smjese za hlađenje. Dobivanje rashladnih smjesa iz plinova.  Dijelovi s navojem

Na temelju dobivenih podataka o koncentraciji moguće je izvesti najjeftinije, ekonomičnije, ekološki prihvatljive i prikladne smjese.

Što je kriomešavina? U znanstvenoj literaturi ova se riječ gotovo nikada ne nalazi. Koristi se izraz "mješavine za hlađenje".

Kao što naziv govori, radi se o mješavinama dizajniranim za proizvodnju umjetne hladnoće. Glavna, najpoznatija smjesa je NaCl + H2O, poznata kao hlađenje ledom i soli.

Postoje dvije vrste kriomeša (sol + voda i sol + kiselina).

Antifrizi (tekućine koje se ne smrzavaju) također se smatraju smjesama rashladnih tekućina. Koriste se u sustavima hlađenja motora.

Za postizanje prilično niskih temperatura ~ -60-70 C koristi se suhi led (kruti ugljični dioksid).

U svom radu razmatram samo četiri mješavine (sol + snijeg).

2) (NH4)2SO4+H2O

3) NaCl + H2O (led)

4) CaCl2*6H2O+H2O (led)

Mješavine poput soli + kiselina su opasne i daju temperature preniske za moje potrebe. Zato ih ne koristim.

Vidi se da je najučinkovitija smjesa smjesa br.4. Najbolja koncentracija za nju je 50%.

Od ostalih se razlikuje po odsutnosti vrijednosti pri koncentracijama od 50-70%, to je zbog prijelaza reakcije iz endotermne u egzotermnu kada koncentracija soli u smjesi dosegne više od 40%. Ovaj učinak se objašnjava prirodom reaktanata i fizičkim stanjem smjese tijekom njezine pripreme (snijeg se počinje aktivno topiti, a kada se dehidrirani kalcijev klorid pomiješa s vodom, reakcija je isključivo egzotermna), odnosno reakcijama apsorpcije. i oslobađanje topline teče paralelno, s prijelazom u egzotermni s povećanjem udjela soli.

Sustavi br. 1,2,3 rade gotovo paralelno s osi X. Ali tako se čini samo na ovom grafikonu. Samo cijena podjele temperaturne ljestvice = 5 (!) 0S.

Za ilustrativni primjer, sl. 2, ima vrijednost podjele temperaturne skale = 0,10C.

Riža. 2 Sustav NH4NO3+H2O(led)

Zapravo, 0,50C nije jako važno. Dakle, možemo pretpostaviti da graf ide gotovo ravnom linijom. Smatram da je 10% NH4NO3 najbolja koncentracija.

Otkrića

To možete vidjeti već 1550. godine. bio je prvi spomen "mješavina rashladnih tekućina". U ovom slučaju, o procesu hlađenja vode s kalijevim nitratom. Hladnjak je izumljen 1844. godine. Charles Smith Piazzi.

Primjena

Rashladne smjese koje sam pripremio mogu se koristiti u razne svrhe. Na primjer, uz pomoć NaCl + snijeg možete dobro ohladiti sok i proizvode. Naravno, ako nema mjesta u hladnjaku. Ova mješavina se može koristiti i za konzerviranje hrane, jer je ekološki prihvatljiva i bezopasna.

Za potpunije hlađenje do -400C koristi se mješavina CaCl2*6H2O+H2O. U svojim eksperimentima sam dosegao minimalnu temperaturu pri koncentraciji od 50%. Jednako je ~370S.

Nakon obavljenog posla mogu zaključiti da iako je CaCl2 * 6H20 + H2O dobra smjesa - daje prilično nisku temperaturu (~ -370C), mišljenja sam da je najprikladnija, ekološki najprikladnija smjesa NaCl + snijeg 30 %.

Nakon obavljenog posla mogu zaključiti da iako je CaCl2 * 6H20 + H2O dobra smjesa - daje prilično nisku temperaturu (~ -370C), mišljenja sam da je najprikladnija, ekološki najprikladnija smjesa NaCl + snijeg.

Praktični zaključak iz mog rada može se izvući na sljedeći način.

Uz pomoć ovih smjesa moguće je odrediti kvalitativni sastav proizvoda. Na primjer maslac, kiselo vrhnje, mlijeko, benzin. To se radi po principu posuda u posudi. Gotova kriomješavina se ulije u veću posudu, u nju se stavi manja posuda sa željenim sastojkom. Nakon toga se jedan senzor termistora stavlja u smjesu, drugi u posudu s proizvodom. Provodi se niz mjerenja. Iz krivulja hlađenja različitih komponenti proizvoda možete saznati količinu određene tvari u ispitnoj tekućini.

