Gör enkelt torris rök eller dimma säkert

Torrisen som vi alla känner till är inget annat än koldioxid i fast tillstånd. Detta är en mycket vanlig förening som har den speciella egenskapen att kunna gå från det fasta tillståndet till det gasformiga tillståndet utan att först gå igenom det flytande tillståndet, en process som kallas sublimering.

Vid 1 atm tryck är sublimeringspunkten för koldioxid -78,5°C, vilket är anledningen till att ett block av torris som exponeras för atmosfärisk luft spontant värms upp till -78,5°C och börjar sedan sublimeras och stannar vid den temperaturen tills det avdunstar fullständigt. Det faktum att den hålls vid en så låg temperatur och att den konsumeras utan att någonsin övergå i flytande tillstånd är just det som motiverar namnet torris för denna form av koldioxid.

Samma egenskap är också det som gör det särskilt användbart som ett bärbart köldmedium som är lätt att hantera och som en källa till en kall gas som används för att generera ”falsk rök” eller torrisdimma.

Hur får man torris dimma eller rök?

Att bilda torrisdimma är mycket lätt. Allt som krävs är varmt vatten och torris. Stegen är tre:

1. Värm upp vatten till en kokning och tillsätt det i en värmeisolerande behållare, såsom en frigolit- eller expanderad polystyren (EPS)-behållare, en öppen termos eller en Dewar-bägare (den senare kan fås i vissa laboratorier).
2. Tillsätt ett block torris i det kokande vattnet. Det är att föredra att det är ett block som är tillräckligt litet för att passa i behållaren med varmvattnet, men inte för litet för att förhindra att det avdunstar för snabbt. En tjock dimma kommer omedelbart att börja bildas som svämmar över behållaren över sidorna och sipprar ner för golvet.
3. Om du vill att dimman ska lyfta och täcka mer av utrymmet kan du använda en fläkt för att flytta luften.

Allt eftersom tiden går kommer det varma vattnet att svalna på grund av torrisens låga temperatur. Detta kommer gradvis att minska mängden dimma som produceras. Dessutom tenderar dimman att försvinna när den kalla koldioxiden kombineras med den varma omgivande luften, vilket också tenderar att minska effekten av rök eller dimma.

Process för att färga torrisrök

I många tillämpningar är det önskvärt att producera rök eller dimma av olika färger. Detta kan inte uppnås direkt i dimman eftersom dimman endast kan göras vit av de två ingredienserna som används. Vit dimma kan dock få ett utseende av färg genom att lysa ett färgat ljus på den.

Eftersom det är vitt har dimma förmågan att reflektera alla färger av synligt ljus. Av denna anledning, om vi lyser vit dimma med blått ljus, kommer det att reflektera blått ljus och därför kommer vi att se det som blått. Samma sak kommer att hända med alla andra ljusfärger som vi använder.

Hur fungerar torrisdimma?

Ett vanligt misstag när man förklarar bildandet av torrisdimma är att anta att dimman vi ser faktiskt är gjord av koldioxid. När allt kommer omkring är torris gjord av fast koldioxid, och det är den föreningen som frigörs som en gas genom sublimeringsprocessen, eller hur?

Detta är helt sant. Problemet är att koldioxid är en färglös gas och som sådan kan vi inte se den. Det gör att dimmans vita färg inte kan komma från torris. Så det måste vara något annat.

När vi analyserar den andra komponenten i vår lilla falska rökgenerator kan vi hamna i ett andra misstag och tro att dimman faktiskt är vattenånga. Men med vattenånga är det samma som med gasformig koldioxid: gasformigt vatten är också osynligt.

Så vad ser vi egentligen?

Dimma, som moln, bildas faktiskt av kondensation av miljontals små flytande vattendroppar som är så lätta att de kan förbli svävande i luften under en tid. Dessa små droppar genereras av kondensering av vattenånga från hett vatten när den kommer i kontakt med kall gasformig koldioxid (vid 78,5 °C under noll) som frigörs genom sublimering av torris.

