Опыты с сухим льдом: красота и холод. Сухой лёд

Как химическое вещество углекислота может пребывать в одном из трех состояний – газообразном, жидком и твердом. В твердом состоянии диоксид углерода больше известен как сухой лед, представляя собой белую ледяную массу, которая при “таянии” сразу преобразуется в газ, минуя жидкую фазу. И без того достаточно широкая сфера применения СО2, начиная от сварочного производства и заканчивая изготовлением пивного газа , благодаря такому свойству расширяется еще больше. Низкая температура и отсутствие жидкости позволяют активно применять углекислоту в пищевой промышленности и некоторых других областях жизнедеятельности человека.

Свойства и специфика изготовления твердого диоксида углерода

СО2 кристаллизуется при температуре ниже -78.3 ºС. При этом сохраняются основные свойства газа:

• отсутствие запаха и вкуса;
• нетоксичность;
• негорючесть.

При нормальном атмосферном давлении углекислый газ не может находиться в жидком состоянии. Этим и обусловлен эффект “сухости”, когда при повышении температуры из сухого льда сразу образуется густое облако СО2. Данный процесс называется сублимацией вещества.

Попытки получить диоксид углерода в твердой фазе датировались еще серединой 19 в., хотя поставить данный процесс на поток удалось только в следующем веке, после чего он постоянно совершенствовался. Сегодня технологическая цепочка производства замороженной углекислоты выглядит так:

1. Под высоким давлением газ сжижается.
2. Жидкий СО2 поступает в теплообменник, где доводится до температуры отверждения.
3. Полученные снежные хлопья отправляются на формование, где преобразуются в гранулы или ледяные глыбы.

в контейнере

Для хранения диоксида углерода в замороженном состоянии необходимо поддерживать соответствующие температурные условия, иначе неизбежен процесс сублимации. Например, если сухой лед хранить в обычной морозильной камере, то интенсивность испарения варьируется от 1% до 10% в сутки.

Применение сухого льда

В обычных условиях углекислота не может долго находиться в твердом состоянии, однако длительность сублимации является достаточной, чтобы охлаждать другие продукты во время перевозок на большие расстояния. Настоящий бум популярности возник в 30-х годах прошлого века в США, когда это вещество стали активно применять при перевозке пищевых продуктов с помощью железнодорожного транспорта. Даже с учетом длительности поездок между западным и восточным побережьем, диоксид углерода прекрасно справлялся со своей задачей.

Охлаждающая способность углекислого газа становится полезна во время выездной торговли мороженым или другими скоропортящимися продуктами. Даже в аэропортах не могут обойтись без этого компонента, снабжая им термобоксы, которые способны сохранять свежие обеды на протяжении многочасового перелета.

Поскольку в процессе испарения ледяной углекислоты образуется сухой белый дым, это свойство часто применяется для создания дополнительных эффектов во время фотосессий или съемок видеоклипов. Также этот продукт очень популярен в ресторанном и барном деле. С его помощью охлаждают бокалы, о чем подробно было рассказано .

Варианты эксплуатации сухого льда не ограничиваются вышеперечисленными примерами, он также часто используется для хранения цветов, очистки поверхности от сложных загрязнений, хранения и транспортировки медпрепаратов, химических опытов и др.

Научные эксперименты:

Вопросы безопасности

Сам по себе газ СО2 является безопасным для человека, однако при работе с его охлажденным вариантом необходимо придерживаться следующих мер:

• Нельзя работать без защитных перчаток.
• При хранении и перевозке больших объемов льда следует контролировать постоянную проветриваемость помещения.
• Хранение в герметичных контейнерах может привести к их разрыву из-за возросшего внутреннего давления.
• Нельзя допускать прямого контакта отвержденного СО2 с продуктами питания, поскольку чрезмерно низкая температура может привести к непредвиденным реакциям и разложению продукта на компоненты.
• Для утилизации твердого диоксида углерода достаточно оставить его в помещении с открытыми окнами и подождать, пока он полностью испарится.

Приобрести углекислоту для реализации различных задач промышленности можно в компании «Промтехгаз» — одного из ведущих поставщиков газовой продукции и оборудования в Московском регионе.

Сухой лед - крайне полезный материал, который применяется для охлаждения. Он представляет собой углекислый газ, переведенный твердое состояние. Главным достоинством такого льда является отсутствие влаги после таяния, из-за чего он значительно превосходит обычный лед во многих ситуациях.

Сухой лед производится из жидкой углекислоты, в результате чего получается блок белого цвета. Он довольно тяжелый, превосходя по массе обычный лед в 1.5 раза.

Важной особенностью сухого льда является то, что он не может долго храниться без необходимого контейнера. Это обусловливается его низкой температурой, а также отсутствием жидкой фазы - при таянии такой лед сразу превращается в пар.

Преимуществом перед другими охлаждающими расходными средствами является крайне низкая температура сухого льда - минус 78.5 градуса Цельсия. Это позволяет применять его в различных термоконтейнерах, ведь его потенциал для охлаждения крайне велик. Однако работать с сухим льдом можно и без перчаток - при непродолжительном контакте кожа не получает никаких повреждений.

