Preparazione di miscele di raffreddamento. Lavori di ricerca sull'argomento "miscele di raffreddamento".  Parti filettate

Bilancio comunale Istituto d'Istruzione

"Media scuola comprensiva n. 11"

Società scientifica degli studenti

Lavoro di ricerca

"Miscele di raffreddamento"

Lavoro completato:

Studente di 9a elementare

MBOU "Scuola Secondaria N. 11"

Baranova Yana

Consulente scientifico:

Ovchinnikova Olga Mikhailovna

Balakhna

2013

CONTENUTO

Introduzione………………………………………………………………………. capitolo 3io. Rassegna della letteratura sull'argomento…………………………………………. 51.1.Cosa sono le miscele di raffreddamento…………………………………… ..…. 5

1.2 La storia della scoperta delle miscele di raffreddamento ...……………………….…..…5

1.3 Classificazione delle criomiscele….……………………………………...…. 6

1.4.Dimostrazione teorica dell'effetto ipotermico delle miscele di raffreddamento…..…………………………………………………………………….… 8

1.5. L'uso delle criomiscele nell'industria e nella vita di tutti i giorni….…………….… .9

CapitoloII. Parte sperimentale…… ……………………………………….… 12

2.1. Attrezzatura….………………………………………………………….…… 12

2.2. Determinazione della composizione qualitativa del contenuto del pacchetto ipotermico "APPOLO" e della sua efficacia………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………

2.3 Rilevamentol'efficacia di varie composizioni di miscele di raffreddamento………………………………………………………………….13

2.4. Dipende dall'effetto di raffreddamento stato di aggregazione solvente ………….……………………………………………………….….….14

2.5. Dipendenza dell'effetto di raffreddamento dalla concentrazione della sostanza disciolta………….……………………………………………………………….….14

2.6. "Paradox" dell'acido solforico concentrato….………….……….. 15

3. Conclusione…..…………….……………………………………………………… 16

4. Elenco della letteratura usata …………………………………………… 17

5. Candidature………………………………………………………………………..18

Introduzione.

La rilevanza del lavoro.

A Vita di ogni giorno, spesso incontriamo fenomeni che sollevano in noi molte domande.

Perché alcuni fertilizzanti azotati utilizzati per la nutrizione delle piante si raffreddano una volta disciolti?

Perché stare in piedi sul porridge di sale (una miscela di neve e sale) è più freddo del solo stare in piedi sulla neve?

Perché si verifica il raffreddamento quando si utilizza una sacca ipotermica da un kit di pronto soccorso?

Perché concentrato acido solforico se mescolato con la neve, dà un forte effetto rinfrescante, e se disciolto in acqua, dà un forte effetto riscaldante?

Il desiderio di trovare risposte a queste domande è diventato la base della nostra ricerca.Ho deciso di studiare il meccanismo dei processi termici e identificare le composizioni più convenienti ed efficaci delle miscele di raffreddamento.

Obbiettivo:

Studiare e analizzare le informazioni sulle miscele di raffreddamento e identificare sperimentalmente le composizioni più semplici ed efficaci di miscele fredde.

Compiti di lavoro:

Raccogliere e analizzare la letteratura sulle miscele di raffreddamento.

Determinare empiricamente la composizione del pacchetto ipotermico acqua-sale "APPOLO".

Sperimentalmente per identificare le composizioni più efficaci di miscele fredde da sostanze utilizzate nella vita di tutti i giorni.

Oggetto di studio. Sali usati come fertilizzanti azotati.

Materia di studio. L'efficacia delle composizioni delle miscele di raffreddamento, la dipendenza dell'effetto ipotermico dal contenuto di sali nelle miscele e lo stato di aggregazione del solvente.

Ipotesi:

Esistono composti refrigeranti efficaci e semplici preparati sulla base di fertilizzanti azotati e sale da cucina.

L'effetto di raffreddamento dipende dallo stato di aggregazione del solvente e dalla concentrazione del soluto.

Metodi di ricerca:

Metodo di attuazione - consiste nel determinare il valore di un determinato studio;

Ricerca

Metodo di ricerca pratica;

Metodo di analisi e generalizzazione

CAPITOLO 1. Rassegna della letteratura sull'argomento

1. Cosa sono le miscele di raffreddamento (criomiscele).

Criomix è un neologismogrecokryos- Ghiaccio).Pertanto, nella letteratura scientifica, questa parola è piuttosto rara. Più spesso questa parola è sostituita dalla frase "miscela di raffreddamento". essosistemi di due o più sostanze solide o solide e liquide, quando miscelate, la temperatura della miscela diminuisce per assorbimento di calore durante la fusione o la dissoluzione dei componenti del sistema.

