jäähdytysseokset. Jäähdytysseosten saaminen kaasuista.  Kierreosat

Saatujen pitoisuustietojen perusteella on mahdollista johtaa halvimmat, taloudelliset, ympäristöystävälliset ja kätevimmat seokset.

Mikä on kryoseos? Tieteellisessä kirjallisuudessa tätä sanaa ei melkein koskaan löydy. Käytetään ilmaisua "jäähdytysseokset".

Kuten nimestä voi päätellä, nämä ovat seoksia, jotka on suunniteltu tuottamaan keinotekoista kylmää. Pääasiallinen, tunnetuin seos on NaCl + H2O, joka tunnetaan nimellä jääsuolajäähdytys.

Kryosmeshiä on kahta tyyppiä (suola + vesi ja suola + happo).

Jäätymisenestoaineita (jäätymättömiä nesteitä) pidetään myös jäähdytysnesteseoksina. Niitä käytetään moottorin jäähdytysjärjestelmissä.

Melko alhaisten lämpötilojen ~ -60-70 C saavuttamiseksi käytetään kuivajäätä (kiinteää hiilidioksidia).

Käsittelen työssäni vain neljää seosta (suola + lumi).

2) (NH4)2SO4+H20

3) NaCl + H2O (jää)

4) CaCl2*6H2O+H2O (jää)

Seokset kuten suola + happo ovat vaarallisia ja antavat liian alhaisia ​​lämpötiloja minun tarkoituksiini. Siksi en käytä niitä.

Voidaan nähdä, että tehokkain seos on seos nro 4. Paras keskittyminen hänelle on 50%.

Se eroaa muista 50-70%:n pitoisuuksien arvojen puuttumisesta, mikä johtuu reaktion siirtymisestä endotermisestä eksotermiseen, kun suolapitoisuus seoksessa saavuttaa yli 40%. Tämä vaikutus selittyy reagoivien aineiden luonteella ja seoksen fysikaalisella tilalla sen valmistuksen aikana (lumi alkaa aktiivisesti sulaa, ja kun dehydratoitu kalsiumkloridi sekoitetaan veteen, reaktio on yksinomaan eksoterminen), vastaavasti absorptioreaktiot. ja lämmön vapautuminen etenevät rinnakkain siirtymällä eksotermiseen suolapitoisuuden kasvaessa.

Järjestelmät nro 1,2,3 kulkevat melkein yhdensuuntaisesti X-akselin kanssa, mutta siltä se näyttää vain tässä kaaviossa. Vain lämpötila-asteikon jaon hinta = 5 (!) 0С.

Havainnollistava esimerkki, kuva Fig. 2, sen lämpötila-asteikon jakoarvo on 0,10 C.

Riisi. 2 Järjestelmä NH4NO3+H2O(jää)

Itse asiassa 0,50C ei ole kovin tärkeä. Voimme siis olettaa, että kuvaaja kulkee melkein suoraviivaisesti. Mielestäni 10 % NH4NO3 on paras pitoisuus.

Löytöjä

Voit nähdä sen jo vuonna 1550. oli ensimmäinen maininta "jäähdytysnesteseoksista". Tässä tapauksessa veden jäähdytysprosessista kaliumnitraatilla. Jääkaappi keksittiin vuonna 1844. Charles Smith Piazzi.

Sovellus

Valmistamiani jäähdytysseoksia voidaan käyttää moniin tarkoituksiin. Esimerkiksi NaCl + lumen avulla voit jäähdyttää mehua ja tuotteita hyvin. Tietenkin, jos jääkaapissa ei ole tilaa. Tätä seosta voidaan käyttää myös ruoan säilöntään, koska se on ympäristöystävällinen ja vaaraton.

Täydellisempään jäähdytykseen -400 °C:seen käytetään CaCl2*6H2O+H2O-seosta. Kokeissani saavutin minimilämpötilan pitoisuudella 50 %. Se on yhtä suuri kuin ~370 С.

Tehtyjen töiden jälkeen voin todeta, että vaikka CaCl2 * 6H20 + H2O on hyvä seos - antaa melko alhaisen lämpötilan (~ -370 C), olen sitä mieltä, että kätevin, ympäristöystävällisin seos on NaCl + lumi 30 %.

Tehtyjen töiden jälkeen voin todeta, että vaikka CaCl2 * 6H20 + H2O on hyvä seos - se antaa melko alhaisen lämpötilan (~ -370 C), olen sitä mieltä, että kätevin, ympäristöystävällisin seos on NaCl + lumi.

Käytännön johtopäätös työstäni voidaan tehdä seuraavasti.

Näiden seosten avulla on mahdollista määrittää tuotteen laadullinen koostumus. Esimerkiksi voi, smetana, maito, bensiini. Tämä tehdään alus-astiassa -periaatteella. Valmis kryoseos kaadetaan suurempaan astiaan, johon laitetaan pienempi astia halutulla ainesosalla. Sen jälkeen yksi termistorianturi asetetaan seokseen, toinen astiaan tuotteen kanssa. Mittaussarja suoritetaan. Tuotteen eri komponenttien jäähtymiskäyristä saat selville tietyn aineen määrän testinesteessä.

