campuran pendingin. Memperoleh campuran pendingin dari gas. Bagian ulir

Berdasarkan data konsentrasi yang diperoleh, dimungkinkan untuk mendapatkan campuran yang paling murah, ekonomis, ramah lingkungan, dan nyaman.

Apa itu cryomixture? Dalam literatur ilmiah, kata ini hampir tidak pernah ditemukan. Ungkapan "campuran pendingin" digunakan.

Sesuai dengan namanya, ini adalah campuran yang dirancang untuk menghasilkan dingin buatan. Campuran utama yang paling terkenal adalah NaCl + H2O, yang dikenal sebagai pendinginan es-garam.

Ada dua jenis cryosmeshes (garam + air dan garam + asam).

Antibeku (cairan yang tidak membeku) juga dianggap sebagai campuran pendingin. Mereka digunakan dalam sistem pendingin mesin.

Untuk mencapai suhu yang cukup rendah ~ -60-70 C, es kering (karbon dioksida padat) digunakan.

Dalam pekerjaan saya, saya hanya mempertimbangkan empat campuran (garam + salju).

2) (NH4)2SO4+H2O

3) NaCl + H2O (es)

4) CaCl2*6H2O+H2O (es)

Campuran seperti garam + asam berbahaya dan memberikan suhu yang terlalu rendah untuk tujuan saya. Itu sebabnya saya tidak menggunakannya.

Dapat dilihat bahwa campuran yang paling efektif adalah campuran No. 4. Konsentrasi terbaik untuknya adalah 50%.

Ini berbeda dari yang lain dengan tidak adanya nilai pada konsentrasi 50-70%, ini disebabkan oleh transisi reaksi dari endotermik ke eksotermik ketika konsentrasi garam dalam campuran mencapai lebih dari 40%. Efek ini dijelaskan oleh sifat reaktan dan keadaan fisik campuran selama persiapannya (salju mulai mencair secara aktif, dan ketika kalsium klorida dehidrasi dicampur dengan air, reaksinya eksotermik), masing-masing, reaksi penyerapan dan pelepasan panas berlangsung secara paralel, dengan transisi ke eksotermik dengan peningkatan kandungan garam.

Sistem No. 1,2,3 berjalan hampir sejajar dengan sumbu X. Tetapi tampaknya hanya seperti itu pada bagan ini. Hanya harga pembagian skala suhu = 5 (!) 0С.

Untuk contoh ilustrasi, Gambar. 2, ia memiliki nilai pembagian skala suhu = 0,10C.

Beras. 2 Sistem NH4NO3+H2O(es)

Faktanya, 0,50C tidak terlalu penting. Jadi kita dapat mengasumsikan bahwa grafik berjalan hampir dalam garis lurus. Saya menganggap 10% NH4NO3 sebagai konsentrasi terbaik.

Penemuan

Anda dapat melihatnya pada tahun 1550. adalah penyebutan pertama dari "campuran pendingin". Dalam hal ini, tentang proses pendinginan air dengan kalium nitrat. Kulkas ditemukan pada tahun 1844. Charles Smith Piazzi.

Aplikasi

Campuran pendingin yang telah saya siapkan dapat digunakan untuk berbagai tujuan. Misalnya, dengan bantuan NaCl + salju, Anda dapat mendinginkan jus dan produk dengan baik. Tentu saja, jika tidak ada ruang di lemari es. Campuran ini juga dapat digunakan untuk mengawetkan makanan, karena ramah lingkungan dan tidak berbahaya.

Untuk pendinginan lebih lengkap hingga -400C, digunakan campuran CaCl2*6H2O+H2O. Dalam percobaan saya, saya mencapai suhu minimum pada konsentrasi 50%. Itu sama dengan ~370C.

Setelah pekerjaan selesai, saya dapat menyimpulkan bahwa meskipun CaCl2 * 6H20 + H2O adalah campuran yang baik - memberikan suhu yang cukup rendah (~ -370C), saya berpendapat bahwa campuran yang paling nyaman dan ramah lingkungan adalah NaCl + salju 30 %.

Setelah pekerjaan selesai, saya dapat menyimpulkan bahwa meskipun CaCl2 * 6H20 + H2O adalah campuran yang baik - memberikan suhu yang cukup rendah (~ -370C), saya berpendapat bahwa campuran yang paling nyaman dan ramah lingkungan adalah NaCl + salju.

Kesimpulan praktis dari pekerjaan saya dapat ditarik sebagai berikut.

Dengan bantuan campuran ini, dimungkinkan untuk menentukan komposisi kualitatif suatu produk. Misalnya mentega, krim asam, susu, bensin. Hal ini dilakukan dengan menggunakan prinsip vessel-in-vessel. Cryomixture yang sudah jadi dituangkan ke dalam wadah yang lebih besar, wadah yang lebih kecil dengan bahan yang diinginkan ditempatkan di dalamnya. Setelah itu, satu sensor termistor ditempatkan dalam campuran, yang lain di wadah dengan produk. Serangkaian pengukuran dilakukan. Dari kurva pendinginan berbagai komponen produk, Anda dapat mengetahui jumlah zat tertentu dalam cairan uji.