Хранение сухого льда

Так как температура сухого льда крайне низкая, его хранение требует специального оборудования. Его ни в коем случае нельзя хранить в холодильнике, ведь даже там он будет таять. Поэтому в качестве контейнера для транспортировки и хранения применяются только специальные термоизолированные боксы, имеющие минимальный теплообмен с окружением.

Купить контейнеры для сухого льда можно у нас. Мы предлагаем широкий ассортимент различного оборудования, которое позволит значительно продлить его срок жизни. Здесь вы найдете именно тот контейнер, который подойдет для ваших задач и объемов льда.

Впервые твердая углекислота (сухой лед) появилась на арене истории в 1835 году, благодаря французскому ученому К. Тидорье. Однако идея нашла применение лишь 90 лет спустя, в США, лед стали использовать для сохранности продуктов во время железнодорожных транспортировок. Приблизительно к 1932 году производство сухого льда было поставлено на поток.

Твердая углекислота получается путем быстрого испарения жидкой, под уменьшенным давлением. Внешне сухой лед, конечно, больше напоминает гранулы или бруски тщательно спрессованного снега, нежели затвердевшую воду.

Вопреки чрезвычайно низкой температуре, она не слишком ощутима для пальцев, что связано с защитной прослойкой углекислого газа, образуемой при соприкосновении. На деле же, уровень холодопроизводительности сухого льда в два раза превышает тот же показатель, характерный для льда стандартного.

Применение сухого льда

Широко используется в качестве охлаждающего элемента при , а также транспортировке пищевых продуктов. Кроме того, применяется для получения и поддержания низких температур в условиях научно-исследовательских экспериментов и при испытательных сборках в области машиностроения.

Эффективность использования сухого льда в пищевой промышленности объясняется углекислой средой, которая препятствует жизнедеятельности микроорганизмов. Иными словами, продукты защищены не только от сырости, но и от появления плесени, бактерий, насекомых и даже грызунов.

Помимо вышеупомянутых областей применения сухого льда, следует отметить: безабразивную очистку всех видов поверхностей, хлепопекарную область (для замедления роста дрожжевых бактерий), срочную замену морозильных камер в условиях неисправности, газирование напитков, клеймение скота, удаление небольших участков напольной керамической плитки, замедление процесса цветения, медицина, ритуальные услуги и многое другое.

Можно забавы ради прижать металлическую ложку к кусочку углекислоты, что вызовет акустический эффект в виде писка. Этот «феномен» объясняется микровибрацией при возгонке льда (переходе из твердого в газообразное состояние).

При помещении гранул сухого льда в воду, возникает эффект, визуально напоминающий процесс бурления воды. Сие вызвано все той же углекислоты.

Кусочек сухого льда в закупоренной с проточной водой после взбалтывания обратит обычную воду в газированную. Если же превысить количество сухого льда, возможен взрывной эффект.

Известно, что несколько кусков углекислоты способны погасить горящий бензин.

Фокус сухого льда в том, что он из твердого состояния сразу переходит в газообразное без промежуточной жидкой фазы (такой процесс называется сублимацией). Температура сублимации диоксида углерода составляет -78,5°С. Сухой лед свободно продается в двух формах — брикетами и гранулами. Для опытов удобнее использовать гранулы, поскольку они небольшого размера, их проще дозировать. С другой стороны, сухой лед — расходный материал: за день в пенопластовом контейнере испаряется до 15% его массы.

1. В одну емкость наливаем теплую воду, во вторую — средство для мытья посуды (можно использовать жидкое мыло или жидкость для мыльных пузырей).

Принцип опыта

Большая часть опытов с сухим льдом основана на одном и том же принципе. Дело в том, что при контакте с водой сухой лед начинает бурно переходить из твердого состояния в газообразное, и выглядит это как кипение, только со значительно более ярким и характерным парообразованием. Причем испаряющаяся двуокись углерода тяжелее воздуха (плотность 1,9768 кг/м3 против 1,225 кг/м3), и потому «дым» стелется по поверхности, окружающей емкость с водой, а не поднимается вверх.

2. Смазываем мылом края емкости с водой. Берем тряпичную ленту (например, вырезанную из старой наволочки) и погружаем ее в мыло.

Экспериментатор наливает в емкость воду, а затем бросает туда лед. Чем теплее вода, тем быстрее лед будет испаряться, тем короче и визуально эффектнее реакция. Вот здесь-то и возникает разделение на опытные направления. Первый вариант — это позволить ледяному пару спокойно выходить наружу и наблюдать за его распространением.

3. Бросаем в воду сухой лед — достаточно примерно половины от объема воды. Чем больше вы используете льда, тем более активным будет парообразование.

Второй вариант — ограничить ареал распространения пара, то есть, иначе говоря, испарять лед в замкнутом пространстве. Если делать это, например, в закрытой пластиковой бутылке, из нее выбьет пробку (или вообще разорвет — никогда подобного не повторяйте!), поскольку в газообразном состоянии CO2 занимает значительно больше места (плотность газа, напомним, 1,9768 кг/м3, а твердой фазы — 1560 кг/м3). Но делать это с бутылками достаточно опасно, значительно интереснее и проще надуть двуокисью углерода мыльный пузырь.