Tähän yksinkertaiseen hakkerointiin tarvitset vain jäätä ja suolaa.

Varotoimenpiteet

Lämpöpalovammojen välttämiseksi työskentele jäähdytysseoksilla suojakäsineissä ja pitkähihaisissa vaatteissa.

Reagenssit ja laitteet:

• jää (750 g);
• pöytäsuola (natriumkloridi, 250 g);
• lasiastiat (2 kpl);
• juomapullo.

Vaiheittainen ohje

Sekoita jää ja suola suuressa lasissa suhteessa 3:1. Jäähdytysnesteseos on valmis. Nyt laitamme juoman jäähdytysseokseen. Juoma oli huonelämpötila, ja nyt -2 °C:een! Nyt se on käyttövalmis!

Prosessien selitykset

Jäähdytysnesteseokset koostuvat kahdesta tai useammasta kiinteästä aineesta (tai kiinteistä aineista ja nesteistä). Sekoittelemalla ne "ottavat pois" lämpöä ja alentavat lämpötilaa ulkopuolelta. Prosesseja, joissa lämpö imeytyy ympäristöstä, kutsutaan endotermisiksi. Jäähdyttävä seos, jossa on jäätä ja pöytäsuolaa suhteessa 3:1, voi antaa lämpötilan -21 °C. Vaikutuksen tehostamiseksi voit muuttaa suolan ja jään suhdetta tai peittää astian jäällä tai lumella ja ripotella ne sitten suolalla. Jään ja kloridin seos voi laskea lämpötilan -55 °C:seen. Kiinteän hiilidioksidin () sekoitettuna dietyylieetterin tai asetonin kanssa lämpötila on -78 °C. Tällaisten suolojen ja nesteiden pohjalta valmistetaan jäähdytysseoksia, joita käytetään myös taistelussa jäätä vastaan.

1. Jäähdytys elintarvikkeita.
Kaada kuivajääpellettejä termospulloon tai kaksiseinäiseen astiaan, laita päälle tavallista jäätä ja lisää sitten ruokaa tai juomaa. On parempi olla sallimatta kuivajään suoraa kosketusta ruoan kanssa, koska. kuivajään lämpötila -78,33°C. Tuotteita voidaan säilyttää tällä tavalla 5-7 päivää.

2. Ruoan pakastaminen.
Ruoan päälle tulee laittaa kuivajäätä. Kuivajään kääriminen paperiin pidentää haihtumisaikaa.

3. Sumun muodostuminen.

Kaada kuumaa vettä suureen metallikuppiin ja lisää sitten kuivajäärakeet. Muodostuu tiheä, tiheä sumu, joka leviää maata pitkin. Näin syntyy sumua varietelavalle ja yökerhoille. On parempi tehdä tämä toimenpide tuuletetussa tilassa. Samalla tavalla voit luoda sumua uima-altaaseen tai porealtaaseen.

Video: Alkoholi jäällä

4. Jäähdytys ja pakastus.
Kuivan jään jäätymiskyky on 15-kertainen vesijään kapasiteettiin verrattuna, ja kuivajään haihtumisaika voi olla viisinkertainen sulavavesijään verrattuna. Kuivajään ja vesijään seosta voidaan käyttää ruoan, oluen ja oluttynnyreiden jäähdyttämiseen. Pelkän kuivajään käyttö voi jäädyttää oluen tai vahingoittaa tynnyreitä.

5. Hyönteisten huomion poistaminen mahdollisista uhreista.
Kuivajää houkuttelee hyttysiä. Jos laitat kuivajäätä sijaintisi puolelle, ne keskittyvät sen ympärille.

6. Laulava metalli.
Kun metalli joutuu suoraan kosketuksiin kuivajään kanssa, metalli alkaa päästää kovaa, kiljuvaa ääntä. Tämä koe voidaan tehdä asettamalla metallilusikka kuivajäähän. Voit kaataa vettä lusikkaan tarkkaillaksesi jäätymisprosessia. Ole varovainen, sillä pitkäaikainen kosketus jäähdyttää lusikan niin paljon, että se voi vahingoittaa ihoa suorassa kosketuksessa.

7. Sumuiset kuplat.
Kun saippualiuosta lisätään veden ja kuivajään seokseen, muodostuu kuplia, jotka ovat täynnä tiheää sumua.

8. Laukaus.
Jos kaada kuivajääpellettejä muovikalvorasiaan, sulje se kannella ja odota hetki, kansi voi ampua useita metrejä. Samoin voit laukaista raketteja vedellä, mutta tämä vaatii erityisiä laitteita.

9. Kumipallon tai -pallon täyttäminen.
Voit laittaa kuivajäätä palloon, sulkea sen tiukasti ja heittää sen altaaseen tai mihin tahansa vesistöihin. Aluksi pallo uppoaa, mutta täyttyessään kaasulla se nousee pintaan ja räjähtää.

10. Äänilinssi.
Hiilidioksidilla täytetty ilmapallo voi toimia äänilinssinä. Tämä johtuu siitä, että ääni kulkee hitaammin hiilidioksidissa kuin ilmassa, aivan kuten valo kulkee hitaammin lasin kuin ilman tai tyhjiön läpi. Voit saada ilmapallon, joka on täytetty hiilidioksidilla. laita siihen vähän kuivajäätä. Pidä hiilidioksidilla täytettyä ilmapalloa noin 30 cm:n etäisyydellä korvasta - sen läpi kulkevia ääniä tulee vahvistaa.

