Dzesēšanas maisījumu sagatavošana. Dzesēšanas maisījumu sagatavošana no gāzēm

1. Pārtikas produktu dzesēšana.
Ievietojiet dažas sausā ledus granulas termosā vai dubultsienu traukā, uzlieciet parasto ledu, pēc tam pievienojiet ēdienu vai dzērienu. Labāk izvairīties no tiešas sausā ledus saskares ar pārtiku, jo... sausā ledus temperatūra -78,33°C. Produktus šādā veidā var uzglabāt 5 līdz 7 dienas.

2. Pārtikas sasaldēšana.
Sausais ledus jānovieto virs pārtikas produktiem. Sausā ledus ietīšana papīrā pagarinās tā iztvaikošanas laiku.

3. Miglas veidošana.

Ielejiet karstu ūdeni lielā metāla krūzē, pēc tam pievienojiet sausā ledus granulas. Veidosies bieza, blīva migla, kas izplatīsies pa zemi. Tā viņi rada miglu uz pop skatuvēm un naktsklubiem. Labāk ir veikt šo procedūru vēdināmā vietā. Tādā pašā veidā varat izveidot miglu baseinā vai burbuļvannā.

Video: Alkohols ar ledu

4. Dzesēšana un sasaldēšana.
Sausā ledus sasalšanas spēja ir 15 reizes lielāka par ūdens ledus sasalšanas spēju; sausā ledus iztvaikošanas laiks var 5 reizes pārsniegt ūdens ledus kušanas laiku. Sausā ledus un ūdens ledus maisījumu var izmantot pārtikas, alus un alus mucu atdzesēšanai. Izmantojot tikai sausu ledu, alus var sasaldēt vai sabojāt mucas.

5. Odu uzmanības novēršana no potenciālajiem upuriem.
Sausais ledus piesaista odus. Ja jūs apkaisīsit nedaudz sausā ledus prom no atrašanās vietas, tie koncentrēsies ap to.

6. Dziedošais metāls.
Kad metāls nonāk tiešā saskarē ar sauso ledu, metāls sāk izdalīt skaļu, augstu skaņu. Šo eksperimentu var veikt, ieliekot metāla karoti sausā ledū. Lai novērotu sasalšanas procesu, karotē var ieliet nedaudz ūdens. Esiet piesardzīgs, jo ilgstoša kontakta dēļ karote kļūs tik auksta, ka, nonākot tiešā saskarē, tā var sabojāt ādu.

7. Miglaini burbuļi.
Kad ūdens un sausā ledus maisījumam pievieno ziepju šķīdumu, veidojas burbuļi, kas piepildīti ar blīvu miglu.

8. Šāviens.
Ja plastmasas plēves kastē ieliek dažas sausā ledus granulas, pārklāj to ar vāku un nedaudz pagaida, vāks var izšaut vairākus metrus. Tādā pašā veidā jūs varat palaist raķetes ar ūdeni, taču tam ir nepieciešamas īpašas ierīces.

9. Gumijas balona vai balona piepūšana.
Jūs varat ieliet bumbiņā nedaudz sausā ledus, to cieši noslēgt un iemest baseinā vai kādā ūdenstilpē. Sākumā bumba nogrims, bet, piepildoties ar gāzi, tā pacelsies virspusē un eksplodēs.

10. Skaņas lēca.
Balons, kas piepildīts ar oglekļa dioksīdu, var darboties kā skaņas lēca. Fakts ir tāds, ka skaņa pārvietojas lēnāk oglekļa dioksīdā nekā gaisā, tāpat kā gaisma lēnāk pārvietojas caur stiklu nekā caur gaisu vai vakuumu. Jūs varat iegūt bumbu, kas piepildīta ar oglekļa dioksīdu. ieliekot tajā nedaudz sausā ledus. Turiet ar oglekļa dioksīdu piepildīto bumbiņu apmēram 30 cm attālumā no auss - skaņas, kas iet caur to, ir jāpastiprina.

11. Dzērienu gāzēšana.
Ielejiet glāzē dzeramo ūdeni un pievienojiet dažas sausā ledus granulas, pēc ledus iztvaikošanas ūdenim jābūt nedaudz gāzētam.

12. Keramisko grīdas flīžu noņemšana.
Keramikas flīzes var noņemt no grīdas, uzkaisot virsmu ar sausu ledu. Flīzes ir vieglāk noņemt dzesēšanas un saspiešanas dēļ. Šī procedūra var būt laikietilpīga, lai noņemtu lielu skaitu flīžu, bet 1-2 flīžu noņemšanai tas ir ļoti ērti.

13. Grauzēju apkarošana.
Ja grauzēja bedrē ielej granulētu sauso ledu, pēc kāda laika oglekļa dioksīds izspiedīs no tās skābekli, apturot gaisa piekļuvi grauzēja krūtīm. Lai sasniegtu pilnu efektu, jums jāpārliecinās, ka caurums nav cauri.