Za ovaj jednostavan hack, sve što trebate su led i sol.

Mjere opreza

Kako biste izbjegli toplinske opekline, s rashladnim smjesama radite u zaštitnim rukavicama i u odjeći s dugim rukavima.

Reagensi i oprema:

• led (750 g);
• kuhinjska sol (natrijev klorid, 250 g);
• staklene posude (2 kom);
• boca za piće.

Korak po korak upute

U velikoj čaši pomiješajte led i sol u omjeru 3:1. Smjesa rashladnog sredstva je spremna. Sada stavljamo piće u smjesu za hlađenje. Piće je bilo sobna temperatura, a sada do -2 °C! Sada je spreman za korištenje!

Objašnjenje procesa

Mješavine rashladne tekućine sastoje se od dvije ili više krutih tvari (ili krutih tvari i tekućina). Miješanjem "oduzimaju" toplinu i snižavaju temperaturu izvana. Procesi u kojima se toplina apsorbira iz okoline nazivaju se endotermni. Rashladna mješavina leda i kuhinjske soli u omjeru 3:1 može dati temperaturu od -21 °C. Da biste pojačali učinak, možete promijeniti omjer soli i leda ili posude pokriti ledom ili snijegom, a zatim ih posuti solju. Mješavina leda i klorida može smanjiti temperaturu na -55°C. Čvrsti ugljični dioksid () pomiješan s dietil eterom ili acetonom ima temperaturu od -78 °C. Na bazi takvih soli i tekućina pripremaju se rashladne smjese, a koriste se i u borbi protiv leda.

1. Hlađenje prehrambeni proizvodi.
Ulijte malo suhog leda u termos ili posudu s dvostrukim stijenkama, na vrh stavite obični led, a zatim stavite hranu ili piće. Bolje je ne dopustiti izravan kontakt suhog leda s hranom, jer. temperatura suhog leda -78,33°C. Na ovaj način proizvodi se mogu čuvati 5 do 7 dana.

2. Zamrzavanje hrane.
Na hranu treba staviti suhi led. Omatanje suhog leda u papir produžit će vrijeme isparavanja.

3. Stvaranje magle.

Ulijte vruću vodu u veliku metalnu šalicu, a zatim dodajte granule suhog leda. Stvorit će se gusta gusta magla, koja će se širiti po tlu. Tako se stvara magla na estradnim pozornicama i u noćnim klubovima. Bolje je ovaj postupak obaviti u prozračenom prostoru. Na isti način možete stvoriti maglu u bazenu ili jacuzziju.

Video: Alkohol s ledom

4. Hlađenje i zamrzavanje.
Kapacitet smrzavanja suhog leda je 15 puta veći od vodenog leda, a vrijeme isparavanja suhog leda može biti 5 puta veće od otopljenog vodenog leda. Mješavina suhog leda i vodenog leda može se koristiti za hlađenje hrane, piva i pivskih bačvi. Korištenje samo suhog leda može zamrznuti pivo ili oštetiti bačve.

5. Odvraćanje komaraca od potencijalnih žrtava.
Suhi led privlači komarce. Ako stavite malo suhog leda na stranu gdje se nalazite, oni će se koncentrirati oko njega.

6. Raspjevani metal.
Kada metal dođe u izravan kontakt sa suhim ledom, metal počinje ispuštati glasan reski zvuk. Ovaj eksperiment se može izvesti stavljanjem metalne žlice u suhi led. Možete uliti malo vode u žlicu kako biste promatrali proces smrzavanja. Budite oprezni, jer će produljeni kontakt žlicu toliko ohladiti da može oštetiti kožu pri izravnom kontaktu.

7. Magloviti mjehurići.
Kada se otopina sapuna doda mješavini vode i suhog leda, nastaju mjehurići ispunjeni gustom maglom.

8. Pucao.
Ako u kutiju od plastične folije sipate malo suhog leda, zatvorite je poklopcem i pričekajte neko vrijeme, poklopac može pucati nekoliko metara. Slično, možete lansirati rakete s vodom, ali za to su potrebni posebni uređaji.

9. Napuhavanje gumenog balona ili balona.
Možete staviti malo suhog leda u kuglicu, dobro je zatvoriti i baciti u bazen ili bilo koju vodu. U početku će lopta potonuti, ali kako se napuni plinom, izdići će se na površinu i eksplodirati.