11. Juomien hiilihapottaminen.
Kaada juomavesi lasiin ja lisää sinne kuivajäärakeet, jään haihtumisen jälkeen veden tulee hiiltyä hieman.

12. Lattialaattojen poisto.
Keraamiset laatat voidaan poistaa lattiasta kaatamalla sen pinnalle hieman kuivajäätä. Laatta irtoaa helpommin jäähtymisen ja puristuksen ansiosta. Tämä toimenpide voi kestää kauan poistaa suuri määrä laattoja, mutta 1-2 laatan poistaminen on erittäin kätevää.

13. Jyrsijöiden torjunta.
Jos kaadat rakeista kuivajäätä jyrsijän kaivoon, hiilidioksidi syrjäyttää hetken kuluttua siitä hapen ja estää ilman pääsyn reikään. rintakehä jyrsijä. Täydellisen vaikutuksen saavuttamiseksi sinun on varmistettava, että reikä ei ole läpi.

Kunnan budjettikoulutuslaitos

"Yleiskoulu nro 11"

Opiskelijoiden tieteellinen seura

Tutkimus

"Jäähdytyssekoitukset"

Työ valmiina:

9. luokan oppilas

MBOU "Secondary School No. 11"

Baranova Yana

Valvoja:

Ovchinnikova Olga Mikhailovna

Balakhna

2013

SISÄLTÖ

Johdanto………………………………………………………………………. Luku 3minä. Katsaus aiheeseen liittyvään kirjallisuuteen……………………………………. 51.1. Mitä ovat jäähdytysseokset…………………………………… ..…. 5

1.2. Jäähdytysseosten löytämisen historia ...……………………….…..…5

1.3 Kryoseosten luokitus….……………………………………...…. 6

1.4.Teoreettinen perustelu jäähdytysseosten hypotermiselle vaikutukselle….…………………………………………………………………….… 8

1.5. Kryoseosten käyttö teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä….…………….… .9

LukuII. Kokeellinen osa……………………………………….… 12

2.1. Varusteet…………………………………………………………………… 12

2.2. Hypotermisen pakkauksen "APPOLO" sisällön laadullisen koostumuksen ja sen tehokkuuden määrittäminen……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………

2.3 Havaitseminenjäähdytysseosten eri koostumusten tehokkuus……………………………………………………………….13

2.4. Jäähdytysvaikutuksen riippuvuus liuottimen aggregaatiotilasta ………….……………………………………………………….….….14

2.5. Jäähdytysvaikutuksen riippuvuus liuenneen aineen pitoisuudesta………….……………………………………………………………….….14

2.6. Väkevän rikkihapon "paradoksi"…………….……….. 15

3. Johtopäätös……………………………………………………………………… 16

4. Luettelo käytetystä kirjallisuudesta ………………………………………… 17

5. Hakemukset……………………………………………………………………..18

Johdanto.

Teoksen relevanssi.

Jokapäiväisessä elämässä kohtaamme usein ilmiöitä, jotka herättävät meissä monia kysymyksiä.

Miksi jotkut kasvien ravinnoksi käytetyt typpilannoitteet jäähtyvät liukeneessaan?

Miksi suolapuuron (lumen ja suolan sekoitus) päällä seisominen on kylmempää kuin pelkkä lumen päällä seisominen?

Miksi jäähtyminen tapahtuu käytettäessä hypotermistä laukkua ensiapulaukusta?

Miksi väkevä rikkihappo lumen kanssa sekoitettuna antaa voimakkaan jäähdytysvaikutuksen ja veteen liuotettuna voimakkaan lämmittävän vaikutuksen?

Halu löytää vastauksia näihin kysymyksiin nousi tutkimuksemme perustaksi.Päätin tutkia lämpöprosessien mekanismia ja tunnistaa helpoimmat, tehokkaita formulaatioita jäähdytysseokset.

Tavoite:

Tutkia ja analysoida tietoa jäähdytysseoksista ja tunnistaa kokeellisesti yksinkertaisimmat ja tehokkaimmat kylmäseoskoostumukset.

Työtehtävät:

Kerää ja analysoi kirjallisuutta jäähdytysseoksista.

Määritä empiirisesti vesi-suola hypotermisen pakkauksen "APPOLO" koostumus.

Kokeellisesti tunnistaa tehokkaimmat kylmäseoskoostumukset jokapäiväisessä elämässä käytetyistä aineista.

Tutkimuksen kohde. Typpilannoitteina käytettävät suolat.

Tutkimusaihe. Jäähdytysseosten koostumusten tehokkuus, hypotermisen vaikutuksen riippuvuus seosten suolojen pitoisuudesta ja liuottimen aggregaatiotilasta.

Hypoteesi:

On olemassa tehokkaita ja yksinkertaisia ​​jäähdytysyhdisteitä, jotka on valmistettu typpilannoitteiden ja ruokasuolan pohjalta.

Jäähdytysvaikutus riippuu liuottimen aggregaatiotilasta ja liuenneen aineen pitoisuudesta.