Pašvaldības budžeta izglītības iestāde

"11. vidusskola"

Studentu Zinātniskā biedrība

Pētījumi

"Dzesēšanas maisījumi"

Darbs pabeigts:

9. klases skolnieks

MBOU "11. vidusskola"

Baranova Jana

Zinātniskais padomnieks:

Ovčiņņikova Olga Mihailovna

Balahna

2013. gads

SATURS

Ievads………………………………………………………………………………. 3. nodaļaes. Literatūras apskats par šo tēmu…………………………………………. 51.1.Kas ir dzesēšanas maisījumi…………………………………… ..…. 5

1.2.Dzesēšanas maisījumu atklāšanas vēsture...……………………….…..…5

1.3. Kriogēno maisījumu klasifikācija….……………………………………...…. 6

1.4.Dzesēšanas maisījumu hipotermiskās iedarbības teorētiskais pamatojums....…………………………………………………………………….… 8

1.5. Kriogēno maisījumu pielietojums rūpniecībā un ikdienas dzīvē….…………….… .9

nodaļaII. Eksperimentālā daļa……………………………………….… 12

2.1. Aprīkojums………………………………………………………….…… 12

2.2. APPOLO hipotermiskā iepakojuma satura kvalitatīvā sastāva un tā efektivitātes noteikšana………………………………………12

2.3.Identifikācijadažādu dzesēšanas maisījumu sastāvu efektivitāte………………………………………………………….13

2.4. Dzesēšanas efekta atkarība no šķīdinātāja agregācijas stāvokļa………….…………………………………………………….….14

2.5. Dzesēšanas efekta atkarība no izšķīdušās vielas koncentrācijas………………………………………………………………………………………….…. 14

2.6. Koncentrētas sērskābes “paradokss”…………….……….. 15

3. Secinājums…………………………………………………………………………………16

4. Izmantotās literatūras saraksts…………………………………… 17

5. Pieteikumi…………………………………………………………………………………..18

Ievads.

Darba atbilstība.

Ikdienā mēs bieži sastopamies ar parādībām, kas mūsos rada daudz jautājumu.

Kāpēc iegūtie šķīdumi atdziest, kad tiek izšķīdināti daži slāpekļa mēslošanas līdzekļi, ko izmanto augu barošanai?

Kāpēc stāvēt uz sāls putras (sniega un sāls maisījuma) ir aukstāk nekā stāvēt uz sniega?

Kāpēc notiek dzesēšana, izmantojot hipotermisko iepakojumu no automašīnas pirmās palīdzības komplekta?

Kāpēc koncentrēta sērskābe, sajaucot ar sniegu, dod spēcīgu dzesēšanas efektu, bet, izšķīdinot ūdenī - spēcīgu sildošu efektu?

Vēlme rast atbildes uz šiem jautājumiem kļuva par mūsu pētījuma pamatu.Nolēmu izpētīt termisko procesu mehānismu un noteikt pieejamākos, efektīvākos dzesēšanas maisījumu sastāvus.

Darba mērķis:

Izpētīt un analizēt informāciju par dzesēšanas maisījumiem un eksperimentāli noteikt vienkāršākos un efektīvākos dzesēšanas maisījumu sastāvus.

Darba mērķi:

Apkopot un analizēt literatūru par dzesēšanas maisījumiem.

Eksperimentāli noteikt APPOLO ūdens-sāls hipotermiskās paketes sastāvu.

Eksperimentāli noteikt efektīvākos auksto maisījumu sastāvus no ikdienā lietojamām vielām.

Pētījuma objekts. Sāļi, ko izmanto kā slāpekļa mēslojumu.

Studiju priekšmets. Dzesēšanas maisījumu sastāvu efektivitāte, hipotermiskās iedarbības atkarība no sāļu satura maisījumos un šķīdinātāja agregatīvā stāvokļa.

Hipotēze:

Ir efektīvas un vienkāršas dzesēšanas kompozīcijas, kas sagatavotas, pamatojoties uz slāpekļa mēslojumu un galda sāli.

Dzesēšanas efekts ir atkarīgs no šķīdinātāja agregācijas stāvokļa un izšķīdušās vielas koncentrācijas.

Pētījuma metodes:

Aktualizācijas metode - sastāv no konkrēta pētījuma vērtības noteikšanas;

Meklēt

Praktiskā pētījuma metode;

Analīzes un vispārināšanas metode

1. NODAĻA. Literatūras apskats par tēmu

Krio-maisījums ir neoloģisms (grieķu valodakryos- ledus).Tāpēc šis vārds zinātniskajā literatūrā parādās diezgan reti. Biežāk šo vārdu aizstāj ar frāzi “dzesēšanas maisījums”. Šisdivu vai vairāku cietu vai cietu un šķidru vielu sistēmas, ja tos sajauc, maisījuma temperatūra samazinās, jo tiek absorbēts siltums sistēmas komponentu kušanas vai šķīšanas laikā.

Dažādi sāļi, skābes, ūdens un ledus (sniegs) tiek izmantoti kā sastāvdaļas dzesēšanas maisījumiem, lai pazeminātu temperatūru līdz -50°C.Lai pazeminātu temperatūru līdz -80°C, tiek izmantoti sausā ledus (cietā oglekļa dioksīda) un dažu organisko vielu (spirti, acetons, ēteris) dzesēšanas maisījumi.Dzesēšanas šķidrumus plaši izmanto arī rūpniecībā. Visizplatītākais dzesēšanas šķidrums ir ūdens. Visplašāk izmantotie dzesēšanas šķidrumi ir uz daudzvērtīgā spirta – etilēnglikola bāzes.