Vari sali, acidi, acqua, ghiaccio (neve) vengono utilizzati come componenti di miscele di raffreddamento per abbassare le temperature fino a -50°C.Per abbassare le temperature a -80°C, si raffreddano miscele di ghiaccio secco (anidride carbonica solida) e alcuni materia organica(alcoli, acetone, etere).I refrigeranti sono ampiamente utilizzati anche nell'industria. Il liquido di raffreddamento più comune è l'acqua. I refrigeranti più utilizzati a base di alcol polivalente - glicole etilenico.

Per ottenere il massimo bassa temperatura le sostanze incluse nelle miscele di raffreddamento vengono assunte in quantità corrispondenti al punto crioidrato.Il punto crioidrato è la temperatura alla quale congela una soluzione di una certa sostanza, in altre parole questa è la temperatura più bassa che si può ottenere mescolando i componenti di una certa massa.

Ci sono molte miscele di raffreddamento, poiché in generale nessuna reazione chimica(compreso lo scioglimento), che avviene con l'assorbimento del calore, può servire per il raffreddamento. L'uso dell'una o dell'altra miscela di raffreddamento dipende da ciò che è a portata di mano e dalla diminuzione della temperatura desiderata.

1.2. La storia della scoperta e della creazione delle miscele refrigeranti (crio-miscele).

La dissoluzione come mezzo per ottenere il freddo artificiale è stata utilizzata per molto tempo; ad esempio i romani usavano la dissoluzione del nitrato di potassio in acqua per raffreddare il vino. Lo stesso metodo di raffreddamento è stato nuovamente applicato dal fisicoBlasiovillafrancaa Roma nel 1550. Si parla di un raffreddamento più fortelatinusTancredia Napoli nel 1607; prese un misto di neve con salnitro; infine, una miscela di ghiaccio tritato e sale da cucina è citata dal Santorio nel 1626. La stessa miscela veniva usata per congelare liquidi, oltre ai morti, dal popolo chiamato estone. Gli effetti di raffreddamento sono stati utilizzati nel Medioevo per fare il gelato. Un barile di neve e sale veniva usato come congelatore.

Già all'inizio del 17° secolo furono derivate le prime formule per le miscele di raffreddamento.

1665 è segnato come l'anno in cui Robert Boyle pubblicò un'opera contenente le basi teoriche per ottenere il raffreddore.E già nel 1686Mariotte ha confermato sperimentalmente le teorie di Boyle.

1685 - Philip Lahir ha ricevuto acqua ghiacciata in una ciotola piena di ammoniaca dall'esterno.
Nel 1810 Leslie ha costruito il primo storia famosa, impianto per l'ottenimento del ghiaccio artificiale.

Ben presto (1834) Peltier scoprì il principio che segnò l'inizio dello sviluppo delle macchine frigorifere termoelettriche.

Nel 1844Carlo Smith Piazzifinalmente ha inventato il frigorifero.

1870 - Peter Vander Wade ha ricevuto un brevetto statunitense per un sistema di refrigerazione termostatica.

Nel 1879 Carl von Linde ha ricevuto un brevetto per il primo frigorifero meccanico al mondo.

Al giorno d'oggi, vengono utilizzate miscele di raffreddamento vita domestica, nei laboratori ed in genere dove non è richiesto un raffreddamento molto forte e prolungato. Per quest'ultimo e per scopi di fabbrica, la scienza e il calcolo economico hanno creato mezzi più potenti di raffreddamento artificiale.

I principali inventori di "criomiscele" sono considerati:

Robert Boyle

 relazione tra pressione, volume e temperatura

 basi teoriche per ottenere il freddo

William Cullen

 fare il ghiaccio usando un aspirapolvere

 realizzazione di una macchina a compressione di vapore

Mikhail Vasilievich Lomonosov

 creazioneTeoria della ventilazione naturale

nern

 insotto vuoto, l'acqua si congela se viene rimosso il vapore acqueo (il vapore è stato assorbito dall'acido solforico)

1.3. Classificazione delle miscele di raffreddamento.

1.Miscele di raffreddamento di acqua (o neve) e sale

2.Miscele di raffreddamento di acqua e due sali

3.Miscele di raffreddamento di acidi e neve

4. Miscele di raffreddamento di sali con acidi

5. Miscele di raffreddamento di alcune sostanze organiche con anidride carbonica solida

6. Soluzioni antigelo

Miscele rinfrescanti di acqua (o neve) e sale

Miscele di raffreddamento di acqua e due sali

Miscele di raffreddamento di acidi e neve

Miscele di raffreddamento da sali con acidi

HCl (2:1)

N / a 2 COSÌ 4

NH 4 cl

KNO 3

HCl(fine)

N / a 2 COSÌ 4

HNO 3 (2:1)

N / a 2 COSÌ 4

HNO 3 (2:1)

N / a 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

N / a 2 COSÌ 4

NH 4 NO 3

H 2 COSÌ 4 (1:1)