Tutkimusmenetelmät:

Toteutusmenetelmä - koostuu tietyn tutkimuksen arvon määrittämisestä;

Hae

Käytännön tutkimuksen menetelmä;

Analyysi- ja yleistysmenetelmä

LUKU 1. Aiheeseen liittyvä kirjallisuuskatsaus

1. Mitä ovat jäähdytysseokset (cryomixes).

Cryomix on neologismikreikkalainenkryos- jää).Siksi tieteellisessä kirjallisuudessa tämä sana on melko harvinainen. Useammin tämä sana korvataan lauseella "jäähdytysseos". Tämä onkahden tai useamman kiinteän tai kiinteän ja nestemäisen aineen järjestelmät, kun sekoitetaan, seoksen lämpötila laskee johtuen lämmön imeytymisestä järjestelmän komponenttien sulamisen tai liukenemisen aikana.

Erilaisia ​​suoloja, happoja, vettä, jäätä (lunta) käytetään komponentteina jäähdytysseoksissa alentaa lämpötiloja -50 ° C: een.Lämpötilojen laskemiseksi -80 °C:seen käytetään kuivajään (kiinteä hiilidioksidi) ja joidenkin orgaanisten aineiden (alkoholit, asetoni, eetteri) jäähdytysseoksia.Jäähdytysnesteitä käytetään laajalti myös teollisuudessa. Yleisin jäähdytysneste on vesi. Yleisimmin käytetyt moniarvoiseen alkoholiin perustuvat jäähdytysnesteet - etyleeniglykoli.

Alimman lämpötilan saavuttamiseksi jäähdytysseoksiin sisältyviä aineita otetaan kryohydraatiopistettä vastaavina määrinä.Kryohydraattipiste on lämpötila, jossa tietyn aineen liuos jäätyy, eli tämä on alin lämpötila, jonka voit saada sekoittamalla tietyn massan komponentteja.

Jäähdytysseoksia on paljon, koska yleensä mikä tahansa kemiallinen reaktio(mukaan lukien liukeneminen), joka tapahtuu lämmön imeytymisen yhteydessä, voi toimia jäähdytyksenä. Yhden tai toisen jäähdytysseoksen käyttö riippuu käsillä olevasta ja halutusta lämpötilan laskusta.

1.2. Jäähdytysseosten (kryoseosten) löytämisen ja luomisen historia.

Liukenemista keinona keinotekoisen kylmän saamiseksi on käytetty pitkään; esimerkiksi roomalaiset käyttivät kaliumnitraatin liuottamista veteen viinin jäähdyttämiseen. Fyysikko käytti jälleen samaa jäähdytysmenetelmääBlasiusvillafrancaRoomassa vuonna 1550. Vahvempi jäähdytys mainitaanlatinusTancredusNapolissa vuonna 1607; hän otti lumen ja salpetterin seoksen; Lopuksi jäämurskan ja ruokasuolan seoksen mainitsee Santorio vuonna 1626. Virolaiset käyttivät samaa seosta nesteiden ja kuolleiden jäädyttämiseen. Jäätelön valmistukseen käytettiin keskiajalla jäähdyttäviä vaikutuksia. Pakastimena käytettiin tynnyriä lunta ja suolaa.

Jo 1600-luvun alussa johdettiin ensimmäiset kaavat jäähdytysseoksille.

1665 on merkitty vuodeksi, jolloin Robert Boyle julkaisi teoksen, joka sisälsi kylmän saamisen teoreettiset perusteet.Ja jo vuonna 1686Mariotte vahvisti kokeellisesti Boylen teoriat.

1685 - Philip Lahir sai vesijäätä ammoniakilla täytettyyn kulhoon ulkopuolelta.
Vuonna 1810 Leslie rakensi ensimmäisen historiassa tunnetun tekojäätehtaan.

Pian (1834) Peltier löysi periaatteen, joka merkitsi alkua lämpösähköisten jäähdytyskoneiden kehitykselle.

Vuonna 1844Charles Smith Piazzilopulta keksi jääkaapin.

1870 - Peter Vander Wade sai USA:n patentin termostaattiselle jäähdytysjärjestelmälle.

Vuonna 1879 Carl von Linde sai patentin maailman ensimmäiselle mekaaniselle jääkaapille.

Nykyään jäähdytysseoksia käytetään kotitalouksissa, laboratorioissa ja yleensä siellä, missä ei vaadita erittäin voimakasta ja pitkäkestoista jäähdytystä. Jälkimmäiseen ja tehdastarkoituksiin tiede ja taloudellinen laskelma ovat luoneet tehokkaampia keinotekoisia jäähdytysmenetelmiä.