Untuk peretasan sederhana ini, yang Anda butuhkan hanyalah es dan garam.

Tindakan pencegahan

Untuk menghindari luka bakar termal, gunakan campuran pendingin dengan sarung tangan pelindung dan pakaian lengan panjang.

Reagen dan peralatan:

• es (750 gram);
• garam meja (natrium klorida, 250 g);
• wadah kaca (2 pcs);
• botol minum.

Petunjuk langkah demi langkah

Dalam gelas besar, campur es dan garam dengan perbandingan 3:1. Campuran pendingin sudah siap. Sekarang kami menempatkan minuman dalam campuran pendingin. Minumannya adalah suhu kamar, dan sekarang turun menjadi -2 °C! Sekarang siap digunakan!

Penjelasan proses

Campuran pendingin terdiri dari dua atau lebih padatan (atau padatan dan cairan). Mencampur, mereka "mengambil" panas dan menurunkan suhu dari luar. Proses di mana panas diserap dari lingkungan disebut endotermik. Campuran pendingin es dan garam meja dengan perbandingan 3:1 dapat menghasilkan suhu -21 ° C. Untuk meningkatkan efeknya, Anda dapat mengubah rasio garam dan es, atau menutupi wadah dengan es atau salju, lalu menaburkannya dengan garam. Campuran es dan klorida dapat menurunkan suhu hingga -55 °C. Karbon dioksida padat () yang dicampur dengan dietil eter atau aseton memiliki suhu -78°C. Atas dasar garam dan cairan tersebut, campuran pendingin disiapkan, dan mereka juga digunakan dalam perang melawan es.

1. Pendinginan produk makanan.
Tuang beberapa butir es kering ke dalam termos atau wadah berdinding ganda, atasnya dengan es biasa, lalu tempatkan makanan atau minuman. Lebih baik tidak membiarkan kontak langsung es kering dengan makanan, karena. suhu es kering -78,33°C. Produk dapat disimpan dengan cara ini selama 5 sampai 7 hari.

2. Makanan beku.
Es kering harus diletakkan di atas makanan. Membungkus es kering dengan kertas akan memperpanjang waktu penguapan.

3. Penciptaan kabut.

Tuang air panas ke dalam cangkir logam besar, lalu tambahkan butiran es kering. Kabut tebal tebal akan terbentuk, yang akan menyebar di sepanjang tanah. Beginilah cara kabut dibuat di berbagai panggung dan di klub malam. Lebih baik melakukan prosedur ini di area yang berventilasi. Dengan cara yang sama, Anda dapat membuat kabut di kolam renang atau jacuzzi.

Video: Alkohol dengan es

4. Pendinginan dan pembekuan.
Es kering memiliki kapasitas pembekuan 15 kali lipat dari es air, dan waktu penguapan es kering bisa 5 kali lipat dari es air yang meleleh. Campuran es kering dan es air dapat digunakan untuk mendinginkan makanan, bir, dan tong bir. Menggunakan hanya es kering dapat membekukan bir atau merusak tong.

5. Pengalih perhatian nyamuk dari calon korban.
Es kering menarik nyamuk. Jika Anda meletakkan es kering di sisi tempat Anda berada, mereka akan berkonsentrasi di sekitarnya.

6. Menyanyi logam.
Ketika logam bersentuhan langsung dengan es kering, logam mulai mengeluarkan suara melengking yang keras. Eksperimen ini dapat dilakukan dengan meletakkan sendok logam di dalam es kering. Anda dapat menuangkan air ke dalam sendok untuk mengamati proses pembekuan. Hati-hati, karena kontak yang terlalu lama akan mendinginkan sendok sehingga dapat merusak kulit saat bersentuhan langsung.

7. Gelembung berkabut.
Ketika larutan sabun ditambahkan ke dalam campuran air dan es kering, gelembung-gelembung yang terbentuk diisi dengan kabut tebal.

8. Ditembak.
Jika Anda menuangkan beberapa pelet es kering ke dalam kotak film plastik, tutup dengan penutup dan tunggu sebentar, tutupnya bisa menembak beberapa meter. Dengan cara yang sama, Anda dapat meluncurkan roket dengan air, tetapi ini membutuhkan perangkat khusus.

9. Menggembungkan balon karet atau balon.
Anda bisa memasukkan es kering ke dalam bola, menutupnya rapat-rapat dan membuangnya ke kolam atau badan air mana pun. Pada awalnya, bola akan tenggelam, tetapi saat diisi dengan gas, bola akan naik ke permukaan dan meledak.

