękawic, aby uniknąć zimnych oparzeń. Ponadto musimy uważać, aby nie wytwarzać mgły suchego lodu w pomieszczeniach, w których istnieje ryzyko, że ktoś zaśnie, ponieważ uduszenie z powodu braku tlenu może być śmiertelne. Ogólnie rzecz biorąc, praca w dość dobrze wentylowanym miejscu wystarczy, aby uniknąć poważnego wypadku.
mgła bez suchego lodu
Działając na tej samej zasadzie, co mgła z suchego lodu, możemy wytworzyć mgłę przy użyciu zwykłego lodu, chociaż efekt jest znacznie mniej spektakularny, a mgła jest ledwo widoczna. Jeśli umieścimy kilka kostek lodu w sitku nad gorącą wodą, zimne kostki lodu skraplą parę, tworząc cienką mgiełkę, którą możemy zobaczyć na kostkach lodu.
Powodem, dla którego efekt z suchym lodem jest bardziej dramatyczny, jest to, że bardzo szybko sublimuje, generując prąd zimnego gazu, który skrapla parę i unosi ją. W przeciwieństwie do tego normalny lód nie sublimuje, więc nie generuje takiego samego prądu oporu jak suchy lód. Poza tym, kiedy zaczyna się topić, ma tylko 0°C zamiast -78,5°C, więc powietrze wokół normalnego lodu nie nagrzewa się tak jak wokół suchego lodu, co ogranicza ilość pary, która może się skraplać, tworząc mgłę.
Bibliografia
Woda. (2021, 10 stycznia). Jak łatwo zrobić domową mgiełkę – Podkład Aquae . Fundacja Aqua. https://www.fundacionaquae.org/experimento-niebla-casera/
DOÑANA Biotech. (2017, 21 listopada). EFEKT MGŁY z SUCHYM LODEM [wideo]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=qqS6AGzg53k
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS i Herranz, ZR (2020). Chemia ( wyd . 10). Edukacja McGraw-Hill.
Jak zrobić DYM z SUCHEGO LODU . (2019, 17 listopada). Las fantazji. https://www.bosquedefantasias.com/recursos/experimentos-quimica/how-to-make-humo-hielo-seco
Gonzalez, D. (2021, 16 listopada). Jaka jest idealna temperatura w lodówce ? Euronika. https://www.euronics.es/blog/cual-es-la-temperatura-ideal-de-la-nevera/
Infrasal medyczny. (nd). DWUTLENEK WĘGLA . Infrasal.com. https://www.infrasal.com/gases/carbon-dioxide