"Kryomiksien" pääkeksijöiden katsotaan olevan:

Robert Boyle

 paineen, tilavuuden ja lämpötilan välinen suhde

 teoreettiset perusteet kylmän saamiselle

William Cullen

 jään valmistus tyhjiössä

 höyrypuristuskoneen luominen

Mihail Vasilievich Lomonosov

 luominenluonnollisen ilmanvaihdon teoria

nern

 sisääntyhjiössä vesi jäätyy, jos vesihöyryä poistetaan (rikkihappo absorboi höyryn)

1.3. Jäähdytysseosten luokitus.

1.Veden (tai lumen) ja suolan jäähdytysseokset

2. Veden ja kahden suolan jäähdytysseokset

3. Jäähdyttää happojen ja lumen seoksia

4. Suolojen ja happojen seosten jäähdyttäminen

5. Joidenkin orgaanisten aineiden seosten jäähdyttäminen kiinteän hiilidioksidin kanssa

6. Jäätymisenestoliuokset

Veden (tai lumen) ja suolan jäähdytysseokset

Veden ja kahden suolan jäähdytysseokset

Viilentävät happojen ja lumen seokset

Jäähdytysseokset suoloista happojen kanssa

HCl (2:1)

Na 2 NIIN 4

NH 4 Cl

KNO 3

HCl(loppu)

Na 2 NIIN 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 NIIN 4

HNO 3 (2:1)

Na 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 NIIN 4

NH 4 EI 3

H 2 NIIN 4 (1:1)

Na 2 NIIN 4

Jäähdytysnesteseokset kiinteän hiilidioksidin kanssa

1.4 Jäähdytysseosten hypotermisen vaikutuksen teoreettinen perustelu.

Seosten ominaisuuksissa on mielenkiintoinen kaava: useiden aineiden seoksen sulamispiste on alhaisempi kuin kunkin puhtaan aineen sulamispiste erikseen. Puhtaan veden sulamispiste (jään tai lumen muodossa) 0 0 C. Jos jäähän lisätään pöytäsuolaa, jää alkaa sulaa alemmissa pakkaslämpötilassa. Sulamislämpötila riippuu jään ja suolan suhteesta, sekoitusnopeudesta ja jopa jään murskausasteesta.Jää, kuten mikä tahansa kappale, kiinteä tai neste, on molekyylien järjestelmä, jolla on värähteleviä liikkeitä (lämpö) ja jotka samanaikaisesti vetäytyvät toisiinsa; niin kauan kuin tämä järjestelmä pysyy jossakin liikkuvan tasapainon tilassa, kehon fysikaalinen (ja kemiallinen) tila pysyy muuttumattomana. Kun jään ja suolan hiukkaset joutuvat kosketuksiin, syntyy kemiallinen vuorovaikutus, jäähiukkasten välinen keskinäinen vetovoima heikkenee, jää sulaa; kun lämpö imeytyy. Samaan aikaan suolan vuorovaikutukseen veden kanssa (hydraatio) liittyy lämmön vapautuminen. Lopputuloksen määrää jään sulamisen aikana absorboituneen lämmön ja suolan ja veden yhdistelmälämmön välinen ero. Koska ensimmäinen ylittää toisen tässä tapauksessa, seos jäähdytetään. Astia, jossa sekoitus tapahtuu, on tietysti eristettävä hyvin ei-lämmönjohtajilla, jotta keinotekoinen kylmä voidaan hyödyntää paremmin, ja itse sekoitus suoritetaan mahdollisimman nopeasti; tätä varten kaikki kiinteät aineet, kuten jää, suolat, on murskattava hyvin. Yllä oleva jäähtymisilmiön selitys soveltuu myös suolojen liukenemiseen veteen sillä ainoalla erolla, että monien suolojen liukenemisessa liuottimen ja liuenneen aineen välinen kemiallinen vuorovaikutus ei ilmene niin selvästi. Kun useita suoloja sekoitetaan veteen tai lumeen, voi tapahtua monimutkaisempia ilmiöitä, kuten suolojen kaksinkertaista hajoamista jne.

Yleensä liukenemisen lämpövaikutus on kahden vaiheen lämpövaikutusten summa:

kidehilan tuhoutuminen, joka etenee energian kulutuksen myötä

hydraattien muodostuminen, johon liittyy energian vapautuminen

Liukenemisen lämpövaikutuksen merkki määräytyy näiden vaiheiden energioiden suhteesta.

1.5. Sovellus kryoseokset teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä.

Nykyään jäähdytysseoksia käytetään kotitalouksissa, laboratorioissa ja yleensä siellä, missä ei vaadita erittäin voimakasta ja pitkäkestoista jäähdytystä. Jälkimmäiseen ja teollisiin tarkoituksiin tiede ja taloudellinen laskelma ovat luoneet tehokkaampia keinotekoisia jäähdytysmenetelmiä. Kryoseosten pääasialliset käyttöalueet jokapäiväisessä elämässä, lääketieteessä ja laboratoriossa voidaan määrittää:

1) juomien tai tuotteiden nopea jäähdytys;

2) tuotteiden säilytys lyhytaikaisesti jääkaapin puuttuessa lämpimänä vuodenaikana;

3) laboratoriossa - matalalla kiehuvien nesteiden tai kaasujen tislaus;

4) erotetaan 2 sekoittumatonta nestettä, joista toisella on alhainen jäätymispiste (bentseeni-vesi).

Nestemäiset seokset (nesteet)

 Talvella käytetään pakkasnesteitä, jotka eivät jäädy alle -40 ° C:n lämpötiloissa.

 Alhaisen jäätymisen jäähdytysnesteet on suunniteltu käytettäväksi moottorin jäähdytysjärjestelmissä.

Voitelunesteet.