10. Zvučna leća.
Balon napunjen ugljičnim dioksidom može djelovati kao zvučna leća. To je zato što zvuk putuje sporije u ugljičnom dioksidu nego u zraku, baš kao što svjetlost putuje sporije kroz staklo nego kroz zrak ili vakuum. Možete dobiti balon napunjen ugljičnim dioksidom. stavite malo suhog leda u to. Balon napunjen ugljičnim dioksidom držite na udaljenosti od oko 30 cm od uha – zvukove koji prolaze kroz njega treba pojačati.

11. Karbonizacija pića.
Ulijte piti vodu u čašu i tamo dodajte granule suhog leda, nakon što led ispari, vodu treba malo karbonizirati.

12. Uklanjanje podnih pločica.
Keramičke pločice možete ukloniti s poda tako da na njegovu površinu ulijete malo suhog leda. Pločica se lakše uklanja zbog hlađenja i kompresije. Ovaj postupak može potrajati dugo za uklanjanje velikog broja pločica, ali da biste uklonili 1-2 pločice, vrlo je zgodan.

13. Deratizacija.
Uspite li granulirani suhi led u jazbinu glodavaca, nakon nekog vremena ugljični dioksid će istisnuti kisik iz njega, zaustavljajući ulazak zraka u rupu. prsa glodavaca. Da biste postigli puni učinak, morate paziti da rupa nije prošla.

Općinska proračunska obrazovna ustanova

"Srednja škola br.11"

Znanstveno društvo studenata

Istraživački rad

"Mješavine za hlađenje"

Završeni radovi:

Učenik 9. razreda

MBOU "Srednja škola br. 11"

Baranova Yana

Znanstveni savjetnik:

Ovčinnikova Olga Mihajlovna

Balakhna

2013

SADRŽAJ

Uvod………………………………………………………………………. Poglavlje 3ja. Pregled literature o temi………………………………………………. 51.1.Što su rashladne smjese…………………………………… ..…. 5

1.2. Povijest otkrića rashladnih smjesa ...……………………….…..…5

1.3 Klasifikacija kriomešavina….……………………………………...…. 6

1.4.Teorijsko utemeljenje hipotermalnog učinka rashladnih smjesa…..…………………………………………………………………….… 8

1.5. Primjena kriomešavina u industriji i svakodnevnom životu...…………….… .9

PoglavljeII. Eksperimentalni dio………………………………………………….… 12

2.1. Oprema…………………………………………………………………….…… 12

2.2. Određivanje kvalitativnog sastava sadržaja hipotermalnog pakiranja "APPOLO" i njegove učinkovitosti………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.3 Detekcijaučinkovitost različitih sastava rashladnih smjesa……………………………………………………………………….13

2.4. Ovisnost učinka hlađenja o agregacijskom stanju otapala ………….…………………………………………………….….….14

2.5. Ovisnost učinka hlađenja o koncentraciji otopljene tvari………………………………………………………………………….….14

2.6. „Paradoks“ koncentrirane sumporne kiseline…………….……….. 15

3. Zaključak…………………………………………………………………………… 16

4. Popis korištene literature ……………………………………… 17

5. Prijave………………………………………………………………………………..18

Uvod.

Relevantnost rada.

U svakodnevnom životu često se susrećemo s pojavama koje nam izazivaju mnoga pitanja.

Zašto se neka dušična gnojiva koja se koriste za ishranu biljaka otapaju?

Zašto je stajati na slanoj kaši (mješavina snijega i soli) hladnije nego samo stajati na snijegu?

Zašto dolazi do hlađenja pri korištenju hipotermične vrećice iz kutije prve pomoći?

Zašto koncentrirana sumporna kiselina, pomiješana sa snijegom, daje snažan učinak hlađenja, a otopljena u vodi snažno zagrijavanje?

Želja za pronalaženjem odgovora na ova pitanja postala je temelj našeg istraživanja.Odlučio sam proučiti mehanizam toplinskih procesa i identificirati najpristupačnije, učinkovite formulacije smjese za hlađenje.

Cilj:

Proučiti i analizirati informacije o rashladnim smjesama i eksperimentalno identificirati najjednostavniji i najučinkovitiji sastav hladnih smjesa.

Radni zadaci:

Prikupiti i analizirati literaturu o rashladnim smjesama.

Empirijski odredite sastav hipotermalnog pakiranja vode i soli "APPOLO".

Eksperimentalno identificirati najučinkovitije sastave hladnih smjesa od tvari koje se koriste u svakodnevnom životu.

Predmet proučavanja. Soli se koriste kao dušično gnojivo.

Predmet studija. Učinkovitost sastava rashladnih smjesa, ovisnost hipotermijskog učinka o sadržaju soli u smjesama i stanju agregacije otapala.

