Faceți cu ușurință fum de gheață carbonică sau ceață în siguranță

Gheața carbonică pe care o știm cu toții nu este altceva decât dioxid de carbon în stare solidă. Acesta este un compus foarte comun care are particularitatea de a putea trece de la starea solidă la starea gazoasă fără a trece mai întâi prin starea lichidă, proces cunoscut sub denumirea de sublimare.

La o presiune de 1 atm, punctul de sublimare al dioxidului de carbon este de -78,5°C, motiv pentru care un bloc de gheață carbonică expus aerului atmosferic se va încălzi spontan la -78,5°C și apoi începe să se sublimeze, rămânând la acea temperatură până se evaporă. complet. Faptul că se menține la o temperatură atât de scăzută și că se consumă fără să treacă vreodată în stare lichidă este tocmai ceea ce justifică denumirea de gheață carbonică pentru această formă de dioxid de carbon.

Aceeași proprietate este, de asemenea, ceea ce îl face deosebit de util ca agent frigorific portabil ușor de manevrat și ca sursă de gaz rece folosit pentru a genera „fum fals” sau ceață de gheață uscată.

Cum obțineți ceață de gheață uscată sau fum?

Formarea ceață de gheață uscată este foarte ușoară. Tot ce este necesar este apă caldă și gheață uscată. Pașii sunt trei:

1. Se încălzește apă până la fierbere și se adaugă într-un recipient termoizolant, cum ar fi un recipient de polistiren sau polistiren expandat (EPS), un termos deschis sau un pahar Dewar (acesta din urmă poate fi obținut în unele laboratoare).
2. Adăugați un bloc de gheață carbonică în apa clocotită. Este de preferat sa fie un bloc suficient de mic pentru a incapea in recipientul cu apa fierbinte, dar nu prea mic pentru a preveni evaporarea prea repede. O ceață groasă va începe imediat să se formeze, revărsând recipientul peste părțile laterale și prelingându-se pe podea.
3. Dacă doriți ca ceața să se ridice și să acopere mai mult spațiu, puteți folosi un ventilator pentru a mișca aerul.

Pe măsură ce trece timpul, apa fierbinte se va răci din cauza temperaturii scăzute a gheții carbonizate. Acest lucru va reduce treptat cantitatea de ceață produsă. De asemenea, ceața va tinde să se disipeze pe măsură ce dioxidul de carbon rece se combină cu aerul cald din jur, care tinde, de asemenea, să reducă efectul fumului sau al ceții.

Proces de colorare a fumului de gheață carbonică

În multe aplicații este de dorit să se producă fum sau ceață de diferite culori. Acest lucru nu poate fi realizat direct în ceață, deoarece ceața poate fi făcută albă doar din cele două ingrediente folosite. Cu toate acestea, ceață albă poate primi aspectul de culoare prin strălucirea unei lumini colorate pe ea.

Pentru că este albă, ceața are capacitatea de a reflecta toate culorile luminii vizibile. Din acest motiv, dacă strălucim ceață albă cu lumină albastră, aceasta va reflecta lumina albastră și, prin urmare, o vom vedea ca fiind albastră. Același lucru se va întâmpla cu orice altă culoare de lumină pe care o folosim.

Cum funcționează ceața cu gheață uscată?

O greșeală comună în explicarea formării ceții de gheață uscată este să presupunem că ceața pe care o vedem este de fapt făcută din dioxid de carbon. La urma urmei, gheața carbonică este făcută din dioxid de carbon solid și este acel compus care este eliberat sub formă de gaz prin procesul de sublimare, nu?

Acest lucru este complet adevărat. Problema este că dioxidul de carbon este un gaz incolor și, ca atare, nu îl putem vedea. Aceasta înseamnă că culoarea albă a ceții nu poate proveni din gheață uscată. Deci trebuie să fie altceva.

Când analizăm a doua componentă a micului nostru generator de fum fals, putem cădea într-o a doua greșeală și putem crede că ceața este de fapt vapori de apă. Cu toate acestea, cu vaporii de apă este la fel ca și cu dioxidul de carbon gazos: apa gazoasă este și ea invizibilă.

Deci ce vedem cu adevărat?

Ceața, ca și norii, se formează de fapt prin condensarea a milioane de picături mici de apă lichidă, care sunt atât de ușoare încât pot rămâne suspendate în aer pentru o perioadă de timp. Aceste mici picături sunt generate de condensarea vaporilor de apă din apa fierbinte atunci când aceasta intră în contact cu dioxidul de carbon gazos rece (la 78,5 °C sub zero) care este eliberat prin sublimarea gheții carbonizate.