Lai iegūtu zemāko temperatūru, dzesēšanas maisījumos iekļautās vielas ņem daudzumos, kas atbilst kriohidrāta punktam.Kriohidrāta punkts ir temperatūra, kurā noteiktas vielas šķīdums sasalst, citiem vārdiem sakot, tā ir zemākā temperatūra, ko var iegūt, sajaucot noteiktas masas sastāvdaļas.

Ir daudz dzesēšanas maisījumu, jo parasti jebkura ķīmiska reakcija (ieskaitot izšķīšanu), kas notiek ar siltuma absorbciju, var kalpot dzesēšanai. Viena vai otra dzesēšanas maisījuma izmantošana ir atkarīga no pieejamā un vēlamā temperatūras pazeminājuma.

1.2. Dzesēšanas maisījumu (krio-maisījumu) atklāšanas un radīšanas vēsture.

Izšķīdināšana kā mākslīgā aukstuma iegūšanas līdzeklis tiek izmantota jau ilgu laiku; piemēram, romieši izmantoja kālija nitrātu ūdenī, lai atdzesētu vīnu. To pašu dzesēšanas metodi atkal izmantoja fiziķisBlasiusViljafrankaRomā 1550. Piemin spēcīgāku dzesēšanuLatinusTancredusNeapolē 1607. gadā; viņš paņēma sniega un salpetra maisījumu; visbeidzot, 1626. gadā Santorio pieminēja sasmalcināta ledus un galda sāls maisījumu. To pašu maisījumu izmantoja, lai sasaldētu šķidrumus, kā arī mirušos cilvēkus, kurus sauca par igauņiem. Viduslaikos saldējuma pagatavošanai izmantoja dzesēšanas efektus. Sniega un sāls muca tika izmantota kā saldētava.

Jau 17. gadsimta sākumā tika izstrādātas pirmās dzesēšanas maisījumu formulas.

1665. gads atzīmē gadu, kad Roberts Boils publicēja darbu, kas satur teorētisko pamatojumu aukstuma iegūšanai.Un jau 1686. gMarriott eksperimentāli apstiprināja Boila teorijas.

1685. gads - Filips Lahirs saņēma ūdens ledu bļodā, kas no ārpuses bija piepildīta ar amonjaku.
1810. gadā Leslijs uzbūvēja pirmo zināmo iekārtu mākslīgā ledus ražošanai.

Drīz vien (1834) Peltjē atklāja principu, kas lika pamatu termoelektrisko saldēšanas iekārtu attīstībai.

1844. gadāČārlzs Smits Pjacibeidzot izgudroja saldēšanas kameru.

1870. gads - Pīters Vanders Veids saņēma ASV patentu par termostata dzesēšanas sistēmu.

1879. gadā Karls fon Linde saņēma patentu pasaulē pirmajam mehāniskajam ledusskapim.

Mūsdienās dzesēšanas maisījumus izmanto mājas dzīvē, laboratorijās un vispār tur, kur nav nepieciešama ļoti spēcīga un ilgstoša dzesēšana. Pēdējam un rūpnīcas vajadzībām zinātne un ekonomiskie aprēķini ir radījuši jaudīgākus mākslīgās dzesēšanas līdzekļus.

Par galvenajiem "krio maisījumu" izgudrotājiem tiek uzskatīti:

Roberts Boils

 spiediena, tilpuma un temperatūras attiecības likums

 teorētiskais pamats aukstuma iegūšanai

Viljams Kalens

 ledus pagatavošana, izmantojot vakuumu

 tvaika kompresijas iekārtas izveide

Mihails Vasiļjevičs Lomonosovs

 Radīšanadabiskās ventilācijas teorijas

Nern

 Vvakuuma apstākļos ūdens sasalst, ja tiek noņemti ūdens tvaiki (tvaikus absorbēja sērskābe)

1.3. Dzesēšanas maisījumu klasifikācija.

1. Ūdens (vai sniega) un sāls dzesēšanas maisījumi

2. Ūdens un divu sāļu dzesēšanas maisījumi

3.Skābju un sniega dzesēšanas maisījumi

4. Sāļu un skābju dzesēšanas maisījumi

5. Dažu organisko vielu dzesēšanas maisījumi ar cieto oglekļa dioksīdu

6. Antifrīzu šķīdumi

Ūdens (vai sniega) un sāls dzesēšanas maisījumi

Ūdens un divu sāļu dzesēšanas maisījumi

Skābju un sniega dzesēšanas maisījumi

Sāļu un skābju dzesēšanas maisījumi

HCl (2:1)

Na 2 SO 4

N.H. 4 Cl

KNO 3

HCl(konc)

Na 2 SO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 SO 4

HNO 3 (2:1)

Na 3 P.O. 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 SO 4

N.H. 4 NĒ 3

H 2 SO 4 (1:1)

