mieszaniny chłodzące. Otrzymywanie mieszanin chłodzących z gazów.  Części do gwintowania

Na podstawie uzyskanych danych o stężeniu możliwe jest uzyskanie najtańszych, ekonomicznych, przyjaznych dla środowiska i wygodnych mieszanek.

Co to jest kriomikstura? W literaturze naukowej to słowo prawie nigdy nie występuje. Stosowane jest określenie „mieszaniny chłodzące”.

Jak sama nazwa wskazuje, są to mieszanki przeznaczone do wytwarzania sztucznego przeziębienia. Główną, najbardziej znaną mieszaniną jest NaCl + H2O, znana jako chłodzenie lodowo-solne.

Istnieją dwa rodzaje kriosiatek (sól + woda i sól + kwas).

Za mieszanki chłodziw uważa się również płyny zapobiegające zamarzaniu (ciecze niezamarzające). Stosowane są w układach chłodzenia silnika.

Aby osiągnąć dość niskie temperatury ~ -60-70 C, stosuje się suchy lód (stały dwutlenek węgla).

W swojej pracy rozważam tylko cztery mieszanki (sól + śnieg).

2) (NH4)2SO4+H2O

3) NaCl + H2O (lód)

4) CaCl2*6H2O+H2O (lód)

Mieszaniny typu sól + kwas są niebezpieczne i dają zbyt niskie dla moich celów temperatury. Dlatego ich nie używam.

Widać, że najskuteczniejszą mieszanką jest mieszanka nr 4. Najlepsze dla niej stężenie to 50%.

Różni się od reszty brakiem wartości przy stężeniach 50-70%, wynika to z przejścia reakcji z endotermicznej do egzotermicznej, gdy stężenie soli w mieszaninie przekracza 40%. Efekt ten tłumaczy się charakterem reagentów i stanem fizycznym mieszaniny podczas jej przygotowania (śnieg zaczyna się aktywnie topić, a po zmieszaniu odwodnionego chlorku wapnia z wodą reakcja jest wyłącznie egzotermiczna), odpowiednio reakcje absorpcji a wydzielanie ciepła przebiega równolegle, przechodząc w stan egzotermiczny wraz ze wzrostem zawartości soli.

Układy nr 1,2,3 biegną prawie równolegle do osi X. Ale na tym wykresie tylko tak się wydaje. Tylko cena podziału skali temperatury = 5 (!) 0С.

Jako ilustracyjny przykład, ryc. 2, ma wartość podziału skali temperatury = 0,10C.

Ryż. 2 System NH4NO3+H2O(lód)

W rzeczywistości 0,50C nie jest bardzo ważne. Możemy więc założyć, że wykres przebiega prawie w linii prostej. Za najlepsze stężenie uważam 10% NH4NO3.

Odkrycia

Widać to już w 1550 roku. była pierwsza wzmianka o „mieszankach chłodziwa”. W tym przypadku o procesie chłodzenia wody azotanem potasu. Lodówka została wynaleziona w 1844 roku. Karola Smitha Piazziego.

Aplikacja

Przygotowane przeze mnie mieszanki chłodzące mogą być używane do różnych celów. Na przykład za pomocą NaCl + śnieg można dobrze schłodzić sok i produkty. Oczywiście, jeśli nie ma miejsca w lodówce. Ta mieszanka może być również używana do konserwacji żywności, ponieważ jest przyjazna dla środowiska i nieszkodliwa.

W celu pełniejszego schłodzenia do -400C stosuje się mieszaninę CaCl2*6H2O+H2O. W moich eksperymentach osiągnąłem minimalną temperaturę przy stężeniu 50%. Jest równy ~370С.

Po wykonanej pracy mogę stwierdzić, że choć CaCl2*6H20+H2O to dobra mieszanka – daje dość niską temperaturę (~-370C), to uważam, że najwygodniejszą, przyjazną środowisku mieszanką jest NaCl+śnieg 30 %.