Denna sublimering påskyndas avsevärt när torrisen kommer i kontakt med det heta vattnet, vilket frigör stora mängder koldioxidgas som drar med sig de nyligen kondenserade vattenångdroppar och bildar dimman som vi kan se.

Eftersom både kall koldioxid och dimma av små vattendroppar är tätare än luft, tenderar de att falla och släpa nära marken nästan som en vätska. Ett litet drag är dock allt som krävs för att lyfta upp dimman och sprida ut den, även om detta i sin tur kommer att förkorta varaktigheten.

Varför skingras dimman?

Det finns flera anledningar till att dimman slutar försvinna. Den första är att, när dimman sprider sig i rymden, minskar koncentrationen av partiklarna som bildar den (den späds ut med luften), så den ser allt tunnare eller svagare ut. Dessutom, genom att blanda med varm luft, värms även koldioxidgas upp, vilket minskar dess förmåga att kondensera mer vattenånga från miljön. Å andra sidan, när de värms upp kommer de små vattendropparna i dimman att tendera att avdunsta igen och förvandlas tillbaka till vattenånga som är osynlig för våra ögon.

Några viktiga säkerhetsåtgärder

Torris är inte särskilt farligt, eftersom koldioxid är ett ganska inert ämne kemiskt. Det kan dock utgöra en risk av två skäl:

• Torris är väldigt kall. Faktum är att det är mycket kallare än de flesta kalla saker vi är vana vid. En hushållsfrys kyls ner till som mest -20 °C, medan torris är -78,5 °C. Det betyder att torris ligger långt under vattnets fryspunkt, så att vidröra den med bara händer kan orsaka köldskador på huden och köldskador.

• Genom att snabbt sublimera till luft kan torris producera avsevärda strömmar av koldioxidgas, särskilt på marknivå, som tränger undan luft. Av denna anledning kan liggande på marken nära ett öppet prov av torris orsaka kvävning.

Av dessa två anledningar måste vi alltid se till att hantera torris med lämpliga handskar för att undvika kylskador. Dessutom måste vi vara noga med att undvika att generera en torrisdimma inomhus där det finns risk för att någon somnar, eftersom kvävning på grund av syrebrist kan vara dödlig. I allmänhet räcker det att arbeta på en ganska väl ventilerad plats för att undvika allvarliga olyckor.

dimma utan torris

Genom att arbeta på samma princip som torrisdimma kan vi skapa en dimma med normal is, även om effekten är mycket mindre spektakulär och dimman knappt syns. Om vi ​​lägger några isbitar i en sil över hett vatten kommer kylan från isbitarna att kondensera ångan och bilda en tunn dimma som vi kan se på isbitarna.

Anledningen till att effekten med torris är mer dramatisk är för att den sublimeras väldigt snabbt och genererar en ström av kall gas som kondenserar ångan och för bort den. Normalis sublimerar däremot inte, så den genererar inte samma dragström som torris. När det börjar smälta är det bara 0 °C istället för -78,5 °C, så luften runt normal is blir inte lika kall som den runt torris, vilket begränsar mängden ånga som kan kondensera och bilda dimma.

Referenser

Aquae. (2021, 10 januari). Hur man enkelt gör hemmagjord mist – Aquae Foundation . Aquae Foundation. https://www.fundacionaquae.org/experimento-niebla-casera/

DOÑANA Biotech. (2017, 21 november). DIMEFFEKT med DRY ICE [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=qqS6AGzg53k

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemistry (10: ^{e upplagan} ). McGraw-Hill Education.

Hur man gör SMOKE med DRY ICE . (2019, 17 november). Fantasy Forest. https://www.bosquedefantasias.com/recursos/experimentos-quimica/how-to-make-humo-hielo-seco

Gonzalez, D. (2021, 16 november). Vilken är den idealiska temperaturen i kylen ? Euronics. https://www.euronics.es/blog/cual-es-la-temperatura-ideal-de-la-nevera/

Medicinsk Infrasal. (nd). KOLDIOXID . Infrasal.com. https://www.infrasal.com/gases/carbon-dioxide