Na 2 SO 4

Dzesēšanas maisījumi ar cietu oglekļa dioksīdu

1.4. Dzesēšanas maisījumu hipotermiskās iedarbības teorētiskais pamatojums.

Maisījumu īpašībās ir vērojama interesanta shēma: vairāku vielu maisījuma kušanas temperatūra ir zemāka par katras tīrās vielas kušanas temperatūru atsevišķi. Tīra ūdens kušanas temperatūra (ledus vai sniega veidā) 0 0 C. Ja ledusm pievieno galda sāls piejaukumu, ledus sāk kust zemākā mīnusā temperatūrā. Kušanas temperatūra ir atkarīga no ledus un sāls attiecības, sajaukšanās ātruma un pat ledus saspiešanas pakāpes.Ledus, tāpat kā jebkurš ķermenis, ciets vai šķidrs, ir molekulu sistēma, kurām ir vibrācijas (termiskās) kustības un kas vienlaikus piesaista viena otru; kamēr šī sistēma paliek kādā no mobilā līdzsvara stāvokļiem, ķermeņa fiziskais (un ķīmiskais) stāvoklis paliek nemainīgs. Ledus daļiņām un sāli saskaroties, notiek ķīmiska mijiedarbība, ledus daļiņu savstarpējā pievilcība vājinās, ledus kūst; šajā gadījumā siltums tiek absorbēts. Tajā pašā laikā sāls mijiedarbība ar ūdeni (hidratācija) tiek pavadīta ar siltuma izdalīšanos. Gala rezultātu nosaka ledus kušanas laikā uzņemtā siltuma daudzuma un sāls un ūdens savienojuma siltuma starpība. Tā kā šajā gadījumā pirmais pārsniedz otro, maisījumu atdzesē. Tvertnei, kurā tiek veikta sajaukšana, protams, jābūt labi izolētam ar siltuma nevadītājiem, lai pilnīgāk izmantotu mākslīgo aukstumu, un pati sajaukšana tiek veikta pēc iespējas ātrāk; Lai to izdarītu, visas cietās vielas, piemēram, ledus, sāļi, ir labi jāsasmalcina. Iepriekš minētais dzesēšanas fenomena skaidrojums attiecas arī uz sāļu šķīšanu ūdenī, ar vienīgo atšķirību, ka, izšķīdinot daudzus sāļus, ķīmiskā mijiedarbība starp šķīdinātāju un izšķīdušo vielu nav tik skaidri izteikta. Sajaucot vairākus sāļus ar ūdeni vai sniegu, var rasties sarežģītākas parādības, dubulta sāļu sadalīšanās utt.

Kopumā šķīdināšanas termisko efektu veido divu posmu termiskie efekti:

kristāla režģa iznīcināšana, kas notiek ar enerģijas patēriņu

hidrātu veidošanās, ko pavada enerģijas izdalīšanās

Izšķīšanas termiskā efekta zīmi noteiks šo posmu enerģijas attiecība.

1.5. Pieteikums krio-maisījumi rūpniecībā un ikdienā.

Mūsdienās dzesēšanas maisījumus izmanto mājas dzīvē, laboratorijās un vispār tur, kur nav nepieciešama ļoti spēcīga un ilgstoša dzesēšana. Pēdējiem un rūpnieciskiem nolūkiem zinātne un ekonomiskie aprēķini ir radījuši jaudīgākus mākslīgās saldēšanas līdzekļus. Galvenās kriogēno maisījumu izmantošanas jomas ikdienas dzīvē, medicīnā un laboratorijā var definēt kā:

1) dzērienu vai ēdienu ātra atdzesēšana;

2) īslaicīgu pārtikas konservēšanu, ja nav ledusskapja siltajā sezonā;

3) laboratorijā - šķidrumu vai gāzu ar zemu viršanas temperatūru destilāciju;

4) 2 nesajaucamu šķidrumu atdalīšana, no kuriem vienam ir zems sasalšanas punkts (benzols-ūdens).

Šķidrie maisījumi (šķidrie)

 Ziemā tiek izmantoti antifrīzi, kas nesasalst temperatūrā līdz -40°C.

 Dzesēšanas šķidrumi ar zemu sasalšanas līmeni ir paredzēti izmantošanai dzinēja dzesēšanas sistēmās.

Griešanas šķidrumi.

Metāla apstrāde

 Frēzēšana (siltuma noņemšana no griezējinstrumentiem)

 Vītņu daļas

 Lokšņu metāla velmēšana

Cietie maisījumi

Pārtikas produktu atdzesēšanai un sasaldēšanai, kā arī to uzglabāšanai un transportēšanai sasaldētā stāvoklī plaši tiek izmantota sausā ledus (cietā oglekļa dioksīda) sublimācija.

Dzīvsudraba tvaiku sasaldēšana (metanols + cietais oglekļa dioksīds)

Ledājus, kas nodrošina tuvu nullei temperatūru, izmanto lauksaimniecībā un daļēji tirdzniecībā un piena rūpniecībā, galvenokārt ātrbojīgu produktu uzglabāšanai.

Medicīnā

Lokālā hipotermija ir aukstuma faktoru ārstnieciska iedarbība uz ierobežotām ķermeņa zonām, kas samazina audu temperatūru ne zemāk par to krioizturības robežām (5-10°C).