10. Lensa suara.
Balon yang diisi dengan karbon dioksida dapat bertindak sebagai lensa suara. Ini karena suara bergerak lebih lambat dalam karbon dioksida daripada di udara, sama seperti cahaya bergerak lebih lambat melalui kaca daripada melalui udara atau vakum. Anda bisa mendapatkan balon berisi karbon dioksida. masukkan es kering ke dalamnya. Pegang balon berisi karbon dioksida pada jarak sekitar 30 cm dari telinga - suara yang melewatinya harus diperkuat.

11. Minuman berkarbonasi.
Menuangkan air minum ke dalam gelas dan tambahkan beberapa butiran es kering di sana, setelah es menguap, airnya harus sedikit berkarbonisasi.

12. Penghapusan ubin lantai.
Ubin keramik dapat dilepas dari lantai dengan menuangkan sedikit es kering di permukaannya. Ubin dilepas lebih mudah karena pendinginan dan kompresi. Prosedur ini bisa memakan waktu lama untuk menghapus sejumlah besar ubin, tetapi untuk menghapus 1-2 ubin, itu sangat nyaman.

13. Pengendalian hewan pengerat.
Jika Anda menuangkan es kering berbutir ke dalam liang hewan pengerat, setelah beberapa saat karbon dioksida akan menggantikan oksigen darinya, menghentikan udara masuk ke dalam lubang. dada hewan pengerat. Untuk mencapai efek penuh, Anda perlu memastikan bahwa lubangnya tidak tembus.

Institusi pendidikan anggaran kota

"Sekolah Menengah No. 11"

Masyarakat Ilmiah Mahasiswa

Riset

"Campuran pendingin"

Pekerjaan telah selesai:

siswa kelas 9

MBOU "Sekolah Menengah No. 11"

Baranova Yana

Pengawas:

Ovchinnikova Olga Mikhailovna

Balakhna

2013

ISI

Pengantar………………………………………………………………………. bagian 3Saya. Tinjauan literatur tentang topik ……………………………………. 51.1.Apa itu campuran pendingin?…………………………………… ..…. 5

1.2 Sejarah penemuan campuran pendingin ...……………………….…..…5

1.3 Klasifikasi cryomixtures….……………………………………...…. 6

1.4.Pembuktian teoritis dari efek hipotermal dari campuran pendingin…..…………………………………………………………………….… 8

1.5. Penggunaan cryomixtures dalam industri dan kehidupan sehari-hari….…………….… .9

BabII. Bagian percobaan…………………………………….… 12

2.1. Perlengkapan ………………………………………………………….…… 12

2.2. Penentuan komposisi kualitatif isi paket hipotermal "APPOLO" dan efektivitasnya……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

2.3 Deteksiefektivitas berbagai komposisi campuran pendingin…………………………………………………………….13

2.4. Ketergantungan efek pendinginan pada keadaan agregasi pelarut ………………………………………………………………….….….14

2.5. Ketergantungan efek pendinginan pada konsentrasi zat terlarut……………………………………………………………………….….14

2.6. "Paradoks" asam sulfat pekat ………………………….. 15

3. Kesimpulan…..…………….………………………………………………… 16

4. Daftar literatur yang digunakan ……………………………………… 17

5. Permohonan…………………………………………………………………..18

Pengantar.

Relevansi pekerjaan.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menjumpai fenomena yang menimbulkan banyak pertanyaan.

Mengapa beberapa pupuk nitrogen yang digunakan untuk nutrisi tanaman menjadi dingin ketika dilarutkan?

Mengapa berdiri di atas bubur garam (campuran salju dan garam) lebih dingin daripada hanya berdiri di atas salju?

Mengapa pendinginan terjadi saat menggunakan tas hipotermia dari kotak P3K?

Mengapa asam sulfat pekat, ketika dicampur dengan salju, memberikan efek pendinginan yang kuat, dan ketika dilarutkan dalam air, efek pemanasan yang kuat?

Keinginan untuk menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini menjadi dasar penelitian kami.Saya memutuskan untuk mempelajari mekanisme proses termal dan mengidentifikasi yang paling mudah diakses, formulasi yang efektif campuran pendingin.

Objektif:

Untuk mempelajari dan menganalisis informasi tentang campuran pendingin dan secara eksperimental mengidentifikasi komposisi campuran dingin yang paling sederhana dan paling efektif.

tugas pekerjaan:

Kumpulkan dan analisis literatur tentang campuran pendingin.

Secara empiris menentukan komposisi paket hipotermal air-garam "APPOLO".

Secara eksperimental untuk mengidentifikasi komposisi campuran dingin yang paling efektif dari zat yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Objek studi. Garam digunakan sebagai pupuk nitrogen.