Metallin käsittely

 Jyrsintä (lämmönpoisto leikkuutyökaluista)

 Kierreosat

 Peltivalssaus

kiinteät seokset

Kuivajään (kiinteän hiilidioksidin) sublimointia käytetään laajalti elintarvikkeiden jäähdyttämiseen ja pakastukseen sekä niiden varastointiin ja kuljetukseen pakastettuna.

• Elohopeahöyryn jäädytys (metanoli + kiinteä hiilidioksidi)

Jäätiköitä, jotka tuottavat lähelle nollaa, käytetään maataloudessa sekä osittain kaupassa ja meijeriteollisuudessa, pääasiassa pilaantuvien tuotteiden varastointiin.

Lääketieteessä

Paikallinen hypotermia on kylmien tekijöiden terapeuttinen vaikutus kehon rajoitetuille alueille, jotka alentavat kudosten lämpötilaa ei alle niiden kryogeenisen vastustuskyvyn rajojen (5-10 ° C).

Nykyiset jäähdytysnesteet sisältävät epäorgaanista suolaa ja vettä, jotka on erotettu välilevyllä. Väliseinän murtuessa suola liukenee veteen endotermisellä vaikutuksella. Teollisuudessa tällaisia ​​pakkauksia valmistetaan tuotenimillä Snezhok, Apollo, Mirali jne. Kehon kudosten jäähdyttämiseen tarkoitettuja hoitopakkauksia on kahta päätyyppiä. Ensimmäiset perustuvat endotermisen reaktion käyttöön, joka tapahtuu, kun tietyt suolat liukenevat veteen. Nämä paketit soveltuvat käytettäväksi kenttäolosuhteet, koska ne eivät vaadi kylmän houkuttelemista ulkopuolelta. Mutta alhaisella lämpökapasiteetilla yksivaiheiset paketit eivät ole tehokkaita kuumissa ilmastoissa eivätkä pysty tarjoamaan optimaalista hypotermiatasoa erilaisiin lääketieteellisiin indikaatioihin.

Toisen tyyppisten pakkausten toiminta perustuu pakkauksen sisällön (esimerkiksi geelin) alustavaan kertymiseen jääkaapissa. Tällaisilla pakkauksilla on suuri lämpökapasiteetti, mutta ne eivät voi tarjota välitöntä parantava vaikutus jäähdyttämättä niitä ensin useita tunteja pakastimessa. Tällaisten laitteiden suurin haittapuoli on kuitenkin lyhyt vaikutusaika - seuraus veden ja suolan välisen endotermisen reaktion ohimenevyydestä.

Reaktion pidentämiseksi käytetään seuraavia keinoja:

a) suolaosien peräkkäinen liuottaminen;

b) säätely veden ja suolan kosketuspinnan reaktion aikana;

c) suolojen käyttö rakeisessa muodossa liukoisilla tai huokoisilla raekuorilla.

Luku II . kokeellinen osa

1. . Laitteet.

Mittasylinterit, 100-150 ml lasikupit, lasitangot, tekniset vaa'at (200g,∆m\u003d 0,01 g), ulkoinen lämpömittari, huhmare ja survin, lämmityslaitteet.

Reagenssit: joukko suolojaNaCl, NaNO 3, KNO 3 , NH 4 Cl, CO( NH 2 ) 2, NH 4 EI 3, väkevä rikkihappo, hypoterminen pakkaus "Appolo", kuparilastut, fenolftaleiini, natriumhydroksidi, difenyyliamiini.

2.2. Hypotermisen pakkauksen "APPOLO" sisällön laadullisen koostumuksen ja sen tehokkuuden määrittäminen.

Liite 1

Jäähdytyspakkauksessa "APPOLO" ei ole merkitty kemiallinen koostumus Siksi pakkauksen sisällöstä tehtiin kvalitatiivinen analyysi.

Suolakationit määritettiin:

1. Ionien määrittäminen liekin värin perusteella ja kvalitatiiviset reaktiot: liekkiin laitettiin lasisauvoja, joissa oli tutkittavana olevan suolan liuos. Liekki ei muuttanut väriään, mikä tarkoittaa, että suolan koostumuksessa ei ole ioneja, jotka antavat liekille värin:Na + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ , jne. Kun suolaliuos oli vuorovaikutuksessa alkalin kanssa kuumentamisen aikana, märkä fenoliftaleiinipaperi sai kirkkaan karmiininpunaisen värin, mikä osoittaa ammoniumionin läsnäolon.

NH 4 + + vai niin - = NH 3 + H 2 O

2. Anionien määritysNIIN 4 2- , EI 3 - , PO 4 3- , Cl - , Br - , jne. laadukkaiden vastausten suhteen. Mitään näkyviä merkkejä reaktiosta sulfaatti- ja fosfaatti-ionien kanssa ei havaittu. Kun suolaliuokseen lisättiin kuparilastuja ja väkevää rikkihappoa, vapautui ruskeaa kaasua, jolla oli tunnusomainen haju, ja muodostui sininen liuos, joka osoittaa nitraatti-ionin läsnäolon. Kun difenyyliamiinisuolaa lisättiin liuokseen, ilmestyi tummansininen väri.

Tutkittava suola on ammoniumnitraatti.