Hipoteza:

Postoje učinkoviti i jednostavni rashladni spojevi pripremljeni na bazi dušičnih gnojiva i kuhinjske soli.

Učinak hlađenja ovisi o stanju agregacije otapala i koncentraciji otopljene tvari.

Metode istraživanja:

Metoda aktualizacije – sastoji se u određivanju vrijednosti pojedinog studija;

traži

Metoda praktičnog istraživanja;

Metoda analize i generalizacije

POGLAVLJE 1. Pregled literature na tu temu

1. Što su rashladne smjese (kriomiksi).

Cryomix je neologizamgrčkikryos- led).Stoga je u znanstvenoj literaturi ova riječ prilično rijetka. Češće se ova riječ zamjenjuje izrazom "smjesa za hlađenje". tosustava od dvije ili više čvrstih ili čvrstih i tekućih tvari, kada se miješaju, temperatura smjese se smanjuje zbog apsorpcije topline tijekom taljenja ili otapanja komponenti sustava.

Različite soli, kiseline, voda, led (snijeg) koriste se kao komponente rashladnih smjesa do nižih temperatura do -50°C.Za snižavanje temperatura na -80°C koriste se rashladne smjese suhog leda (kruti ugljični dioksid) i nekih organskih tvari (alkoholi, aceton, eter).Rashladne tekućine također se široko koriste u industriji. Najčešća rashladna tekućina je voda. Najrasprostranjenije rashladne tekućine na bazi polihidričnog alkohola - etilen glikol.

Za postizanje najniže temperature, tvari uključene u rashladne smjese uzimaju se u količinama koje odgovaraju točki kriohidratacije.Kriohidratna točka je temperatura na kojoj se otopina određene tvari smrzava, drugim riječima, to je najniža temperatura koju možete dobiti miješanjem komponenti određene mase.

Postoji puno smjesa za hlađenje, budući da općenito bilo koje kemijska reakcija(uključujući otapanje), koje se odvija uz apsorpciju topline, može poslužiti za hlađenje. Korištenje jedne ili druge rashladne smjese ovisi o tome što je pri ruci i o željenom sniženju temperature.

1.2. Povijest otkrića i stvaranja rashladnih smjesa (krio smjesa).

Otapanje kao sredstvo za dobivanje umjetne hladnoće koristi se dugo vremena; na primjer, Rimljani su koristili otapanje kalijevog nitrata u vodi za hlađenje vina. Istu metodu hlađenja ponovno je primijenio i fizičarVlahavillafrancau Rimu 1550. Spominje se jače zahlađenjelatinusTancredusu Napulju 1607.; uzeo je mješavinu snijega sa salitrom; Konačno, mješavinu zdrobljenog leda i kuhinjske soli spominje Santorio 1626. Istu mješavinu koristili su za zamrzavanje tekućine, kao i mrtve, ljudi zvani Estonci. Efekti hlađenja korišteni su u srednjem vijeku za izradu sladoleda. Bačva snijega i soli korištena je kao zamrzivač.

Već početkom 17. stoljeća izvedene su prve formule za rashladne smjese.

1665. godine obilježava se kao godina kada je Robert Boyle objavio djelo koje sadrži teorijske temelje za dobivanje hladnoće.A već 1686. godMariotte je eksperimentalno potvrdio Boyleove teorije.

1685. godine - Philip Lahir je primio vodeni led u posudi napunjenoj amonijakom izvana.
Godine 1810 Leslie je izgradio prvu tvornicu umjetnog leda poznatu povijesti.

Ubrzo (1834.) Peltier je otkrio princip koji je označio početak razvoja termoelektričnih rashladnih strojeva.

Godine 1844Charles Smith Piazzikonačno izumio hladnjak.

1870. godine - Peter Vander Wade dobio je američki patent za termostatski rashladni sustav.

Godine 1879 Carl von Linde dobio je patent za prvi mehanički hladnjak na svijetu.

Danas se rashladne smjese koriste u kućanstvima, laboratorijima i općenito gdje nije potrebno jako i dugotrajno hlađenje. Za potonje i za tvorničke potrebe, znanost i ekonomska računica stvorili su moćnija sredstva umjetnog hlađenja.