Pašlaik izmantotie dzesēšanas šķidrumi satur neorganisko sāli un ūdeni, kas atdalīti ar starpsienu. Kad starpsiena plīst, sāls izšķīst ūdenī ar endotermisku efektu. Nozare ražo šādus iepakojumus ar zīmoliem Snezhok, Apollo, Mirali uc Ir divi galvenie terapeitisko iepakojumu veidi ķermeņa audu dzesēšanai. Pirmie ir balstīti uz endotermiskas reakcijas izmantošanu, kas rodas, kad daži sāļi tiek izšķīdināti ūdenī. Šādi iepakojumi ir ērti lietošanai lauka apstākļos, jo tiem nav nepieciešams ārējs aukstums. Bet ar zemu siltuma jaudu vienas darbības iepakojumi nav efektīvi karstā klimatā un nevar nodrošināt optimālu hipotermijas līmeni dažādām medicīniskām indikācijām.

Otrā tipa maisiņu darbības pamatā ir maisa satura (piemēram, želejas) iepriekšēja aukstuma uzkrāšanās dzesēšanas kamerā. Šādiem iepakojumiem ir liela siltumietilpība, taču tie nevar nodrošināt tūlītēju ārstniecisko efektu, iepriekš neatdzesējot tos vairākas stundas saldētavā. Tomēr galvenais šādu ierīču trūkums ir īsais darbības ilgums - ūdens un sāls endotermiskās reakcijas pārejošas sekas.

Lai pagarinātu reakciju, tiek izmantoti šādi līdzekļi:

a) sāls porciju secīga izšķīdināšana;

b) ūdens un sāls saskares virsmas regulēšana reakcijas laikā;

c) sāļu izmantošana granulu veidā ar šķīstošām vai porainām granulu čaumalām.

nodaļa II . eksperimentālā daļa

Mērcilindri, stikla krūzes 100-150 ml, stikla stieņi, tehniskie svari (200g,Δm=0,01 g), ārējais termometrs, java un piesta, apkures iekārtas.

Reaģenti: sāļu komplektsNaCl, NaNO 3, KNO 3 , N.H. 4 Cl, CO( N.H. 2 ) 2, N.H. 4 NĒ 3, koncentrēta sērskābe, Apollo hipotermiskais iepakojums, vara skaidas, fenolftaleīns, nātrija hidroksīds, difenilamīns.

2.2. APPOLO hipotermiskās paketes satura kvalitatīvā sastāva un tā efektivitātes noteikšana.

1.pielikums

Uz APPOLO dzesēšanas iepakojuma ķīmiskais sastāvs nav norādīts, tāpēc tika veikta iepakojuma satura kvalitatīva analīze.

Tika noteikti sāls katjoni:

1. Jonu noteikšana pēc liesmas krāsas un kvalitatīvās reakcijas: liesmā tika ievietoti stikla stieņi ar testa sāls šķīdumu. Liesma nemainīja savu krāsu, kas nozīmē, ka sāls nesatur jonus, kas piešķir liesmai krāsu:Na + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ utt. Kad sāls šķīdums karsējot mijiedarbojās ar sārmu, slapjš fenolftaleīna papīrs ieguva spilgti tumšsarkanu krāsu, kas norāda uz amonija jonu klātbūtni.

N.H. 4 + + Ak! - = N.H. 3 + H 2 O

2.Anjonu noteikšanaSO 4 2- , NĒ 3 - , P.O. 4 3- , Cl - , Br - utt. atbilstoši kvalitatīvajām reakcijām. Netika novērotas nekādas redzamas reakcijas pazīmes ar sulfātu un fosfātu joniem. Sāls šķīdumam pievienojot vara skaidas un koncentrētu sērskābi, izdalījās brūna gāze ar raksturīgu smaku un izveidojās zils šķīdums, kas liecina par nitrātu jonu klātbūtni. Kad šķīdumam pievienoja difenilamīna sāli, parādījās tumši zila krāsa.

Pārbaudāmā sāls ir amonija nitrāts.

4NĒ 3 - + 2H 2 SO 4 + Cu = Cu 2+ +2NĒ 2 + 2H 2 O+SO 4 2-

Fināls vienādojumi

N.H. 4 NĒ 3 + NaOH = NaNO 3 + NH 3 +H 2 O

2) 4NH 4 NĒ 3 + 2H 2 SO 4 + Cu = Cu(NO 3 ) 2 +2NĒ 2 + 2H 2 O+2(NH 4 ) 2 SO 4

APPOLO hipotermiskajā iepakojumā pirmajā traukā bija 64,15 g amonija nitrāta, bet otrajā traukā bija 60 ml ūdens.

Šos komponentus sajaucot, dzesēšanas efekts atbilst temperatūras pazemināšanai par 22 grādiem pēc Celsija.

Dzesēšana: sāls + ūdens (pielietojums Nr. 2).

Krūzes masa tika noteikta tehniskā mērogā, krūzei tika pievienota nepieciešamā vielas masa, ņemot vērā tās masu. Ar mērcilindru tika mērīts sērskābes šķīdums ar masas daļu 50,54% (elektrolītskābe), iepriekš veicot pārrēķinu. SvarsH 2 SO 4 = 12,6 g, blīvums = 1,25 g/ml, šķīduma tilpumsH 2 SO 4 = 20 ml.

V= m/ W* lpp.

1 g vielas sajauc ar 100 g ūdens 18°C temperatūrā.

Tabula Nr.1

CO (NH 2 ) 2

(urīnviela)

-1 8

N.H. 4 NĒ 3

107

-22

N.H. 4 NĒ 3

-8

Dzesēšana: ūdens + sāls + sāls (pielikums Nr. 3).