Subyek studi. Efektivitas komposisi campuran pendingin, ketergantungan efek hipotermia pada kandungan garam dalam campuran dan keadaan agregasi pelarut.

Hipotesa:

Ada senyawa pendingin yang efektif dan sederhana yang dibuat berdasarkan pupuk nitrogen dan garam meja.

Efek pendinginan tergantung pada keadaan agregasi pelarut dan konsentrasi zat terlarut.

Metode penelitian:

Metode aktualisasi - terdiri dalam menentukan nilai studi tertentu;

Mencari

Metode penelitian praktis;

Metode analisis dan generalisasi

BAB 1. Tinjauan Pustaka tentang topik

1. Apa yang dimaksud dengan campuran pendingin (cryomixes).

Cryomix adalah neologismeOrang yunanikryos- Es).Oleh karena itu, dalam literatur ilmiah, kata ini cukup langka. Lebih sering kata ini diganti dengan frasa "campuran pendingin". Inisistem dua atau lebih zat padat atau padat dan cair, ketika dicampur, suhu campuran menurun karena penyerapan panas selama peleburan atau pembubaran komponen sistem.

Berbagai garam, asam, air, es (salju) digunakan sebagai komponen campuran pendingin untuk menurunkan suhu hingga -50 ° C.Untuk menurunkan suhu hingga -80 ° C, campuran pendinginan es kering (karbon dioksida padat) dan beberapa zat organik (alkohol, aseton, eter) digunakan.Pendingin juga banyak digunakan dalam industri. Pendingin yang paling umum adalah air. Pendingin yang paling banyak digunakan berdasarkan alkohol polihidrat - etilen glikol.

Untuk mendapatkan suhu terendah, zat yang termasuk dalam campuran pendingin diambil dalam jumlah yang sesuai dengan titik kriohidrasi.Titik kriohidrat adalah suhu di mana larutan zat tertentu membeku, dengan kata lain, ini adalah suhu terendah yang bisa Anda dapatkan dengan mencampur komponen massa tertentu.

Ada banyak campuran pendingin, karena secara umum ada reaksi kimia(termasuk pelarutan), yang terjadi dengan penyerapan panas, dapat berfungsi untuk pendinginan. Penggunaan satu atau lain campuran pendingin tergantung pada apa yang ada dan penurunan suhu yang diinginkan.

1.2. Sejarah penemuan dan penciptaan campuran pendingin (cryo-campuran).

Pembubaran sebagai sarana untuk mendapatkan dingin buatan telah digunakan untuk waktu yang lama; misalnya, orang Romawi menggunakan pelarutan kalium nitrat dalam air untuk mendinginkan anggur. Metode pendinginan yang sama kembali diterapkan oleh fisikawanBlasiusvillafrancadi Roma pada tahun 1550. Pendinginan yang lebih kuat disebutkanlatinusTancredusdi Napoli pada 1607; dia mengambil campuran salju dengan sendawa; akhirnya, campuran es yang dihancurkan dan garam meja disebutkan oleh Santorio pada tahun 1626. Campuran yang sama digunakan untuk membekukan cairan, serta yang mati, oleh orang-orang yang disebut Estonia. Efek pendinginan digunakan pada Abad Pertengahan untuk membuat es krim. Satu tong salju dan garam digunakan sebagai freezer.

Sudah pada awal abad ke-17, formula pertama untuk campuran pendingin diturunkan.

1665 ditandai sebagai tahun ketika Robert Boyle menerbitkan sebuah karya yang berisi dasar-dasar teoritis untuk memperoleh dingin.Dan sudah pada tahun 1686Mariotte secara eksperimental mengkonfirmasi teori Boyle.

1685 - Philip Lahir menerima air es dalam mangkuk berisi amonia dari luar.
Pada tahun 1810 Leslie membangun pabrik es buatan pertama yang diketahui sejarah.

Segera (1834) Peltier menemukan prinsip yang menandai awal dari pengembangan mesin pendingin termoelektrik.

Pada tahun 1844Charles Smith Piazziakhirnya menemukan kulkas.

1870 - Peter Vander Wade menerima paten AS untuk sistem pendinginan termostatik.

Pada tahun 1879 Carl von Linde menerima paten untuk kulkas mekanis pertama di dunia.

Saat ini, campuran pendingin digunakan di rumah tangga, di laboratorium dan secara umum di mana pendinginan yang sangat kuat dan berkepanjangan tidak diperlukan. Untuk yang terakhir dan untuk keperluan pabrik, ilmu pengetahuan dan perhitungan ekonomi telah menciptakan sarana pendinginan buatan yang lebih kuat.