Po wykonanej pracy mogę stwierdzić, że choć CaCl2*6H20+H2O to dobra mieszanka – daje dość niską temperaturę (~-370C), to uważam, że najwygodniejszą, przyjazną środowisku mieszanką jest NaCl+śnieg.

Praktyczny wniosek z mojej pracy można wyciągnąć w następujący sposób.

Za pomocą tych mieszanek można określić skład jakościowy produktu. Na przykład masło, śmietana, mleko, benzyna. Odbywa się to na zasadzie „naczynie w naczyniu”. Gotową kriomiksturę wlewa się do większego naczynia, umieszcza się w nim mniejsze naczynie z pożądanym składnikiem. Następnie jeden czujnik termistorowy umieszcza się w mieszaninie, a drugi w naczyniu z produktem. Przeprowadzana jest seria pomiarów. Na podstawie krzywych chłodzenia różnych składników produktu można określić ilość danej substancji w badanej cieczy.

Do tego prostego hacka potrzebujesz tylko lodu i soli.

Środki ostrożności

Aby uniknąć oparzeń termicznych, pracuj z mieszaninami chłodzącymi w rękawicach ochronnych i odzieży z długimi rękawami.

Odczynniki i sprzęt:

• lód (750 g);
• sól kuchenna (chlorek sodu, 250 g);
• pojemniki szklane (2 szt.);
• butelka do picia.

Instrukcja krok po kroku

W dużej szklance wymieszaj lód i sól w proporcji 3:1. Mieszanka płynu chłodzącego jest gotowa. Teraz umieszczamy napój w mieszance chłodzącej. Napój był? temperatura pokojowa, a teraz do -2 °C! Teraz jest gotowy do użycia!

Wyjaśnienie procesów

Mieszanki chłodziw składają się z dwóch lub więcej ciał stałych (lub ciał stałych i cieczy). Mieszając „odbierają” ciepło i obniżają temperaturę z zewnątrz. Procesy, w których ciepło jest pochłaniane z otoczenia, nazywane są endotermicznymi. Chłodząca mieszanina lodu i soli kuchennej w stosunku 3:1 może dawać temperaturę -21°C. Aby wzmocnić efekt, możesz zmienić proporcje soli i lodu lub przykryć naczynie lodem lub śniegiem, a następnie posypać je solą. Mieszanina lodu i chlorku może obniżyć temperaturę do -55°C. Stały dwutlenek węgla () zmieszany z eterem dietylowym lub acetonem ma temperaturę -78°C. Na bazie takich soli i płynów przygotowywane są mieszanki chłodzące, które są również wykorzystywane w walce z lodem.

1. Chłodzenie produkty żywieniowe.
Wsyp trochę suchego lodu do termosu lub pojemnika o podwójnych ściankach, na wierzchu zwykłym lodem, a następnie jedzeniem lub piciem. Lepiej nie dopuszczać do bezpośredniego kontaktu suchego lodu z żywnością, ponieważ. temperatura suchego lodu -78,33°C. Produkty można w ten sposób przechowywać od 5 do 7 dni.

2. Zamrażanie żywności.
Suchy lód należy kłaść na wierzchu jedzenia. Zawinięcie suchego lodu w papier wydłuży czas odparowania.

3. Tworzenie mgły.

Wlej gorącą wodę do dużego metalowego kubka, a następnie dodaj granulki suchego lodu. Utworzy się gęsta, gęsta mgła, która rozprzestrzeni się po ziemi. W ten sposób powstaje mgła na scenach widowiskowych iw klubach nocnych. Lepiej wykonać tę procedurę w wentylowanym pomieszczeniu. W ten sam sposób możesz stworzyć mgłę w basenie lub jacuzzi.

Wideo: Alkohol z lodem

4. Chłodzenie i zamrażanie.
Suchy lód ma zdolność zamrażania 15 razy większą niż lód wodny, a czas parowania suchego lodu może być 5 razy dłuższy niż lód wodny. Mieszanka suchego lodu i lodu wodnego może być używana do chłodzenia żywności, piwa i beczek piwnych. Używanie tylko suchego lodu może zamrozić piwo lub uszkodzić beczki.