Sāls paraugiem pievienoja 100 ml ūdens.

Tabula Nr.2

50gCO (NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

41,6 GN.H. 4 NĒ 3 + 41,6 NaCl

-20

Secinājums: Vislielāko hipotermisko efektu rada amonija nitrāts, izšķīdinot to ūdenī. Sajaucot vairākus sāļus, pastiprinās hipotermiskais efekts. Sāļu maisījumi nodrošina lielāku dzesēšanas efektu, bet sāls raksturs spēlē noteiktu lomu.

2.4.Dzesēšanas efekta atkarība no šķīdinātāja agregācijas stāvokļa.

Dzesēšana: sāls + sniegs (skat. Pielikumu Nr. 4).

G sāls tika sajaukts ar 100 g sniega.

Tabula Nr.3

A, g

∆ T, °C

NaCl

-18

NaNO 3

-14

N.H. 4 Cl

-12

CO (NH 2 ) 2

(urīnviela)

-18

Secinājums: Vislielāko hipotermisko efektu uzrādīja urīnviela un nātrija hlorīds. Ledus vai sniega izmantošana uzlabo dzesēšanas efektu.

2.5. Dzesēšanas efekta atkarība no izšķīdušās vielas koncentrācijas.

Tika sagatavots noteiktas koncentrācijas sniega un smalki samaltas galda sāls maisījums. Tika izmērīta iegūtā maisījuma temperatūra. Dati tika parādīti tabulas veidā.

Sniega-sāls maisījuma temperatūras atkarība no tā sastāva

Tabula Nr.4

Secinājums: Jo augstāks ir galda sāls saturs maisījumā, jo lielāks ir hipotermiskais (dzesēšanas) efekts. Maksimālā dzesēšana līdz -21°C temperatūrai tiek panākta, sagatavojot maisījumu no 3 daļām sniega un 1 daļas sāls. Turpinot palielināt sāls koncentrāciju, maisījuma dzesēšana nenotiek.

2.6. Paradokss H 2 SO 4 (konc) (Pielikums Nr. 5)

Koncentrēta sērskābe vienlaikus nodrošina spēcīgu hipertermisku efektu, ja to izšķīdina ūdenīar sniegu dod labu dzesēšanas efektu.

Pirmajā gadījumā skābes kristāliskā režģa iznīcināšanas enerģija ir mazāka nekā skābes hidratācijas enerģija ar ūdeni, tāpēc reakcija ir ļoti eksotermiska.

Otrkārt, ledus kristāla režģa enerģija izrādījās lielāka par sērskābes hidratācijas enerģiju ar ūdeni, t.i. Ledus kausēšanai tiek iztērēts vairāk siltuma, nekā tiek atbrīvots no skābes un ūdens savienojuma.

H 2 SO 4 (konc)+100 g sniega

12,6

-12

H 2 SO 4 (konc)+100 ūdens

12,6

+12

Vispārīgs secinājums:

Mūsu eksperimenti apstiprināja mūsu hipotēzes: slāpekļa mēslojums un galda sāls ir lētas un diezgan efektīvas vielas dzesēšanas maisījumu pagatavošanai. Vislielāko hipotermisko efektu rada amonija nitrāts un urīnvielas sāļi, izšķīdinot tos ūdenī.

Dzesēšanas efekts ir tieši atkarīgs no sāls satura maisījumā un šķīdinātāja agregācijas stāvokļa.

Ieteikumi dzesēšanas maisījumu sagatavošanas metodēm.

Secinājums.

Nobeigumā vēlos atzīmēt, ka mani ļoti aizrāva darbs pie problēmas “Dzesēšanas maisījumi”. Es atradu sev atbildes uz jautājumiem, kas mani interesēja, uzzināju par atsevišķu vielu (sērskābes) paradoksālajām īpašībām. Uzzināju, ka dzesēšanas maisījumus izmanto ļoti plaši un dažādās darbības jomās: no ikdienas līdz lielām rūpnieciskām laboratorijām.

Tiem, kas vēlas paši pagatavot dzesēšanas maisījumus, mēs varam sniegt dažus ieteikumus:

1. Tvertnei, kurā tiek veikta sajaukšana, jābūt labi izolētam ar siltumu nevadošiem materiāliem (plastmasu, putām), lai pilnīgāk izmantotu mākslīgo aukstumu.

2. Sajauc cik ātri vien iespējams.

3. Jauktajām vielām jābūt smalki samaltā stāvoklī, lai palielinātu to saskares laukumu.

4. Izmantotās literatūras saraksts.

A. I. Perevozčikovs “Sērskābes un ūdens mijiedarbības problemātiskā pieredze” izd. “Ķīmija skolā” Nr.7 2011.g.

2.Sāls anjonu noteikšana

P Pielikums Nr.2 Dzesēšana: sāls + ūdens

Maisījums N.H. 4 NĒ 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)

(urīnviela)