Penemu utama dalam "cryomix" dianggap:

Robert Boyle

 hubungan antara tekanan, volume dan suhu

 landasan teoretis untuk mendapatkan dingin

William Cullen

 membuat es menggunakan vakum

 pembuatan mesin kompresi uap

Mikhail Vasilievich Lomonosov

 penciptaanteori ventilasi alami

nern

 didi bawah vakum, air membeku jika uap air dihilangkan (uapnya diserap oleh asam sulfat)

1.3. Klasifikasi campuran pendingin

1.Mendinginkan campuran air (atau salju) dan garam

2. Mendinginkan campuran air dan dua garam

3. Mendinginkan campuran asam dan salju

4. Mendinginkan campuran garam dengan asam

5. Mendinginkan campuran beberapa zat organik dengan karbon dioksida padat

6. Solusi antibeku

Mendinginkan campuran air (atau salju) dan garam

Mendinginkan campuran air dan dua garam

Mendinginkan campuran asam dan salju

Mendinginkan campuran dari garam dengan asam

HCl (2:1)

tidak 2 JADI 4

NH 4 Cl

KNO 3

HCl(akhir)

tidak 2 JADI 4

HNO 3 (2:1)

tidak 2 JADI 4

HNO 3 (2:1)

tidak 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

tidak 2 JADI 4

NH 4 TIDAK 3

H 2 JADI 4 (1:1)

tidak 2 JADI 4

Campuran pendingin dengan karbon dioksida padat

1.4. Pembuktian teoritis dari efek hipotermal campuran pendinginan.

Ada pola yang menarik dalam sifat-sifat campuran: titik leleh campuran beberapa zat lebih rendah dari titik leleh masing-masing zat murni secara terpisah. Titik lebur air murni (dalam bentuk es atau salju) 0 0 C. Jika campuran garam meja ditambahkan ke dalam es, maka es mulai mencair pada suhu di bawah nol derajat. Suhu leleh tergantung pada rasio es dan garam, kecepatan pengadukan, dan bahkan tingkat penghancuran es.Es, seperti benda apa pun, padat atau cair, adalah sistem molekul yang memiliki gerakan osilasi (termal) dan pada saat yang sama saling tertarik; selama sistem ini tetap dalam salah satu keadaan keseimbangan bergerak, keadaan fisik (dan kimia) tubuh tetap tidak berubah. Ketika partikel es dan garam bersentuhan, terjadi interaksi kimia, daya tarik timbal balik antara partikel es melemah, es mencair; sedangkan panas diserap. Pada saat yang sama, interaksi garam dengan air (hidrasi) disertai dengan pelepasan panas. Hasil akhir ditentukan oleh perbedaan antara jumlah panas yang diserap selama pencairan es dan panas kombinasi garam dengan air. Karena yang pertama melebihi yang kedua dalam hal ini, campuran didinginkan. Bejana di mana pencampuran berlangsung, tentu saja, harus diisolasi dengan baik dengan non-konduktor panas agar dapat lebih memanfaatkan dingin buatan, dan pencampuran itu sendiri dilakukan secepat mungkin; untuk ini, semua padatan, seperti es, garam, harus dihancurkan dengan baik. Penjelasan di atas tentang fenomena pendinginan juga berlaku untuk pelarutan garam dalam air, dengan satu-satunya perbedaan bahwa dalam pelarutan banyak garam, interaksi kimia antara pelarut dan zat terlarut tidak begitu jelas diungkapkan. Ketika beberapa garam dicampur dengan air atau salju, fenomena yang lebih kompleks dapat terjadi, seperti dekomposisi ganda garam, dll.

Secara umum, efek termal pelarutan adalah jumlah efek termal dari dua tahap:

penghancuran kisi kristal, yang berlanjut dengan pengeluaran energi

pembentukan hidrat, yang disertai dengan pelepasan energi

Tanda efek termal pelarutan akan ditentukan oleh rasio energi tahap-tahap ini.

1.5. Aplikasi cryomixtures dalam industri dan kehidupan sehari-hari.

Saat ini, campuran pendingin digunakan di rumah tangga, di laboratorium dan secara umum di mana pendinginan yang sangat kuat dan berkepanjangan tidak diperlukan. Untuk yang terakhir dan untuk keperluan industri, ilmu pengetahuan dan perhitungan ekonomi telah menciptakan sarana pendinginan buatan yang lebih kuat. Area utama penerapan cryomixtures dalam kehidupan sehari-hari, dalam kedokteran dan di laboratorium dapat ditentukan:

1) pendinginan cepat minuman atau produk;

2) pengawetan produk untuk waktu yang singkat tanpa adanya lemari es di musim panas;

3) di laboratorium - distilasi cairan atau gas dengan titik didih rendah;

4) pemisahan 2 cairan yang tidak dapat bercampur, salah satunya memiliki titik beku yang rendah (benzena-air).

Campuran cair (cairan)

 Di musim dingin, antibeku digunakan yang tidak membeku pada suhu hingga -40 ° C.

 Pendingin dengan titik beku rendah dirancang untuk digunakan dalam sistem pendingin engine.