Glavni izumitelji "kriomiksa" smatraju se:

Robert Boyle

 odnos između tlaka, volumena i temperature

 teorijske osnove za dobivanje hladno

William Cullen

 pravljenje leda pomoću vakuuma

 stvaranje stroja za kompresiju pare

Mihail Vasiljevič Lomonosov

 stvaranjeteorija prirodne ventilacije

nern

 upod vakuumom, voda se smrzava ako se vodena para ukloni (paru je apsorbirala sumporna kiselina)

1.3. Klasifikacija rashladnih smjesa.

1.Hlađenje mješavine vode (ili snijega) i soli

2.Hlađenje mješavine vode i dvije soli

3. Rashladne smjese kiselina i snijega

4. Hlađenje smjesa soli s kiselinama

5. Rashladne smjese nekih organskih tvari s čvrstim ugljičnim dioksidom

6. Otopine protiv smrzavanja

Hlađenje mješavine vode (ili snijega) i soli

Hlađenje mješavine vode i dvije soli

Rashladne mješavine kiselina i snijega

Hlađenje smjesa od soli s kiselinama

HCl (2:1)

Na 2 TAKO 4

NH 4 Cl

KNO 3

HCl(kraj)

Na 2 TAKO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 TAKO 4

HNO 3 (2:1)

Na 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 TAKO 4

NH 4 NE 3

H 2 TAKO 4 (1:1)

Na 2 TAKO 4

Mješavine rashladne tekućine s krutim ugljičnim dioksidom

1.4. Teorijska obrazloženja hipotermalnog učinka rashladnih smjesa.

Zanimljiv je obrazac u svojstvima smjesa: talište smjese nekoliko tvari niže je od tališta svake od čistih tvari zasebno. Točka topljenja čiste vode (u obliku leda ili snijega) 0 0 C. Ako se u led doda primjesa kuhinjske soli, tada se led počinje topiti na nižim temperaturama ispod nule. Temperatura topljenja ovisi o omjeru leda i soli, brzini miješanja, pa čak i stupnju drobljenja leda.Led je, kao i svako tijelo, kruto ili tekuće, sustav molekula koji imaju oscilatorna gibanja (toplinska) i istovremeno se međusobno privlače; sve dok ovaj sustav ostaje u jednom od stanja pokretne ravnoteže, fizičko (i kemijsko) stanje tijela ostaje nepromijenjeno. Kada čestice leda i soli dođu u dodir, dolazi do kemijske interakcije, međusobna privlačnost između čestica leda slabi, led se topi; dok se toplina apsorbira. Istodobno, interakcija soli s vodom (hidratacija) popraćena je oslobađanjem topline. Konačni rezultat je određen razlikom između količine topline apsorbirane tijekom topljenja leda i topline kombinacije soli s vodom. Budući da u ovom slučaju prvi premašuje drugi, smjesa se ohladi. Posuda u kojoj se odvija miješanje, naravno, mora biti dobro izolirana neprovodnicima topline kako bi se umjetna hladnoća što bolje iskoristila, a samo miješanje se provodi što je brže moguće; za to se sve krute tvari, poput leda, soli, moraju dobro zdrobiti. Gornje objašnjenje fenomena hlađenja primjenjivo je i na otapanje soli u vodi, s jedinom razlikom što kod otapanja mnogih soli kemijska interakcija između otapala i otopljene tvari nije tako jasno izražena. Kada se nekoliko soli pomiješa s vodom ili snijegom, mogu nastati složenije pojave, kao što je dvostruka razgradnja soli itd.

Općenito, toplinski učinak otapanja je zbroj toplinskih učinaka dva stupnja:

uništavanje kristalne rešetke, koje se odvija uz trošenje energije

stvaranje hidrata, što je popraćeno oslobađanjem energije

Predznak toplinskog učinka otapanja bit će određen omjerom energija ovih stupnjeva.

1.5. Primjena kriomešavine u industriji i svakodnevnom životu.

Danas se rashladne smjese koriste u kućanstvima, laboratorijima i općenito gdje nije potrebno jako i dugotrajno hlađenje. Za potonje i za industrijske svrhe, znanost i ekonomski proračun stvorili su moćnija sredstva umjetnog hlađenja. Mogu se odrediti glavna područja primjene kriomešavina u svakodnevnom životu, medicini i laboratoriju:

1) brzo hlađenje pića ili proizvoda;

2) čuvanje proizvoda za kratko vrijeme u nedostatku hladnjaka u toploj sezoni;

3) u laboratoriju - destilacija tekućina ili plinova niskog vrenja;

4) odvajanje 2 tekućine koje se ne miješaju, od kojih jedna ima nisku točku smrzavanja (benzen-voda).

Tekuće mješavine (tekućine)

 Zimi se koriste antifrizi koji se ne smrzavaju na temperaturama do -40 ° C.

 Rashladne tekućine s niskim stepenom smrzavanja dizajnirane su za korištenje u sustavima hlađenja motora.

Tekućine za podmazivanje.