Pielikums Nr.3 Dzesēšana: ūdens + sāls + sāls

Pielikums Nr.4 Dzesēšana: sāls + sniegs

N.H. 4 Cl + sniegs NaCl + sniegs

NaNO 3 + sniegs

Pielikums Nr.5

Dzesēšanas maisījumi

Dažām gāzēm ir salīdzinoši augsts viršanas punkts, kas
ļauj tos iegūt šķidrā veidā pat mājās
laboratorijas. Piemērs ir slāpekļa dioksīds (Bp =
21,1°C), butāns (bp = -0,5°C) un sēra dioksīds (bp = -10,0°C).
Gāzes sašķidrināšanas iekārtas koncepcija ir diezgan vienkārša. Gāze
sagatavots kolbā ar piemērotu reakciju vai ņemts no balona.
Pēc tam gāze iziet cauri U veida caurulei, kurā ir žāvēšanas līdzeklis (piem.
kalcija hlorīds) un nonāk otrā U veida caurulē, kas nolaista
liels trauks ar dzesēšanas maisījumu. Gāze pēdējā caurulē ir daļēji
kondensējas.

1 – kolba gāzes ražošanai, 2 – U-veida
caurule ar desikantu (vienkāršības labad var izlaist), 3 – dzesēšana
maisījums, 4 – U-veida caurule gāzes kondensācijai.

Vispirms apskatīsim, kā sagatavot dzesēšanas maisījumus.

Ir daudz recepšu dažādiem dzesēšanas maisījumiem. Tomēr
Ķīmiķi mēdz izmantot tikai dažus no tiem. Izvēloties
Dzesēšanas maisījumā komponentu pieejamībai ir liela nozīme.
Vispieejamākie maisījumi, kurus bieži izmanto laboratorijā, ir
ir norādīti zemāk.

1. Maisījums no 3 daļām sniega (vai sasmalcināta ledus) un 1 daļas gatavošanas ūdens
sāls ļauj sasniegt -21°C temperatūru. Ja jums ir nepieciešams augstāks
temperatūra, ledus/sāls attiecības maiņa.

Ledus-sāls maisījuma temperatūras atkarība no tā sastāva

2. 1,5 daļas kalcija hlorīda heksahidrāta CaCl 2 ·6H 2 O maisījums ar 1 daļu sniega ļauj sasniegt -55°C temperatūru.

3. 1 daļas amonija nitrāta un 1 daļas sniega maisījums nodrošina temperatūru līdz -20°C.

4. Pievienojiet dietilēterim, acetonam, benzīnam vai spirtam
sausais ledus (cietais oglekļa dioksīds). Maisījums sasniedz temperatūru
līdz -78°C.

5. Sniega (ledus) maisījums un
koncentrēta sērskābe, tomēr šajā maisījumā pārsvarā ir
vēsturiska nozīme, jo sērskābi var atrast vairāk
racionāla izmantošana.

Tālāk aprakstītajos eksperimentos tika izmantots ledus-sāls maisījums
attiecība 3 daļas ledus un 1 daļa sāls. Sastāvdaļas sajauktas plastmasā
paplātes un pārnes maisījumu stikla burkā vai glāzē. Par līdzīgiem
mērķu stars Labāk ir izmantot konteinerus, kas izgatavoti no plastmasas vai vēl labāk no
Putupolistirols un, tā kā šie materiāli ir ievērojami mazāk siltumvadītspējīgi nekā
stikls. Tomēr stikla burkā vai glāzē pieredze izskatīsies kā
skaidrāk.

Pēc izskata burka ar ledus-sāls dzesēšanas maisījumu izskatās diezgan
parasti: it kā ledus gabaliņi peld ūdenī, bet ja tos liek maisījumā
mēģenē ar ūdeni, ūdens sasalst apmēram minūtes laikā, cik vien iespējams
To ir viegli pārbaudīt, noņemot mēģeni un apgriežot to otrādi.
Diezgan drīz burkas ārējās sienas pārklās sarma - tas
Mitrums no gaisa kondensējas un sasalst.

Šim vienkāršajam dzīves veidam viss, kas jums nepieciešams, ir ledus un sāls.

Piesardzības pasākumi

Lai izvairītos no termiskiem apdegumiem, strādājot ar dzesēšanas maisījumiem, valkājiet aizsargcimdus un garām piedurknēm.

Reaģenti un aprīkojums:

ledus (750 g);
galda sāls (nātrija hlorīds, 250 g);
stikla trauki (2 gab.);
dzēriena pudele.

Soli pa solim instrukcija

Lielā glāzē samaisiet ledu un sāli proporcijā 3:1. Dzesēšanas maisījums ir gatavs. Tagad ievietojiet dzērienu dzesēšanas maisījumā. Dzēriens bija istabas temperatūrā, bet tagad ir līdz -2 °C! Tagad tas ir gatavs ēst!

Procesu skaidrojums

Dzesēšanas maisījumi sastāv no divām vai vairākām cietām (vai cietām un šķidrām) vielām. Sajaucot, tie “atņem” siltumu un pazemina temperatūru no ārpuses. Procesus, kuros siltums tiek absorbēts no vides, sauc par endotermiskiem. Atvēsinošs ledus un galda sāls maisījums attiecībā 3:1 var radīt -21 °C temperatūru. Lai uzlabotu efektu, varat mainīt sāls un ledus attiecību vai izklāt trauku ar ledu vai sniegu un pēc tam apkaisīt ar sāli. Ledus un hlorīda maisījums var pazemināt temperatūru līdz -55°C. Cietā oglekļa dioksīda (), kas sajaukts ar dietilēteri vai acetonu, temperatūra ir -78 ° C. Uz šādu sāļu un šķidrumu bāzes tiek gatavoti dzesēšanas maisījumi, kas tiek izmantoti arī cīņā pret ledu.