Această sublimare este accelerată considerabil atunci când gheața carbonică intră în contact cu apa fierbinte, care eliberează cantități mari de dioxid de carbon gazos care trage picăturile de vapori de apă recent condensate, formând ceața pe care o putem vedea.

Deoarece atât dioxidul de carbon rece, cât și ceața picăturilor mici de apă sunt mai dense decât aerul, ele tind să cadă și să se apropie de pământ aproape ca un lichid. Cu toate acestea, este nevoie de un curent mic pentru a ridica ceața și a o extinde, deși acest lucru, la rândul său, va scurta durata.

De ce se risipește ceața?

Există mai multe motive pentru care ceața ajunge să dispară. Primul este că, pe măsură ce ceața se răspândește în spațiu, concentrația particulelor care o formează scade (se diluează cu aerul), așa că pare din ce în ce mai subțire sau mai subțire. De asemenea, prin amestecarea cu aerul fierbinte, dioxidul de carbon se încălzește și el, reducându-și capacitatea de a condensa mai mulți vapori de apă din mediu. Pe de altă parte, la încălzire, micile picături de apă din ceață vor tinde să se evapore din nou, transformându-se înapoi în vapori de apă invizibili pentru ochii noștri.

Câteva măsuri importante de securitate

Gheața carbonică nu este deosebit de periculoasă, deoarece dioxidul de carbon este o substanță destul de inertă din punct de vedere chimic. Cu toate acestea, poate reprezenta un risc din două motive:

• Gheața carbonică este foarte rece. De fapt, este mult mai rece decât majoritatea lucrurilor reci cu care suntem obișnuiți. Un congelator de uz casnic se răcește până la -20 °C cel mult, în timp ce gheața uscată este la -78,5 °C. Aceasta înseamnă că gheața uscată este cu mult sub punctul de îngheț al apei, așa că atingerea acesteia cu mâinile goale poate provoca degerături pe piele și degerături.

• Prin sublimarea rapidă în aer, gheața carbonică poate produce curenți considerabili de dioxid de carbon gazos, în special la nivelul solului, înlocuind aerul. Din acest motiv, întinderea pe pământ lângă o probă deschisă de gheață carbonică poate provoca sufocare.

Din aceste două motive, trebuie să ne asigurăm întotdeauna că manipulăm gheața carbonică folosind mănuși adecvate pentru a evita arsurile la rece. În plus, trebuie să avem grijă să evităm generarea de ceață cu gheață uscată în interior, unde există șansa ca cineva să adoarmă, deoarece sufocarea din cauza lipsei de oxigen poate fi fatală. În general, lucrul într-un loc destul de bine ventilat este suficient pentru a evita orice accident grav.

ceață fără gheață uscată

Funcționând pe același principiu ca ceața cu gheață uscată, putem genera o ceață folosind gheață normală, deși efectul este mult mai puțin spectaculos, iar ceața abia se vede. Daca asezam niste cuburi de gheata intr-o strecuratoare peste apa fierbinte, frigul cuburilor de gheata va condensa aburul, formand o ceata subtire pe care o putem vedea pe cuburile de gheata.

Motivul pentru care efectul cu gheața carbonică este mai dramatic este că se sublimează foarte repede, generând un curent de gaz rece care condensează vaporii și îi duce. În schimb, gheața normală nu sublimă, așa că nu generează același curent de rezistență ca gheața carbonică. De asemenea, atunci când începe să se topească, este de doar 0 °C în loc de -78,5 °C, așa că aerul din jurul gheții normale nu se răcește la fel de rece ca cel din jurul gheții uscate, ceea ce limitează cantitatea de vapori care se poate condensa pentru a forma ceață.

Referințe

Aquae. (2021, 10 ianuarie). Cum să faci ceață de casă cu ușurință – Aquae Foundation . Fundația Aquae. https://www.fundacionaquae.org/experimento-niebla-casera/

DOÑANA Biotech. (21 noiembrie 2017). EFECT DE CEAȚĂ cu gheață uscată [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=qqS6AGzg53k

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS și Herranz, ZR (2020). Chimie ( ^ed . a 10-a). Educația McGraw-Hill.

Cum se face SMOKE cu gheață uscată . (2019, 17 noiembrie). Pădurea Fanteziei. https://www.bosquedefantasias.com/recursos/experimentos-quimica/how-to-make-humo-hielo-seco

Gonzalez, D. (2021, 16 noiembrie). Care este temperatura ideală în frigider ? Euronics. https://www.euronics.es/blog/cual-es-la-temperatura-ideal-de-la-nevera/

Infrasal medical. (nd). DIOXID DE CARBON . Infrasal.com. https://www.infrasal.com/gases/carbon-dioxide