N / a 2 COSÌ 4

Miscele di raffreddamento con anidride carbonica solida

1.4. Convalida teorica dell'effetto ipotermico delle miscele di raffreddamento.

C'è un modello interessante nelle proprietà delle miscele: il punto di fusione di una miscela di più sostanze è inferiore al punto di fusione di ciascuna delle sostanze pure separatamente. Punto di fusione dell'acqua pura (sotto forma di ghiaccio o neve) 0 0 C. Se al ghiaccio viene aggiunta una miscela di sale da cucina, il ghiaccio inizia a sciogliersi a temperature inferiori allo zero. La temperatura di fusione dipende dal rapporto tra ghiaccio e sale, dalla velocità di agitazione e anche dal grado di frantumazione del ghiaccio.Il ghiaccio, come qualsiasi corpo, solido o liquido, è un sistema di molecole che hanno movimenti oscillatori(termico) e allo stesso tempo reciprocamente attratti; finché questo sistema rimane in uno degli stati di equilibrio mobile, lo stato fisico (e chimico) del corpo rimane invariato. Quando particelle di ghiaccio e sale entrano in contatto, interazione chimica, l'attrazione reciproca tra le particelle di ghiaccio si indebolisce, il ghiaccio si scioglie; mentre il calore viene assorbito. Allo stesso tempo, l'interazione del sale con l'acqua (idratazione) è accompagnata dal rilascio di calore. Il risultato finale è determinato dalla differenza tra la quantità di calore assorbita durante lo scioglimento del ghiaccio e il calore dell'unione del sale con l'acqua. Poiché in questo caso il primo supera il secondo, la miscela viene raffreddata. Il recipiente in cui avviene la miscelazione, ovviamente, deve essere ben isolato con non conduttori di calore per sfruttare al meglio il freddo artificiale, e la miscelazione stessa viene effettuata il più rapidamente possibile; per questo tutti i solidi, come ghiaccio, sali, devono essere ben tritati. La suddetta spiegazione del fenomeno del raffreddamento è applicabile anche alla dissoluzione dei sali in acqua, con l'unica differenza che nella dissoluzione di molti sali l'interazione chimica tra il solvente e il soluto non è così chiaramente espressa. Quando più sali vengono miscelati con acqua o neve, possono verificarsi fenomeni più complessi, come la doppia decomposizione dei sali, ecc.

In generale, l'effetto termico di dissoluzione è la somma degli effetti termici di due stadi:

distruzione del reticolo cristallino, che procede con il dispendio di energia

la formazione di idrati, che è accompagnata dal rilascio di energia

Il segno dell'effetto termico di dissoluzione sarà determinato dal rapporto tra le energie di questi stadi.

1.5. Applicazione criomiscele nell'industria e nella vita di tutti i giorni.

Oggigiorno le miscele refrigeranti sono utilizzate nelle abitazioni, nei laboratori e in generale dove non è richiesto un raffreddamento molto forte e prolungato. Per quest'ultimo e per scopi industriali, la scienza e il calcolo economico hanno creato mezzi più potenti di raffreddamento artificiale. Le principali aree di applicazione delle criomiscele nella vita quotidiana, in medicina e in laboratorio possono essere determinate:

1) raffreddamento rapido di bevande o prodotti;

2) conservazione dei prodotti per un breve periodo in assenza di frigorifero nella stagione calda;

3) in laboratorio - distillazione di liquidi o gas a basso punto di ebollizione;

4) separazione di 2 liquidi immiscibili di cui uno a basso punto di congelamento (benzene-acqua).

Miscele liquide (liquidi)

 In inverno si utilizzano antigelo che non gelano a temperature fino a -40°C.

 I refrigeranti a basso congelamento sono progettati per l'uso nei sistemi di raffreddamento del motore.

Liquidi lubrificanti.

Lavorazione dei metalli

 Fresatura (rimozione del calore dagli utensili da taglio)

 Parti filettate

 Laminazione lamiera

miscele solide

La sublimazione del ghiaccio secco (anidride carbonica solida) è ampiamente utilizzata per il raffreddamento e il congelamento di prodotti alimentari, nonché per la loro conservazione e trasporto allo stato congelato.

• Congelamento ai vapori di mercurio (metanolo + anidride carbonica solida)

I ghiacciai, che forniscono temperature prossime allo zero, sono utilizzati in agricoltura e in parte nel commercio e nell'industria casearia, principalmente per lo stoccaggio di prodotti deperibili.

In medicina

L'ipotermia locale è un effetto terapeutico su aree limitate del corpo di fattori di freddo che riducono la temperatura dei tessuti non al di sotto dei limiti della loro resistenza criogenica (5-10°C).