Pamatojoties uz iegūtajiem koncentrācijas datiem, var noteikt lētākos, ekonomiskākos, videi draudzīgākos un ērti lietojamos maisījumus.

Kas ir kriogēnie maisījumi? Šis vārds gandrīz nekad neparādās zinātniskajā literatūrā. Tiek izmantota frāze “dzesēšanas maisījumi”.

Kā norāda nosaukums, tie ir maisījumi, kas paredzēti mākslīgā aukstuma iegūšanai. Galvenais, vispazīstamākais maisījums ir NaCl + H2O, kas pazīstams kā ledus-sāls dzesēšana.

Ir divu veidu kriogēnie maisījumi (sāls + ūdens un sāls + skābe).

Antifrīzu (antifrīzu šķidrumus) uzskata arī par dzesēšanas maisījumiem. Tos izmanto dzinēja dzesēšanas sistēmās.

Lai sasniegtu diezgan zemas temperatūras ~ -60-70 C, tiek izmantots sausais ledus (cietais oglekļa dioksīds).

Savā darbā es uzskatu tikai četrus maisījumus (sāls + sniegs).

2) (NH4)2SO4+H2O

3) NaCl+H2O (ledus)

4) CaCl2*6H2O+H2O (ledus)

Maisījumi, piemēram, sāls + skābe, ir bīstami un rada pārāk zemu temperatūru maniem nolūkiem. Tāpēc es tos neizmantoju.

Redzams, ka visefektīvākais maisījums ir maisījums Nr.4. Vislabākā koncentrācija tam ir 50%.

Tas atšķiras no citiem ar to, ka nav vērtību 50–70% koncentrācijās, tas ir saistīts ar reakcijas pāreju no endotermiskas uz eksotermisku, kad sāls koncentrācija maisījumā sasniedz virs 40%. Šis efekts ir izskaidrojams ar reaģējošo vielu īpašībām un maisījuma fizikālo stāvokli tā pagatavošanas laikā (sniegs sāk aktīvi kust, un, ja dehidrēts kalcija hlorīds tiek sajaukts ar ūdeni, reakcija ir tikai eksotermiska); attiecīgi reakcijas siltuma absorbcija un izdalīšanās notiek paralēli, pārejot uz eksotermisku, palielinoties sāls saturam.

Sistēmas Nr. 1, 2, 3 darbojas gandrīz paralēli X asij, bet tā šķiet tikai šajā grafikā. Tikai temperatūras skalas dalīšanas cena = 5(!)0C.

Kā ilustratīvu piemēru varam ņemt att. 2, tam ir temperatūras skalas dalījuma vērtība = 0,10 C.

Rīsi. 2 sistēma NH4NO3+H2O (ledus)

Patiesībā 0,50C nav īpaši svarīgi. Tātad mēs varam pieņemt, ka grafiks iet gandrīz taisnā līnijā. Manuprāt, labākā koncentrācija ir 10% NH4NO3.

Atklājumi

Var pamanīt, ka jau 1550.g. pirmo reizi tika pieminēti "dzesēšanas maisījumi". Šajā gadījumā par ūdens dzesēšanas procesu, izmantojot kālija nitrātu. Ledusskapis tika izgudrots 1844. gadā. Čārlzs Smits Pjaci.

Pieteikums

Manis sagatavotos dzesēšanas maisījumus var izmantot dažādiem mērķiem. Piemēram, izmantojot NaCl + sniegu, jūs varat labi atdzesēt sulu un pārtiku. Protams, ja ledusskapī nav vietas. Šo maisījumu var izmantot arī pārtikas konservēšanai, jo tas ir videi draudzīgs un nekaitīgs.

Pilnīgākai atdzesēšanai līdz -400C tiek izmantots CaCl2*6H2O+H2O maisījums. Savos eksperimentos es sasniedzu minimālo temperatūru 50% koncentrācijā. Tas ir vienāds ar ~370С.

Pēc padarītā darba varu secināt, ka, lai arī CaCl2*6H20+H2O ir labs maisījums - dod diezgan zemu temperatūru (~ -370C), tomēr uzskatu, ka ērtākais, videi draudzīgākais maisījums ir NaCl + sniegs 30 %.

Praktiskus secinājumus no mana darba var izdarīt šādi.

Izmantojot šos maisījumus, jūs varat noteikt konkrēta produkta kvalitatīvo sastāvu. Piemēram, sviests, krējums, piens, benzīns. Tas tiek darīts, izmantojot principu “trauks traukā”. Sagatavoto krio maisījumu ielej lielākā traukā, un tajā ievieto mazāku trauku ar vēlamo sastāvdaļu. Pēc tam vienu termistora sensoru ievieto maisījumā, otru - traukā ar produktu. Tiek veikta mērījumu sērija. Izmantojot dažādu produkta sastāvdaļu dzesēšanas grafikus, varat uzzināt konkrētas vielas daudzumu testa šķidrumā.