Obrada metala

 Glodanje (uklanjanje topline iz reznih alata)

 Dijelovi s navojem

 Valjanje lima

čvrste smjese

Sublimacija suhog leda (kruti ugljični dioksid) naširoko se koristi za hlađenje i zamrzavanje prehrambenih proizvoda, kao i njihovo skladištenje i transport u smrznutom stanju.

• Smrzavanje pare žive (metanol + čvrsti ugljični dioksid)

Ledenjaci, koji osiguravaju temperature blizu nule, koriste se u poljoprivredi, a dijelom u trgovini i mliječnoj industriji, uglavnom za skladištenje kvarljivih proizvoda.

U medicini

Lokalna hipotermija je terapijski učinak na ograničena područja tijela hladnih čimbenika koji smanjuju temperaturu tkiva ne ispod granica njihove kriogene otpornosti (5-10 ° C).

Trenutne rashladne tekućine sadrže anorgansku sol i vodu odvojene pregradom. Kada se pregrada razbije, sol se otapa u vodi s endotermnim učinkom. U industriji se takvi paketi proizvode pod markom Snezhok, Apollo, Mirali itd. Postoje dvije glavne vrste terapijskih paketa za hlađenje tjelesnih tkiva. Prvi se temelje na korištenju endotermne reakcije koja se javlja kada se određene soli otapaju u vodi. Ovi paketi su prikladni za upotrebu u terenski uvjeti, jer ne zahtijevaju privlačenje hladnoće izvana. Ali s malim toplinskim kapacitetom, jednostupanjski paketi nisu učinkoviti u vrućim klimama i ne mogu osigurati optimalnu razinu hipotermije za različite medicinske indikacije.

Djelovanje pakiranja druge vrste temelji se na prethodnom nakupljanju hladnoće od strane sadržaja pakiranja (na primjer, gela) u hladnjaku. Takvi paketi imaju veliki toplinski kapacitet, ali ne mogu osigurati trenutni ljekoviti učinak bez prethodnog hlađenja nekoliko sati u zamrzivaču. No, glavni nedostatak takvih uređaja je kratkotrajnost djelovanja – posljedica prolaznosti endotermne reakcije između vode i soli.

Za produljenje reakcije koriste se sljedeća sredstva:

a) uzastopno otapanje dijelova soli;

b) regulacija tijekom reakcije dodirne površine vode i soli;

c) upotreba soli u zrnati oblik s topivim ili poroznim granulama.

Poglavlje II . eksperimentalni dio

1. . Oprema.

Mjerni cilindri, staklene čaše od 100-150 ml, staklene šipke, tehničke vage (200 g,∆m\u003d 0,01 g), vanjski termometar, mort i tučak, uređaji za grijanje.

Reagensi: skup soliNaCl, NaNO 3, KNO 3 , NH 4 Cl, CO( NH 2 ) 2, NH 4 NE 3, koncentrirana sumporna kiselina, hipotermični paket "Appolo", bakrene strugotine, fenolftalein, natrijev hidroksid, difenilamin.

2.2. Određivanje kvalitativnog sastava sadržaja hipotermalnog pakiranja "APPOLO" i njegove učinkovitosti.

Prilog 1

Na rashladnom paketu "APPOLO" nije naznačeno kemijski sastav, stoga je provedena kvalitativna analiza sadržaja pakiranja.

Određeni su kationi soli:

1. Određivanje iona prema boji plamena i kvalitativne reakcije: u plamen su uvedene staklene šipke s otopinom ispitivane soli. Plamen nije promijenio boju, što znači da u sastavu soli nema iona koji daju boju plamenu:Na + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , ca 2+ , itd. Tijekom interakcije otopine soli s lužinom tijekom zagrijavanja, vlažni fenolftaleinski papir dobio je svijetlo grimizna boja, što ukazuje na prisutnost amonijevog iona.

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

2. Određivanje anionaTAKO 4 2- , NE 3 - , PO 4 3- , Cl - , Br - , itd. u smislu kvalitetnih odgovora. Nisu uočeni vidljivi znakovi reakcije sa sulfatnim i fosfatnim ionima. Kada se u otopinu soli dodaju bakrene strugotine i koncentrirana sumporna kiselina, oslobađa se smeđi plin karakterističnog mirisa i nastaje plava otopina, što ukazuje na prisutnost nitratnog iona. Kada se otopini doda difenilaminska sol, pojavila se tamnoplava boja.

Sol koja se proučava je amonijev nitrat.