Gli attuali refrigeranti contengono sale inorganico e acqua separati da un deflettore. Quando la parete si rompe, il sale si dissolve in acqua con effetto endotermico. Nell'industria, tali pacchetti sono prodotti con i marchi Snezhok, Appolo, Mirali, ecc. Esistono due tipi principali di pacchetti terapeutici per il raffreddamento dei tessuti corporei. I primi si basano sull'uso di una reazione endotermica che si verifica quando alcuni sali vengono disciolti in acqua. Tali pacchetti sono convenienti per l'uso sul campo, poiché non richiedono l'attrazione del freddo dall'esterno. Ma con una bassa capacità termica, i pacchetti monostadio non sono efficaci nei climi caldi e non possono fornire il livello ottimale di ipotermia per varie indicazioni mediche.

L'azione delle confezioni del secondo tipo si basa sull'accumulo preliminare di freddo da parte del contenuto della confezione (ad esempio gel) nel frigorifero. Tali pacchetti hanno una grande capacità termica, ma non possono fornire un effetto terapeutico istantaneo senza prima averli raffreddati per diverse ore nel congelatore. Tuttavia, il principale svantaggio di tali dispositivi è la breve durata dell'azione, una conseguenza della transitorietà della reazione endotermica tra acqua e sale.

Per prolungare la reazione, vengono utilizzati i seguenti mezzi:

a) dissoluzione sequenziale delle porzioni saline;

b) regolazione durante la reazione della superficie di contatto di acqua e sale;

c) l'uso di sali in forma granulare con gusci granulari solubili o porosi.

Capitolo II . parte sperimentale

1. . Attrezzatura.

Cilindri graduati, bicchieri di vetro da 100-150 ml, bacchette di vetro, bilancia tecnica (200 g,∆m\u003d 0,01 g), termometro esterno, mortaio e pestello, dispositivi di riscaldamento.

Reagenti: un insieme di saliNaCl, NaNO 3, KNO 3 , NH 4 cl, CO( NH 2 ) 2, NH 4 NO 3, acido solforico concentrato, pacchetto ipotermico "Appolo", trucioli di rame, fenolftaleina, idrossido di sodio, difenilammina.

2.2. Determinazione della composizione qualitativa del contenuto del pacchetto ipotermico "APPOLO" e sua efficacia.

allegato 1

Sul pacchetto di raffreddamento non è indicato "APPOLO". Composizione chimica, pertanto, è stata effettuata un'analisi qualitativa del contenuto della confezione.

I cationi del sale sono stati determinati:

1. Determinazione degli ioni dal colore della fiamma e reazioni qualitative: nella fiamma sono state introdotte delle bacchette di vetro con una soluzione del sale in esame. La fiamma non ha cambiato colore, il che significa che non ci sono ioni nella composizione del sale che danno colore alla fiamma:N / a + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , Circa 2+ , eccetera. Durante l'interazione della soluzione salina con l'alcali durante il riscaldamento, la carta bagnata di fenolftaleina ha acquisito un colore cremisi brillante, che indica la presenza di uno ione ammonio.

NH 4 + + Oh - = NH 3 + H 2 o

2. Determinazione degli anioniCOSÌ 4 2- , NO 3 - , PO 4 3- , cl - , fr - , eccetera. in termini di risposte di qualità. Non sono stati osservati segni visibili di reazione con ioni solfato e fosfato. Quando alla soluzione salina sono stati aggiunti trucioli di rame e acido solforico concentrato, è stato rilasciato un gas marrone con un odore caratteristico e si è formata una soluzione blu, che indica la presenza dello ione nitrato. Quando il sale di difenilammina è stato aggiunto alla soluzione, è apparso un colore blu scuro.

Il sale oggetto di studio è il nitrato di ammonio.

4NO 3 - + 2 ore 2 COSÌ 4 + Cu = Cu 2+ + 2NO 2 + 2 ore 2 O+SO 4 2-

Finale equazioni

NH 4 NO 3 + NaOH = NaNO 3 +NH 3 + H 2 o

2) 4NH 4 NO 3 + 2 ore 2 COSÌ 4 + Cu = Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2 ore 2 O + 2(NH 4 ) 2 COSÌ 4

Nella confezione ipotermica APPOLO il primo contenitore conteneva 64,15 g di nitrato di ammonio e il secondo contenitore conteneva 60 ml di acqua.

Quando si mescolano questi componenti, l'effetto di raffreddamento corrisponde a una diminuzione della temperatura di 22 gradi ˚C.

2. Identificazione dell'efficacia di varie composizioni di miscele di raffreddamento.

Raffreddamento: sale + acqua (Appendice n. 2).

Su scala tecnica, è stata determinata la massa del vetro, la massa richiesta della sostanza è stata aggiunta al vetro, tenendo conto della sua massa. Soluzione di acido solforico con frazione di massa 50, 54% (acido elettrolitico) è stato misurato con un cilindro graduato, previamente ricalcolato. Il pesoH 2 COSÌ 4 = 12,6 g, densità = 1,25 g/ml, volume della soluzioneH 2 COSÌ 4 = 20 ml.

V= m/ w* p.