4. С помощью мыльной ленты аккуратно натягиваем на емкость мыльную пленку. Двуокись углерода окажется запертой внутри, начнет надуваться огромный мыльный пузырь (чаще всего в совокупности с множеством мелких).

Меры предосторожности:

При грамотном использовании сухой лед совершенно безопасен, как и обычный, водяной. Но необходимо соблюдать определенные меры предосторожности:

1) Обязательно используйте перчатки и никогда не допускайте длительного контакта сухого льда с кожей. Его температура -78,5 С ниже нуля, и можно получить холодный ожог. Достаточно простых матерчатых перчаток.

2) При транспортировке и хранении льда обязательно оставляйте в емкости два-три мелких отверстия диаметром по паре миллиметров. Это предохранит емкость от разрыва. Никогда не помещайте лед в герметичный контейнер.

3) Старайтесь минимально вдыхать испарения CO2 — это моэет вызвать головную боль.

Сухой лед – это газ! Как бы странно это ни звучало, но это истина. Углекислый газ, минуя жидкую форму, сразу превращается в твердое вещество. Сухой лед совсем не похож на привычный, получаемый путем замораживания воды. Он скорее похож на прессованный снег, чем на цельную глыбу. Преимущества сухого льда уникальны. Он абсолютно безопасен, нетоксичен, не имеет запаха, бесцветен, не горюч. В производстве сухой лед известен в двух разновидностях: брикеты или блоки и гранулы. Изначально еще в советское время сухой лед выпускался брикетами. Но наука не стоит на месте, и в настоящее время наиболее востребован сухой лед разного диаметра в гранулах. Он более плотный, благодаря своей форме его удобнее дозировать. И в отличие от брикетированного сухого льда, его не надо измельчать перед применением.

Сухой лед получает гранулированный вид на специальном приборе.

Диаметр гранул и их применение

• Гранулированный сухой лед 3 мм . Используется в промышленности для струйной очистки любых поверхностей – криогенный бластинг. Благодаря маленькому размеру он быстрее сублимируется.
• Гранулированный сухой лед 9 мм . Наиболее востребованный вид гранул. Сценический дым шоу-бизнеса, оформление коктейлей и блюд для фуршетов, фокусы.
• Гранулированный сухой лед 16 мм . Используется при сохранении продуктов в небольших емкостях.

Учитывая, что чем больше диаметр гранул, тем меньше времени они способны сохранять низкие температуры, для заморозки продуктов лучше использовать гранулы меньшего размера.

Применение сухого льда в различных областях

• Процессы охлаждения пищевых продуктов. Быстрая заморозка. Длительное хранение пищевых продуктов. Сухой лед обладает способность охлаждать и замораживать пищевые продукты гораздо быстрее обыкновенного льда. А так же испаряемый углекислый газ создает неблагоприятную атмосферу для размножения плесени и бактерий. Что делает его незаменимым при хранении.
• Спецэффекты на концертах, свадьбах, фотосессиях. Туман, прохладный пар, загадочная атмосфера делает сухой лед единственным в своем роде.
• Развлекательные программы. При контакте сухого льда и мыльного раствора получаются туманные мыльные пузыри. В результате контакта метала с сухим льдом можно услышать пронзительный писк. Ну и самый обычный фокус – добавить воду к сухому льду и он тут же перейдет в газообразное состояние. Пиротехнические эффекты.
• Практически любое современное производство является основными заказчиками сухого льда для очистки производственных установок оптовыми партиями.
• Медицинская промышленность использует сухой лед для транспортировки и хранения лекарств, донорской крови.
• Клеймение скота на мясобойнях.
• В производстве газированных напитков.
• Цветочные магазины используют сухой лед для задерживания процесса цветения.
• В строительстве и ремонте при снятии керамической плитки с пола или демонтажа металлических деталей.
• Эффективен сухой лед в борьбе с грызунами. Известно, что при попадании в нору, он способен вытеснять кислород и образует углекислый газ.
• В хлебопекарной промышленности используют для предотвращения размножения дрожжей и брожения.
• Ритуальные услуги.
• Благодаря негорючим свойствам сухого льда его используют в производстве огнетушителей, а также на заправках.

Отрасли применения сухого льда обширнее и разнообразнее, чем кажется на первый взгляд. Это универсальный, безопасный и потрясающий по своим свойствам лед. Практически все области, как частного бизнеса, так и в производственных масштабах являются основными заказчиками сухого льда. Ведь с его помощью они могут улучшать и сохранять полезные свойства своей продукции, а это прямым образом отражается на выручке. Поэтому фирмы, занимающиеся производством, упаковкой и доставкой сухого льда, используют новейшие разработки, чтобы доставлять свой продукт высокого качества. К числу таких принадлежит компания Dr. Sauber, ознакомиться с продукцией можно на сайте