4NO 3 - + 2H 2 NIIN 4 + Cu = Cu 2+ + 2 NO 2 + 2H 2 O+SO 4 2-

Lopullinen yhtälöt

NH 4 EI 3 + NaOH = NaNO 3 +NH 3 + H 2 O

2) 4NH 4 EI 3 + 2H 2 NIIN 4 + Cu = Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO 2 + 2H 2 O + 2(NH 4 ) 2 NIIN 4

APPOLO hypotermisessä pakkauksessa ensimmäinen säiliö sisälsi 64,15 g ammoniumnitraattia ja toinen 60 ml vettä.

Kun näitä komponentteja sekoitetaan, jäähdytysvaikutus vastaa lämpötilan laskua 22 astetta ˚C.

2. Erilaisten jäähdytysseoskoostumusten tehokkuuden tunnistaminen.

Jäähdytys: suola + vesi (Liite nro 2).

Teknisissä mitoissa määritettiin lasin massa, tarvittava aineen massa lisättiin lasiin sen massa huomioon ottaen. Rikkihappoliuos, jonka massaosuus oli 50,54 % (elektrolyyttihappo), mitattiin mittasylinterillä, kun se oli laskettu uudelleen. PainoH 2 NIIN 4 = 12,6 g, tiheys = 1,25 g/ml, liuoksen tilavuusH 2 NIIN 4 = 20 ml.

V= m/ W* p.

G ainetta sekoitettiin 100 g:aan vettä 18 °C:ssa.

Pöytä 1

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-1 8

NH 4 EI 3

107

-22

NH 4 EI 3

13

-8

Jäähdytys: vesi + suola + suola (Liite nro 3).

100 ml vettä lisättiin punnittuihin suolaannoksiin.

Taulukko numero 2

50gCO(NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

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

-20

Johtopäätös: ammoniumnitraatti antaa suurimman hypotermisen vaikutuksen veteen liuotettuna. Kun sekoitetaan useita suoloja, hypoterminen vaikutus tehostuu. Suolojen seokset antavat suuremman jäähdytysvaikutuksen, mutta suolan luonteella on merkitystä.

2.4 Jäähdytysvaikutuksen riippuvuus liuottimen aggregaatiotilasta.

Jäähdytys: suola + lumi (katso liite nro 4).

G suolaa sekoitettiin 100 grammaan lunta.

Taulukko 3

A, g

∆ T, °С

NaCl

36

-18

NaNO 3

75

-14

NH 4 Cl

30

-12

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-18

Johtopäätös: Urealla ja natriumkloridilla oli suurin hypoterminen vaikutus. Jään tai lumen käyttö lisää viilentävää vaikutusta.

2.5. Jäähdytysvaikutuksen riippuvuus liuenneen aineen pitoisuudesta.

Valmistettiin seos lumesta ja hienoksi jauhetusta tavallisesta suolasta tietyllä pitoisuudella. Saadun seoksen lämpötila mitattiin. Tiedot esitettiin taulukon muodossa.

Lumi-suolaseoksen lämpötilan riippuvuus sen koostumuksesta

Taulukko 4

Johtopäätös: mitä suurempi ruokasuolan pitoisuus seoksessa on, sitä suurempi on hypoterminen (jäähdytys) vaikutus. Maksimaalinen jäähtyminen -21°C:een saavutetaan valmistamalla seos, jossa on 3 osaa lunta ja 1 osa suolaa. Kun suolapitoisuus kasvaa edelleen, seoksen jäähtymistä ei tapahdu.

2.6. Paradoksi H 2 NIIN 4 (loppu) (Liite nro 5)

Väkevä rikkihappo antaa samalla voimakkaan hypertermisen vaikutuksen veteen liuotettunalumen kanssa se antaa hyvän jäähdytysvaikutuksen.

Ensimmäisessä tapauksessa hapon kidehilan tuhoutumisenergia on pienempi kuin hapon hydratoitumisenergia vedellä, joten reaktio on erittäin eksoterminen.

Toisessa tapauksessa jääkidehilan energia osoittautui suuremmiksi kuin rikkihapon hydratoitumisenergia vedellä, ts. Jään sulattamiseen kuluu enemmän lämpöä kuin vapautuu hapon ja veden yhdistelmästä.

H 2 NIIN 4 (loppu)+100g lunta

12,6

-12

H 2 NIIN 4 (loppu)+100 vettä

12,6

+12

Yleinen johtopäätös:

Suoritetut kokeet vahvistivat esittämämme hypoteesit: typpilannoitteet ja ruokasuola ovat halpoja ja varsin tehokkaita aineita jäähdytysseosten valmistukseen. Suurimman hypotermisen vaikutuksen antavat ammoniumnitraatti- ja ureasuolat, kun ne liuotetaan veteen.

Jäähdytysvaikutus riippuu suoraan seoksen suolapitoisuudesta ja liuottimen aggregaatiosta.

Suosituksia jäähdytysseosten valmistusmenetelmästä.

Johtopäätös.