Cairan pelumas.

Pemrosesan logam

 Penggilingan (penghilangan panas dari alat pemotong)

 bagian threading

 Lembaran logam bergulir

campuran padat

Sublimasi es kering (karbon dioksida padat) banyak digunakan untuk mendinginkan dan membekukan produk makanan, serta penyimpanan dan transportasinya dalam keadaan beku.

• Pembekuan uap merkuri (metanol + karbon dioksida padat)

Gletser, yang memberikan suhu mendekati nol, digunakan dalam pertanian dan sebagian dalam perdagangan dan industri susu, terutama untuk penyimpanan produk yang mudah rusak.

Dalam kedokteran

Hipotermia lokal adalah efek terapeutik pada area terbatas tubuh dari faktor dingin yang mengurangi suhu jaringan tidak di bawah batas resistensi kriogeniknya (5-10 ° C).

Pendingin saat ini mengandung garam anorganik dan air yang dipisahkan oleh penyekat. Ketika partisi pecah, garam larut dalam air dengan efek endotermik. Dalam industri, paket semacam itu diproduksi dengan merek Snezhok, Apollo, Mirali, dll. Ada dua jenis paket terapi utama untuk mendinginkan jaringan tubuh. Yang pertama didasarkan pada penggunaan reaksi endotermik yang terjadi ketika garam tertentu dilarutkan dalam air. Paket-paket ini cocok untuk digunakan di kondisi lapangan, karena tidak memerlukan daya tarik dingin dari luar. Tetapi dengan kapasitas panas yang rendah, paket satu tahap tidak efektif di iklim panas dan tidak dapat memberikan tingkat hipotermia yang optimal untuk berbagai indikasi medis.

Tindakan paket tipe kedua didasarkan pada akumulasi awal dingin oleh isi paket (misalnya, gel) di lemari es. Paket semacam itu memiliki kapasitas panas yang besar, tetapi tidak dapat memberikan seketika efek penyembuhan tanpa terlebih dahulu mendinginkannya selama beberapa jam di dalam freezer. Namun, kelemahan utama dari perangkat tersebut adalah durasi aksi yang singkat - konsekuensi dari kefanaan reaksi endotermik antara air dan garam.

Untuk memperpanjang reaksi, cara berikut digunakan:

a) pembubaran berurutan bagian garam;

b) pengaturan selama reaksi permukaan kontak air dan garam;

c) penggunaan garam dalam bentuk butiran dengan cangkang granul yang larut atau berpori.

Bab II . bagian eksperimental

1. . Peralatan.

Silinder ukur, gelas kaca 100-150 ml, batang kaca, timbangan teknis (200g,m\u003d 0,01 g), termometer eksternal, lesung dan alu, alat pemanas.

Reagen: satu set garamNaCl, NaNO 3, KNO 3 , NH 4 Cl, BERSAMA( NH 2 ) 2, NH 4 TIDAK 3, asam sulfat pekat, paket hipotermik "Appolo", serutan tembaga, fenolftalein, natrium hidroksida, difenilamin.

2.2. Penentuan komposisi kualitatif isi paket hipotermal "APPOLO" dan efektivitasnya.

Lampiran 1

Pada paket pendingin "APPOLO" tidak ditunjukkan komposisi kimia, oleh karena itu, dilakukan analisis kualitatif terhadap isi paket.

Kation garam ditentukan:

1. Penentuan ion berdasarkan warna nyala api dan reaksi kualitatif: batang kaca dengan larutan garam yang diteliti dimasukkan ke dalam nyala api. Nyala api tidak berubah warna, yang berarti tidak ada ion dalam komposisi garam yang memberi warna nyala:tidak + , K + , Cu 2+ , ba 2+ , Ca 2+ , dll. Ketika larutan garam berinteraksi dengan alkali selama pemanasan, kertas fenolftalein basah memperoleh warna merah cerah, yang menunjukkan adanya ion amonium.

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

2. Penentuan anionJADI 4 2- , TIDAK 3 - , PO 4 3- , Cl - , br - , dll. dalam hal kualitas tanggapan. Tidak ada tanda-tanda reaksi yang terlihat dengan ion sulfat dan fosfat yang diamati. Ketika serutan tembaga dan asam sulfat pekat ditambahkan ke larutan garam, gas coklat dengan bau khas dilepaskan dan larutan biru terbentuk, yang menunjukkan adanya ion nitrat. Ketika garam difenilamina ditambahkan ke dalam larutan, warna biru tua muncul.

Garam yang diteliti adalah amonium nitrat.