4NE 3 - + 2H 2 TAKO 4 + Cu = Cu 2+ + 2NE 2 + 2H 2 O+SO 4 2-

Završno jednadžbe

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

2) 4NH 4 NE 3 + 2H 2 TAKO 4 + Cu = Cu(BR 3 ) 2 + 2NE 2 + 2H 2 O + 2 (NH 4 ) 2 TAKO 4

U hipotermalnom pakiranju APPOLO prvi spremnik sadržavao je 64,15 g amonijevog nitrata, a drugi spremnik 60 ml vode.

Prilikom miješanja ovih komponenti, učinak hlađenja odgovara smanjenju temperature za 22 stupnja ˚C.

2. Identifikacija učinkovitosti različitih sastava rashladnih smjesa.

Hlađenje: sol + voda (Prilog br. 2).

Na tehničkim ljestvicama određena je masa stakla, dodana je potrebna masa tvari u staklo, uzimajući u obzir njegovu masu. Otopina sumporne kiseline s masenim udjelom od 50,54% (elektrolitička kiselina) izmjerena je graduiranim cilindrom, uz prethodno ponovno izračunavanje. TežinaH 2 TAKO 4 = 12,6 g, gustoća = 1,25 g/ml, volumen otopineH 2 TAKO 4 = 20 ml.

V= m/ W* str.

Jedan g tvari pomiješa se sa 100 g vode na 18°C.

Stol 1

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-1 8

NH 4 NE 3

107

-22

NH 4 NE 3

13

-8

Hlađenje: voda + sol + sol (Prilog br. 3).

Izvaganim obrocima soli dodano je 100 ml vode.

Tablica broj 2

50gCO(NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

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

-20

Zaključak: amonijev nitrat daje najveći hipotermički učinak kada se otopi u vodi. Kod miješanja nekoliko soli pojačava se hipotermični učinak. Mješavine soli daju veći učinak hlađenja, ali priroda soli igra ulogu.

2.4 Ovisnost učinka hlađenja o agregacijskom stanju otapala.

Hlađenje: sol + snijeg (vidi Dodatak br. 4).

G soli je pomiješan sa 100 g snijega.

Tablica br. 3

A, g

∆ T, °S

NaCl

36

-18

NaNO 3

75

-14

NH 4 Cl

30

-12

CO(NH 2 ) 2

(urea)

50

-18

Zaključak: Najveći hipotermički učinak pokazali su urea i natrijev klorid. Korištenje leda ili snijega daje pojačan učinak hlađenja.

2.5. Ovisnost učinka hlađenja o koncentraciji otopljene tvari.

Pripremljena je mješavina snijega i sitno mljevene kuhinjske soli određene koncentracije. Izmjerena je temperatura dobivene smjese. Podaci su prikazani u obliku tablice.

Ovisnost temperature smjese snijega i soli o njenom sastavu

Tablica br.4

Zaključak: što je veći sadržaj kuhinjske soli u smjesi, to je veći i hipotermični (hlađeni) učinak. Maksimalno hlađenje do -21°C postiže se pripremom mješavine od 3 dijela snijega i 1 dijela soli. S daljnjim povećanjem koncentracije soli ne dolazi do hlađenja smjese.

2.6. Paradoks H 2 TAKO 4 (kraj) (Prilog br. 5)

Koncentrirana sumporna kiselina istovremeno daje snažan hipertermički učinak kada je otopljena u vodisa snijegom daje dobar učinak hlađenja.

U prvom slučaju energija razaranja kristalne rešetke kiseline manja je od energije hidratacije kiseline vodom, pa je reakcija izrazito egzotermna.

U drugom slučaju ispostavilo se da je energija kristalne rešetke leda veća od energije hidratacije sumporne kiseline vodom, t.j. Za otapanje leda koristi se više topline nego što se oslobađa kombinacijom kiseline i vode.

H 2 TAKO 4 (kraj)+100 g snijega

12,6

-12

H 2 TAKO 4 (kraj)+100 vode

12,6

+12

opći zaključak:

Provedeni pokusi potvrdili su hipoteze koje smo iznijeli: dušična gnojiva i kuhinjska sol su jeftine i prilično učinkovite tvari za pripremu rashladnih smjesa. Najveći hipotermički učinak daju soli amonijevog nitrata i uree kada su otopljene u vodi.

Učinak hlađenja izravno ovisi o sadržaju soli u smjesi i stanju agregacije otapala.

Preporuke o načinu pripreme rashladnih smjesa.

Zaključak.

Zaključno, želio bih napomenuti da sam bio jako fasciniran radom na problemu "mješavina rashladnih tekućina". Za sebe sam pronašao odgovore na svoja pitanja, naučio o paradoksalnim svojstvima određenih tvari (sumporna kiselina). Saznao sam da se rashladne smjese koriste vrlo široko iu raznim područjima djelovanja: od svakodnevnog života do velikih industrijskih laboratorija.