Un g della sostanza è stato miscelato con 100 g di acqua a 18°C.

Tabella 1

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-1 8

NH 4 NO 3

107

-22

NH 4 NO 3

13

-8

Raffreddamento: acqua + sale + sale (Appendice n. 3).

Alle porzioni pesate di sale sono stati aggiunti 100 ml di acqua.

Tabella numero 2

50 gCO(NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

41,6 GNH 4 NO 3 + 41,6 NaCl

-20

Conclusione: il nitrato di ammonio dà il massimo effetto ipotermico quando disciolto in acqua. Quando si mescolano più sali, l'effetto ipotermico viene potenziato. Le miscele di sali danno un maggiore effetto rinfrescante, ma la natura del sale gioca un ruolo.

2.4 Dipendenza dell'effetto di raffreddamento dallo stato di aggregazione del solvente.

Raffreddamento: sale + neve (vedi Appendice n. 4).

Un g di sale è stato mescolato con 100 g di neve.

Tabella n. 3

A, g

∆ T, °С

NaCl

36

-18

NaNO 3

75

-14

NH 4 cl

30

-12

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-18

Conclusione: L'urea e il cloruro di sodio hanno mostrato il maggiore effetto ipotermico. L'uso di ghiaccio o neve aumenta l'effetto rinfrescante.

2.5. Dipendenza dell'effetto di raffreddamento dalla concentrazione della sostanza disciolta.

Fu preparato un miscuglio di neve e sale comune finemente macinato di una certa concentrazione. La temperatura della miscela risultante è stata misurata. I dati sono stati presentati sotto forma di tabella.

Dipendenza della temperatura della miscela di sale e neve dalla sua composizione

Tabella n. 4

Conclusione: maggiore è il contenuto di sale da cucina nella miscela, maggiore è l'effetto ipotermico (di raffreddamento). Il raffreddamento massimo fino a -21°C si ottiene preparando una miscela di 3 parti di neve e 1 parte di sale. Con un ulteriore aumento della concentrazione di sale non avviene il raffreddamento della miscela.

2.6. Paradosso H 2 COSÌ 4(fine) (Appendice n. 5)

L'acido solforico concentrato conferisce un forte effetto ipertermico quando disciolto in acqua, allo stesso tempocon la neve dona un buon effetto rinfrescante.

Nel primo caso, l'energia di distruzione del reticolo cristallino dell'acido è inferiore all'energia di idratazione dell'acido con l'acqua, quindi la reazione è altamente esotermica.

Nel secondo caso, l'energia del reticolo cristallino di ghiaccio si è rivelata maggiore dell'energia di idratazione dell'acido solforico con acqua, ad es. Per sciogliere il ghiaccio viene utilizzato più calore di quello rilasciato dalla combinazione di acido e acqua.

H 2 COSÌ 4 (fine)+100 g di neve

12,6

-12

H 2 COSÌ 4 (fine)+100 acqua

12,6

+12

Conclusione generale:

Gli esperimenti effettuati hanno confermato le ipotesi da noi avanzate: i fertilizzanti azotati e il sale da cucina sono sostanze economiche e abbastanza efficaci per la preparazione di miscele di raffreddamento. Il maggiore effetto ipotermico è dato dal nitrato di ammonio e dai sali di urea quando vengono disciolti in acqua.

L'effetto di raffreddamento è direttamente dipendente dal contenuto di sale nella miscela e dallo stato di aggregazione del solvente.

Raccomandazioni sul metodo di preparazione delle miscele di raffreddamento.

Conclusione.

In conclusione, vorrei sottolineare che sono rimasto molto affascinato dal lavoro sul problema delle "Miscele di raffreddamento". Per quanto mi riguarda, ho trovato risposte alle mie domande, ho appreso le proprietà paradossali di alcune sostanze (acido solforico). Ho appreso che le miscele di raffreddamento sono molto utilizzate e in vari campi di attività: dalla vita di tutti i giorni ai grandi laboratori industriali.

Per coloro che desiderano preparare autonomamente miscele di raffreddamento, possono essere forniti piccoli consigli:

1. Il recipiente di miscelazione deve essere ben isolato con non conduttori di calore (plastica, polistirolo) per sfruttare al meglio il freddo artificiale.

2. La miscelazione deve essere eseguita il più rapidamente possibile.

3. Le sostanze miste devono essere in uno stato finemente suddiviso per aumentare l'area del loro contatto.

4. Elenco della letteratura usata.

A. I. Perevozchikov "Esperienza problematica dell'interazione dell'acido solforico con l'acqua", ed. "Chimica a scuola" n. 7, 2011.