4TIDAK 3 - + 2H 2 JADI 4 + Cu = Cu 2+ + 2TIDAK 2 + 2H 2 O+SO 4 2-

Terakhir persamaan

NH 4 TIDAK 3 + NaOH = NaNO 3 +NH 3 + H 2 HAI

2) 4NH 4 TIDAK 3 + 2H 2 JADI 4 + Cu = Cu(NO 3 ) 2 + 2TIDAK 2 + 2H 2 O + 2(NH 4 ) 2 JADI 4

Dalam paket hipotermal APPOLO, wadah pertama berisi 64,15 g amonium nitrat, dan wadah kedua berisi 60 ml air.

Saat mencampur komponen-komponen ini, efek pendinginan sesuai dengan penurunan suhu sebesar 22 derajat C.

2. Identifikasi efektivitas berbagai komposisi campuran pendingin.

Pendinginan: garam + air (Lampiran No. 2).

Pada skala teknis, massa gelas ditentukan, massa zat yang diperlukan ditambahkan ke gelas, dengan mempertimbangkan massanya. Larutan asam sulfat dengan fraksi massa 50,54% (asam elektrolit) diukur dengan gelas ukur, setelah sebelumnya dihitung ulang. BobotH 2 JADI 4 = 12,6g, kepadatan = 1,25 g/ml, volume larutanH 2 JADI 4 = 20ml

V= m/ W* p.

Sebuah g zat dicampur dengan 100 g air pada 18 ° C.

Tabel 1

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-1 8

NH 4 TIDAK 3

107

-22

NH 4 TIDAK 3

13

-8

Pendinginan: air + garam + garam (Lampiran No. 3).

100 ml air ditambahkan ke bagian yang ditimbang garam.

Tabel nomor 2

50 gramCO(NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

41,6 GNH 4 TIDAK 3 + 41,6 NaCl

-20

Kesimpulan: amonium nitrat memberikan efek hipotermia terbesar ketika dilarutkan dalam air. Saat mencampur beberapa garam, efek hipotermia ditingkatkan. Campuran garam memberikan efek pendinginan yang lebih besar, tetapi sifat garam berperan.

2.4 Ketergantungan efek pendinginan pada keadaan agregasi pelarut.

Pendinginan: garam + salju (lihat Lampiran No. 4).

Satu g garam dicampur dengan 100 g salju.

Tabel #3

A, g

∆ T, °С

NaCl

36

-18

NaNO 3

75

-14

NH 4 Cl

30

-12

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-18

Kesimpulan: Urea dan natrium klorida menunjukkan efek hipotermia terbesar. Penggunaan es atau salju memberikan efek pendinginan yang meningkat.

2.5. Ketergantungan efek pendinginan pada konsentrasi zat terlarut.

Campuran salju dan garam biasa yang ditumbuk halus dengan konsentrasi tertentu disiapkan. Suhu campuran yang dihasilkan diukur. Data tersebut disajikan dalam bentuk tabel.

Ketergantungan suhu campuran salju-garam pada komposisinya

Tabel No. 4

Kesimpulan: semakin besar kandungan garam meja dalam campuran, semakin besar efek hipotermia (pendinginan). Pendinginan maksimum hingga -21°C dicapai dengan menyiapkan campuran 3 bagian salju dan 1 bagian garam. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam konsentrasi garam, pendinginan campuran tidak terjadi.

2.6. Paradoks H 2 JADI 4 (akhir) (Lampiran No. 5)

Asam sulfat pekat memberikan efek hipertermia yang kuat ketika dilarutkan dalam air, pada saat yang bersamaandengan salju memberikan efek pendinginan yang baik.

Dalam kasus pertama, energi penghancuran kisi kristal asam lebih kecil daripada energi hidrasi asam dengan air, sehingga reaksinya sangat eksotermik.

Dalam kasus kedua, energi kisi kristal es ternyata lebih besar daripada energi hidrasi asam sulfat dengan air, yaitu. Lebih banyak panas yang digunakan untuk melelehkan es daripada yang dilepaskan dari kombinasi asam dan air.

H 2 JADI 4 (akhir)+100 g salju

12,6

-12

H 2 JADI 4 (akhir)+100 air

12,6

+12

Kesimpulan umum:

Eksperimen yang dilakukan mengkonfirmasi hipotesis yang diajukan oleh kami: pupuk nitrogen dan garam meja adalah zat yang murah dan cukup efektif untuk persiapan campuran pendingin. Efek hipotermia terbesar diberikan oleh amonium nitrat dan garam urea ketika dilarutkan dalam air.

Efek pendinginan secara langsung tergantung pada kandungan garam dalam campuran dan keadaan agregasi pelarut.

Rekomendasi tentang metode persiapan campuran pendingin.

Kesimpulan.

Sebagai kesimpulan, saya ingin mencatat bahwa saya sangat terpesona oleh pekerjaan pada masalah "Campuran pendingin". Bagi saya sendiri, saya menemukan jawaban atas pertanyaan saya, belajar tentang sifat paradoks zat tertentu (asam sulfat). Saya belajar bahwa campuran pendingin digunakan sangat luas dan di berbagai bidang kegiatan: dari kehidupan sehari-hari hingga laboratorium industri besar.