Za one koji žele samostalno pripremati rashladne smjese, mogu se dati male preporuke:

1. Posuda za miješanje mora biti dobro izolirana neprovodnicima topline (plastika, polistiren) kako bi se u potpunosti iskoristila umjetna hladnoća.

2. Miješanje treba obaviti što je brže moguće.

3. Pomiješane tvari moraju biti u fino usitnjenom stanju kako bi se povećala površina njihovog dodira.

4. Popis korištene literature.

A. I. Perevozchikov “Iskustvo problema interakcije sumporne kiseline s vodom”, ur. „Kemija u školi“ broj 7, 2011.

2. Određivanje aniona soli





P Dodatak 2 Hlađenje: sol + voda


Smjesa NH 4 NE 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)

Primjena br. 3 Hlađenje: voda + sol + sol



Primjena br. 4 Hlađenje: sol + snijeg



NH 4 Cl + snijeg NaCl +snijeg




NaNO 3 +snijeg

Dodatak br.5

Mješavine rashladne tekućine

Neki plinovi su relativno visoka temperatura prokuhati to
omogućuje dobivanje u tekućem obliku čak i kod kuće
laboratorije. Primjer je dušikov dioksid (Tboil =
21,1°S), butan (Tbp = -0,5°S) i sumporov dioksid (Tbp = -10,0°S).
Shematski dijagram postrojenja za ukapljivanje plina prilično je jednostavan. Plin
primiti u tikvicu pomoću odgovarajuće reakcije ili uzeti iz balona.
Zatim, plin prolazi kroz U-cijev sa sredstvom za sušenje (npr.
kalcijev klorid) i ulazi u drugu cijev u obliku slova U, spuštenu u
velika posuda s rashladnom smjesom. U posljednjoj cijevi plin je djelomično
kondenzira.

1 - tikvica za proizvodnju plina, 2 - u obliku slova U
cijev sa sušilicom (radi jednostavnosti može se izostaviti), 3 - hlađenje
smjesa, 4 - cijev u obliku slova U za kondenzaciju plina.

Prvo, pogledajmo kako pripremiti smjese za hlađenje.

Postoji mnogo recepata za razne rashladne smjese. Međutim
kemičari obično koriste samo nekoliko njih. Prilikom odabira
mješavine rashladne tekućine, dostupnost komponenti je od velike važnosti.
Najdostupnije smjese, koje se često koriste u laboratoriju,
navedene su u nastavku.

1. Mješavina od 3 sata snijega (ili smrvljenog leda) i 1 sat kuhanja
sol omogućuje postizanje temperature od -21 ° C. Ako trebate viši
temperatura, promjena omjera led/sol.

Ovisnost temperature smjese leda i soli o njezinom sastavu

2. Mješavina od 1,5 sata šestovodnog kalcijevog klorida CaCl 2 ·6H 2 O s 1 satom snijega omogućuje postizanje temperature od -55°C.

3. Mješavina od 1 sata amonijevog nitrata i 1 sata snijega daje temperature do -20°C.

4. Dodajte u dietil eter, aceton, benzin ili alkohol
suhi led (čvrsti ugljični dioksid). Smjesa vam omogućuje postizanje temperature
do -78°S.

5. Mješavina snijega (led) i
koncentriranu sumpornu kiselinu, ali ova smjesa ima pretežno
povijesnog značaja, budući da se za sumpornu kiselinu može naći više od
racionalna primjena.

U dolje opisanim pokusima korištena je mješavina leda i soli
omjer 3 sata leda i 1 sat soli. Komponente pomiješane u plastiku
tepsiju i smjesu prebacite u staklenu teglu ili staklo. Za takve
snop mete Bolje je ne koristiti posude od plastike, a još bolje od
Stiropor a, budući da su ti materijali mnogo manje toplinski vodljivi od
staklo. Međutim, u staklenoj posudi ili čaši doživljaj će izgledati
više vizualno.

Po izgledu, staklenka s mješavinom leda i soli za hlađenje izgleda prilično
obično: kao da komadići leda plutaju u vodi, međutim, ako spustite u smjesu
epruvete s vodom, voda će se smrznuti za otprilike minutu, u kojoj možete
lako je provjeriti uklanjanjem epruvete i okretanjem naopako.
Uskoro će vanjske stijenke staklenke biti prekrivene mrazom - ovo
vlaga iz zraka se kondenzira i smrzava.