Lopuksi haluaisin huomauttaa, että olin erittäin kiehtonut työstä "jäähdytysnesteseosten" ongelman parissa. Itselleni löysin vastauksia kysymyksiini, opin tiettyjen aineiden paradoksaalisista ominaisuuksista (rikkihappo). Opin, että jäähdytysseoksia käytetään erittäin laajasti ja eri toiminta-aloilla: arjesta suuriin teollisuuslaboratorioihin.

Niille, jotka haluavat valmistaa itsenäisesti jäähdytysseoksia, voidaan antaa pieniä suosituksia:

1. Sekoitusastia on eristettävä hyvin lämpöä johtamattomilla aineilla (muovi, polystyreeni), jotta keinokylmyys voidaan hyödyntää paremmin.

2. Sekoitus tulee tehdä mahdollisimman nopeasti.

3. Sekoitettujen aineiden on oltava hienojakoisessa tilassa, jotta niiden kosketusalue kasvaisi.

4. Luettelo käytetystä kirjallisuudesta.

A. I. Perevozchikov "Ongelmakokemus rikkihapon vuorovaikutuksesta veden kanssa", toim. "Kemia koulussa" nro 7, 2011.

2. Suolaanionien määritys





P Liite 2 Jäähdytys: suola + vesi


Seos NH 4 EI 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)

Käyttökohde nro 3 Jäähdytys: vesi + suola + suola



Käyttökohde nro 4 Jäähdytys: suola + lumi



NH 4 Cl + lumi NaCl + lunta




NaNO 3 + lunta

Liite nro 5

Jäähdytysnesteseokset

Jotkut kaasut ovat suhteellisia korkea lämpötila keitetään se
mahdollistaa niiden saamisen nestemäisessä muodossa jopa kotona
laboratoriot. Esimerkki on typpidioksidi (Tboil =
21,1°С), butaani (Тbp = -0,5°С) ja rikkidioksidi (Тbp = -10,0°С).
Kaasun nesteytyslaitoksen kaavio on melko yksinkertainen. Kaasu
vastaanottaa pulloon sopivalla reaktiolla tai otettu ilmapallosta.
Seuraavaksi kaasu kulkee U-putken läpi kuivausaineella (esim.
kalsiumkloridi) ja menee toiseen U-muotoiseen putkeen, joka lasketaan sisään
iso astia jäähdytysseoksella. Viimeisessä putkessa kaasu on osittain
tiivistyy.

1 - pullo kaasuntuotantoon, 2 - U-muotoinen
putki kuivaimella (yksinkertaisuuden vuoksi se voidaan jättää pois), 3 - jäähdytys
seos, 4 - U-muotoinen putki kaasun kondensaatiota varten.

Katsotaanpa ensin, kuinka jäähdytysseoksia valmistetaan.

On olemassa monia reseptejä erilaisille jäähdytysseoksille. kuitenkin
kemistillä on tapana käyttää vain muutamia niistä. Valittaessa
jäähdytysnesteseoksesta komponenttien saatavuus on erittäin tärkeää.
Saatavilla olevat seokset, joita käytetään usein laboratorioissa,
on lueteltu alla.

1. Sekoitus 3 tuntia lunta (tai jäämurskaa) ja 1 tunti kypsennystä
suolan avulla voit saavuttaa lämpötilan -21 ° C. Jos tarvitset korkeamman
lämpötila, jää/suolan suhteen muutos.

Jää-suolaseoksen lämpötilan riippuvuus sen koostumuksesta

2. Seos, jossa on 1,5 tuntia kuuden veden kalsiumkloridia CaCl 2 · 6H 2 O ja 1 tunti lunta, mahdollistaa -55 °C:n lämpötilan saavuttamisen.

3. Seos, jossa on 1 tunti ammoniumnitraattia ja 1 tunti lunta, laskee lämpötilat -20°C:een.

4. Lisää dietyylieetteriin, asetoniin, bensiiniin tai alkoholiin
kuivajää (kiinteä hiilidioksidi). Seoksen avulla voit saavuttaa lämpötilan
-78°С asti.

5. Seos lumesta (jäästä) ja
väkevää rikkihappoa, mutta tässä seoksessa on pääasiassa
historiallinen merkitys, koska rikkihaposta löytyy enemmän kuin
järkevä soveltaminen.

Alla kuvatuissa kokeissa käytettiin jää-suola-seosta
suhde 3 tuntia jäätä ja 1 tunti suolaa. Muoviin sekoitettuja komponentteja
lautaselle ja siirrä seos lasipurkkiin tai lasiin. sellaisille
kohteiden säde On parempi olla käyttämättä muovista valmistettuja astioita, ja vielä parempi
Styroksi a, koska nämä materiaalit ovat paljon vähemmän lämpöä johtavia kuin
lasi. Kuitenkin lasipurkissa tai lasissa kokemus näyttää
visuaalisesti enemmän.

Ulkonäöltään purkki, jossa on jää-suolajäähdytysseosta, näyttää melko hyvältä
yleensä: ikään kuin jääpalat kelluvat vedessä, mutta jos lasket seokseen
koeputkeen vedellä, vesi jäätyy noin minuutissa, jolloin voit
se on helppo tarkistaa irrottamalla koeputki ja kääntämällä se ylösalaisin.
Melko pian purkin ulkoseinät peittyvät huurteen peittoon - tämä
ilman kosteus tiivistyy ja jäätyy.