Bagi mereka yang ingin menyiapkan campuran pendingin secara mandiri, rekomendasi kecil dapat diberikan:

1. Bejana pencampur harus diisolasi dengan baik dengan non-konduktor panas (plastik, polistirena) untuk memanfaatkan sepenuhnya dingin buatan.

2. Pencampuran harus dilakukan secepat mungkin.

3. Zat campuran harus dalam keadaan terbelah halus untuk memperbesar luas bidang kontaknya.

4. Daftar literatur yang digunakan.

A. I. Perevozchikov "Pengalaman masalah interaksi asam sulfat dengan air", ed. "Kimia di sekolah" No. 7, 2011.

2. Penentuan anion garam





P Lampiran 2 Pendinginan: garam + air


Campuran NH 4 TIDAK 3 + H 2 HAI





( NaCl + H 2 HAI )





( NaNO 3 + H 2 HAI )





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

(urea)

Aplikasi No. 3 Pendingin: air + garam + garam



Aplikasi No. 4 Pendinginan: garam + salju



NH 4 Cl + salju NaCl +salju




NaNO 3 +salju

Lampiran No. 5

Campuran pendingin

Beberapa gas relatif suhu tinggi rebus itu
memungkinkan untuk mendapatkannya dalam bentuk cair bahkan di rumah
laboratorium. Contohnya adalah nitrogen dioksida (Tboil =
21.1°С), butana (Тbp = -0.5°С) dan sulfur dioksida (Тbp = -10.0°С).
Diagram skema pabrik pencairan gas cukup sederhana. Gas
terima dalam labu menggunakan reaksi yang sesuai atau diambil dari balon.
Selanjutnya, gas melewati tabung U dengan pengering (misalnya,
kalsium klorida) dan memasuki tabung berbentuk U kedua, diturunkan ke dalam
bejana besar dengan campuran pendingin. Di tabung terakhir, gasnya sebagian
mengembun.

1 - labu untuk produksi gas, 2 - berbentuk U
tabung dengan pengering (untuk kesederhanaan dapat dihilangkan), 3 - pendinginan
campuran, 4 - tabung berbentuk U untuk kondensasi gas.

Pertama, mari kita lihat bagaimana menyiapkan campuran pendingin.

Ada banyak resep untuk berbagai campuran pendingin. Namun
ahli kimia cenderung menggunakan hanya beberapa dari mereka. Saat memilih
dari campuran pendingin, ketersediaan komponen sangat penting.
Campuran yang paling tersedia, yang sering digunakan di laboratorium,
tercantum di bawah ini.

1. Campuran 3 jam salju (atau es serut) dan 1 jam memasak
garam memungkinkan Anda mencapai suhu -21 ° C. Jika Anda membutuhkan yang lebih tinggi
suhu, perubahan rasio es/garam.

Ketergantungan suhu campuran es-garam pada komposisinya

2. Campuran 1,5 jam enam air kalsium klorida CaCl 2 ·6H 2 O dengan 1 jam salju memungkinkan untuk mencapai suhu -55 °C.

3. Campuran 1 jam amonium nitrat dan 1 jam salju menghasilkan suhu hingga -20°C.

4. Tambahkan ke dietil eter, aseton, bensin atau alkohol
es kering (karbon dioksida padat). Campuran memungkinkan Anda untuk mencapai suhu
hingga -78°С.

5. Campuran salju (es) dan
asam sulfat pekat, tetapi campuran ini memiliki
signifikansi historis, karena untuk asam sulfat seseorang dapat menemukan lebih dari
aplikasi rasional.

Dalam percobaan yang dijelaskan di bawah ini, campuran es-garam digunakan dalam
perbandingan 3 jam es dan 1 jam garam. Komponen dicampur dalam plastik
nampan dan mentransfer campuran ke stoples kaca atau gelas. Untuk seperti itu
balok target Lebih baik tidak menggunakan wadah yang terbuat dari plastik, dan lebih baik lagi dari
sterofoam a, karena bahan-bahan ini jauh lebih sedikit konduktif termal daripada
kaca. Namun, dalam toples kaca atau gelas, pengalamannya akan terlihat seperti
lebih visual.

Secara tampilan, toples dengan campuran pendingin es-garam terlihat cukup
biasanya: seolah-olah potongan es mengapung di air, namun, jika Anda memasukkannya ke dalam campuran
tabung reaksi dengan air, air akan membeku dalam waktu sekitar satu menit, di mana Anda dapat
mudah untuk memverifikasi dengan melepas tabung reaksi dan membalikkannya.
Tidak lama lagi, dinding luar toples akan tertutup es - ini
uap air dari udara mengembun dan membeku.