2. Determinazione degli anioni del sale





P Allegato 2 Raffreddamento: sale + acqua


Miscela NH 4 NO 3 + H 2 o





( NaCl + H 2 o )





( NaNO 3 + H 2 o )





(NH 4 Cl+H 2 O)
( CO(NH 2 ) 2 + H 2 O)

(urea)

Applicazione n. 3 Raffreddamento: acqua + sale + sale



Applicazione n. 4 Raffreddamento: sale + neve



NH 4 cl + neve NaCl +neve




NaNO 3 +neve

Appendice n. 5

Miscele di raffreddamento

Alcuni gas hanno un punto di ebollizione relativamente alto, che
permette di ottenerli in forma liquida anche a casa
laboratori. Un esempio è il biossido di azoto (Tboil =
21,1°С), butano (Тbp = -0,5°С) e anidride solforosa (Тbp = -10,0°С).
Il diagramma schematico di un impianto di liquefazione del gas è abbastanza semplice. Gas
ricevere in un pallone utilizzando una reazione adeguata o prelevato da un palloncino.
Successivamente, il gas passa attraverso un tubo a U con un essiccante (ad esempio,
cloruro di calcio) ed entra nel secondo tubo a forma di U, abbassato
un recipiente grande con una miscela di raffreddamento. Nell'ultimo tubo, il gas è parzialmente
condensa.

1 - pallone per la produzione di gas, 2 - a forma di U
tubo con essiccatore (per semplicità può essere omesso), 3 - raffreddamento
miscela, 4 - Tubo ad U per condensazione gas.

Per prima cosa, diamo un'occhiata a come preparare le miscele di raffreddamento.

Esistono molte ricette per varie miscele di raffreddamento. Tuttavia
i chimici tendono a usarne solo alcuni. Quando si sceglie
miscela di liquido di raffreddamento Grande importanza ha la disponibilità dei componenti.
Le miscele più disponibili, spesso utilizzate in laboratorio,
sono elencati di seguito.

1. Una miscela di 3 ore di neve (o ghiaccio tritato) e 1 ora di cottura
il sale permette di raggiungere una temperatura di -21°C. Se hai bisogno di un più alto
temperatura, variazione del rapporto ghiaccio/sale.

La dipendenza della temperatura della miscela di sale e ghiaccio dalla sua composizione

2. Una miscela di 1,5 ore di cloruro di calcio a sei acque CaCl 2 ·6H 2 O con 1 ora di neve permette di raggiungere una temperatura di -55°C.

3. Una miscela di 1 ora di nitrato di ammonio e 1 ora di neve fornisce temperature fino a -20°C.

4. Aggiungere a dietiletere, acetone, benzina o alcol
ghiaccio secco (solido diossido di carbonio). La miscela permette di raggiungere una temperatura
fino a -78°С.

5. Una miscela di neve (ghiaccio) e
acido solforico concentrato, ma questa miscela ha prevalentemente
significato storico, poiché per l'acido solforico si può trovare più di
applicazione razionale.

Negli esperimenti descritti di seguito, è stata utilizzata una miscela di sale e ghiaccio
il rapporto di 3 ore di ghiaccio e 1 ora di sale. Componenti misti in plastica
vassoio e trasferire il composto in un barattolo di vetro o di vetro. Per tale
fascio di bersagli È meglio non usare contenitori di plastica e ancora meglio da
polistirolo a, poiché questi materiali sono molto meno conduttivi termicamente di
bicchiere. Tuttavia, in un barattolo di vetro o in un bicchiere, l'esperienza sarà simile
più visivamente.

In apparenza, un barattolo con una miscela di raffreddamento di sale e ghiaccio sembra abbastanza
di solito: come se dei pezzi di ghiaccio galleggiassero nell'acqua, invece, se si cala nella miscela
una provetta con acqua, l'acqua si congelerà in circa un minuto, in cui puoi
è facile da verificare rimuovendo la provetta e capovolgendola.
Molto presto, le pareti esterne del barattolo saranno ricoperte di brina - questo
l'umidità dell'aria si condensa e si congela.

1. Raffreddamento degli alimenti.
Versa dei granuli di ghiaccio secco in un thermos o in un contenitore a doppia parete, copri con ghiaccio normale, quindi completa con cibo o bevande. È meglio non consentire il contatto diretto del ghiaccio secco con il cibo, perché. temperatura del ghiaccio secco -78,33°C. I prodotti possono essere conservati in questo modo per 5-7 giorni.

2. Congelare gli alimenti.
Il ghiaccio secco deve essere posizionato sopra il cibo. Avvolgere il ghiaccio secco nella carta prolungherà il tempo di evaporazione.

3. Creazione di nebbia.

Versare in una grande ciotola di metallo acqua calda quindi aggiungere i granuli di ghiaccio secco. Si formerà una fitta nebbia densa, che si diffonderà lungo il terreno. È così che si crea la nebbia sui palcoscenici di varietà e nei locali notturni. È meglio eseguire questa procedura in un'area ventilata. Allo stesso modo, puoi creare nebbia in piscina o nella jacuzzi.

Video: alcol con ghiaccio

4. Raffreddamento e congelamento.
Il ghiaccio secco ha una capacità di congelamento di 15 volte quella del ghiaccio d'acqua e il tempo di evaporazione del ghiaccio secco può essere 5 volte quello dello scioglimento del ghiaccio d'acqua. Una miscela di ghiaccio secco e acqua ghiacciata può essere utilizzata per raffreddare cibo, birra e fusti di birra. Usare solo ghiaccio secco può congelare la birra o danneggiare i fusti.

5. Distrazione delle zanzare dalle potenziali vittime.
Il ghiaccio secco attira le zanzare. Se metti del ghiaccio secco sul lato di dove ti trovi, si concentreranno attorno ad esso.

6. Canto di metallo.
Quando il metallo entra in contatto diretto con il ghiaccio secco, il metallo inizia a emettere un forte suono acuto. Questo esperimento può essere fatto mettendo un cucchiaio di metallo nel ghiaccio secco. Puoi versare dell'acqua in un cucchiaio per osservare il processo di congelamento. Fai attenzione, poiché il contatto prolungato raffredderà il cucchiaio così tanto che può danneggiare la pelle al contatto diretto.

7. Bolle nebbiose.
Quando una soluzione saponosa viene aggiunta a una miscela di acqua e ghiaccio secco, si formano bolle piene di una nebbia densa.

8. Colpo.
Se versi dei pellet di ghiaccio secco in una scatola di pellicola di plastica, chiudila con un coperchio e attendi un po', il coperchio può sparare per diversi metri. Allo stesso modo, puoi lanciare razzi con l'acqua, ma ciò richiede dispositivi speciali.

9. Gonfiare un palloncino o un palloncino di gomma.
Puoi mettere del ghiaccio secco in una palla, chiuderla ermeticamente e gettarla in una piscina o in qualsiasi specchio d'acqua. All'inizio, la palla affonderà, ma quando si riempie di gas, salirà in superficie ed esploderà.

10. Lente sonora.
Palloncino, riempito di anidride carbonica, può funzionare come una lente sonora. Questo perché il suono viaggia più lentamente nell'anidride carbonica che nell'aria, proprio come la luce viaggia più lentamente attraverso il vetro che attraverso l'aria o il vuoto. Puoi ottenere un palloncino pieno di anidride carbonica. mettici dentro del ghiaccio secco. Tieni la palla piena di anidride carbonica a una distanza di circa 30 cm dall'orecchio: i suoni che la attraversano dovrebbero essere amplificati.

11. Carbonatazione delle bevande.
Versare bevendo acqua in un bicchiere e aggiungere alcuni granelli di ghiaccio secco, dopo che il ghiaccio è evaporato, l'acqua dovrebbe essere leggermente carbonizzata.

12. Rimozione delle piastrelle del pavimento.
Le piastrelle di ceramica possono essere rimosse dal pavimento versando un po' di ghiaccio secco sulla sua superficie. La piastrella viene rimossa più facilmente a causa del raffreddamento e della compressione. Questa procedura può richiedere molto tempo per rimuovere un gran numero di tessere, ma per rimuovere 1-2 tessere è molto conveniente.

13. Controllo dei roditori.
Se versi del ghiaccio secco granulato nella tana di un roditore, dopo un po' l'anidride carbonica rimuoverà l'ossigeno da esso, interrompendo l'accesso dell'aria al torace del roditore. Per ottenere l'effetto completo, è necessario assicurarsi che il foro non sia passante.

Sulla base dei dati di concentrazione ottenuti, è possibile ricavare le miscele più economiche, economiche, ecologiche e convenienti.

Cos'è la criomiscela? Nella letteratura scientifica questa parola non si trova quasi mai. Viene utilizzata la frase "miscele di raffreddamento".

Come suggerisce il nome, si tratta di miscele progettate per produrre freddo artificiale. La miscela principale e più nota è NaCl + H2O, nota come raffreddamento del sale di ghiaccio.

Esistono due tipi di criosmesh (sale + acqua e sale + acido).

Anche gli antigelo (liquidi non congelanti) sono considerati miscele refrigeranti. Sono utilizzati nei sistemi di raffreddamento del motore.

Per raggiungere temperature abbastanza basse ~ -60-70 C, viene utilizzato ghiaccio secco (anidride carbonica solida).

Nel mio lavoro, considero solo quattro miscele (sale + neve).

2) (NH4)2SO4+H2O

3) NaCl + H2O (ghiaccio)

4) CaCl2*6H2O+H2O (ghiaccio)

Miscele come sale + acido sono pericolose e danno temperature troppo basse per i miei scopi. Ecco perché non li uso.

Si può vedere che la miscela più efficace è la miscela n. 4. La concentrazione migliore per lei è del 50%.

Si differenzia dal resto per l'assenza di valori a concentrazioni del 50-70%, ciò è dovuto al passaggio della reazione da endotermica a esotermica quando la concentrazione di sale nella miscela supera il 40%. Questo effetto è spiegato dalla natura dei reagenti e dallo stato fisico della miscela durante la sua preparazione (la neve inizia a sciogliersi attivamente e quando il cloruro di calcio disidratato viene miscelato con acqua, la reazione è esclusivamente esotermica), rispettivamente, le reazioni di assorbimento e il rilascio di calore procede in parallelo, con un passaggio a esotermico con aumento del contenuto di sale.

I sistemi n. 1,2,3 corrono quasi paralleli all'asse X. Ma sembra solo così su questo grafico. Solo il prezzo di divisione della scala di temperatura = 5 (!) 0С.

Per buon esempio puoi prendere la Fig. 2, ha un valore di divisione della scala di temperatura = 0,10°C.

Riso. 2 Sistema NH4NO3+H2O(ghiaccio)

In effetti, 0,50°C non è molto importante. Quindi possiamo supporre che il grafico vada quasi in linea retta. Considero il 10% di NH4NO3 la migliore concentrazione.

Scoperte

Lo puoi vedere già nel 1550. è stata la prima menzione di "miscele di raffreddamento". In questo caso, sul processo di raffreddamento dell'acqua con nitrato di potassio. Il frigorifero è stato inventato nel 1844. Carlo Smith Piazzi.

Applicazione

Le miscele di raffreddamento che ho preparato possono essere utilizzate per una varietà di scopi. Ad esempio, con l'aiuto di NaCl + neve, puoi raffreddare bene succhi e prodotti. Naturalmente, se non c'è spazio nel frigorifero. Questa miscela può essere utilizzata anche per conservare gli alimenti, poiché è ecologica e innocua.

Per un raffreddamento più completo fino a -400°C, viene utilizzata una miscela di CaCl2*6H2O+H2O. Nei miei esperimenti, ho raggiunto la temperatura minima ad una concentrazione del 50%. È uguale a ~370С.

Dopo il lavoro svolto, posso concludere che sebbene CaCl2 * 6H20 + H2O sia una buona miscela, fornisce una temperatura abbastanza bassa (~ -370 ° C), sono del parere che la miscela più conveniente ed ecologica sia NaCl + neve 30 %.

Dopo il lavoro svolto, posso concludere che sebbene CaCl2 * 6H20 + H2O sia una buona miscela, fornisce una temperatura abbastanza bassa (~ -370 ° C), sono del parere che la miscela più conveniente ed ecologica sia NaCl + neve.

La conclusione pratica del mio lavoro può essere tratta come segue.

Con l'aiuto di queste miscele è possibile determinare la composizione qualitativa di un prodotto. Ad esempio burro, panna acida, latte, benzina. Questo viene fatto utilizzando il principio nave in nave. La criomiscela pronta viene versata in un recipiente più grande, al suo interno viene inserito un recipiente più piccolo con l'ingrediente desiderato. Successivamente, un sensore a termistore viene posizionato nella miscela, l'altro nel recipiente con il prodotto. Viene eseguita una serie di misurazioni. Dalle curve di raffreddamento dei vari componenti del prodotto è possibile scoprire la quantità di una determinata sostanza nel liquido di prova.

Per questo semplice trucco, tutto ciò di cui hai bisogno è ghiaccio e sale.

Misure precauzionali

Per evitare ustioni termiche, lavorare con miscele di raffreddamento indossando guanti protettivi e indumenti a maniche lunghe.

Reagenti e apparecchiature:

• ghiaccio (750 g);
• sale da cucina (cloruro di sodio, 250 g);
• contenitori di vetro (2 pezzi);
• bottiglia di bevanda.

Istruzioni passo passo

In un bicchiere grande, mescolare il ghiaccio e il sale in un rapporto di 3:1. La miscela di liquido di raffreddamento è pronta. Ora mettiamo la bevanda nella miscela di raffreddamento. La bevanda era temperatura ambiente, e ora fino a -2 °C! Ora è pronto per l'uso!

Spiegazione dei processi

Le miscele di liquido di raffreddamento sono costituite da due o più solidi (o solidi e liquidi). Mescolando, "tolgono" il calore e abbassano la temperatura dall'esterno. Processi che assorbono calore da ambiente sono detti endotermici. Una miscela rinfrescante di ghiaccio e sale da cucina in un rapporto di 3:1 può dare una temperatura di -21°C. Per migliorare l'effetto, puoi cambiare il rapporto tra sale e ghiaccio, oppure coprire la nave con ghiaccio o neve, quindi cospargerli di sale. Una miscela di ghiaccio e cloruro può portare la temperatura fino a -55°C. L'anidride carbonica solida () miscelata con etere dietilico o acetone ha una temperatura di -78 ° C. Sulla base di tali sali e liquidi vengono preparate miscele di raffreddamento e vengono utilizzate anche nella lotta contro il ghiaccio.