5. Odwracanie uwagi komarów od potencjalnych ofiar.
Suchy lód przyciąga komary. Jeśli położysz trochę suchego lodu z boku, skoncentrują się wokół niego.

6. Śpiewający metal.
Kiedy metal wchodzi w bezpośredni kontakt z suchym lodem, metal zaczyna wydawać głośny, przenikliwy dźwięk. Ten eksperyment można przeprowadzić, umieszczając metalową łyżkę w suchym lodzie. Możesz wlać trochę wody do łyżki, aby obserwować proces zamrażania. Zachowaj ostrożność, ponieważ dłuższy kontakt ochłodzi łyżkę tak bardzo, że przy bezpośrednim kontakcie może uszkodzić skórę.

7. Mgliste bąbelki.
Po dodaniu roztworu mydła do mieszaniny wody i suchego lodu powstają bąbelki wypełnione gęstą mgłą.

8. Strzał.
Jeśli wsypiesz kilka granulek suchego lodu do plastikowego pudełka foliowego, zamknij je pokrywką i poczekaj chwilę, pokrywka może strzelać przez kilka metrów. Podobnie możesz wystrzeliwać rakiety z wodą, ale wymaga to specjalnych urządzeń.

9. Nadmuchiwanie gumowego balonu lub balonu.
Możesz wsypać suchy lód do kuli, zamknąć ją szczelnie i wrzucić do basenu lub innego akwenu wodnego. Na początku kula zatonie, ale gdy wypełni się gazem, uniesie się na powierzchnię i eksploduje.

10. Soczewka dźwięku.
Balon wypełniony dwutlenkiem węgla może działać jak soczewka dźwiękowa. Dzieje się tak, ponieważ dźwięk porusza się wolniej w dwutlenku węgla niż w powietrzu, podobnie jak światło wolniej przemieszcza się przez szkło niż przez powietrze lub próżnię. Możesz dostać balon wypełniony dwutlenkiem węgla. włóż do niego trochę suchego lodu. Trzymaj balon wypełniony dwutlenkiem węgla w odległości około 30 cm od ucha – dźwięki przez niego przechodzące powinny być wzmocnione.

11. Gazowanie napojów.
Wlać woda pitna do szklanki i dodaj tam kilka granulek suchego lodu, po wyparowaniu lodu woda powinna być lekko karbonizowana.

12. Usuwanie płytek podłogowych.
Płytki ceramiczne można usunąć z podłogi, wylewając na jej powierzchnię odrobinę suchego lodu. Płytka jest łatwiej usuwana dzięki chłodzeniu i ściskaniu. Ta procedura może zająć dużo czasu, aby usunąć dużą liczbę płytek, ale usunięcie 1-2 płytek jest bardzo wygodne.

13. Kontrola gryzoni.
Jeśli wlejesz granulowany suchy lód do nory gryzoni, po chwili dwutlenek węgla wyprze z niej tlen, uniemożliwiając przedostawanie się powietrza do dziury. skrzynia gryzoń. Aby osiągnąć pełny efekt, musisz upewnić się, że otwór nie jest przez.

Miejska Budżetowa Instytucja Oświatowa

„Szkoła średnia nr 11”

Koło Naukowe Studentów

Praca badawcza

„Mieszanki chłodzące”

Praca skończona:

Uczeń klasy 9

MBOU „Szkoła średnia nr 11”

Baranova Yana

Doradca naukowy:

Ovchinnikova Olga Michajłowna

Bałachna

2013

ZAWARTOŚĆ

Wstęp………………………………………………………………………. Rozdział 3I. Przegląd literatury na ten temat…………………………………………. 51.1.Co to są mieszanki chłodzące?…………………………………… ..…. 5

1.2 Historia odkrycia mieszanek chłodzących ...……………………….…..…5

1.3 Klasyfikacja kriomieszanek….……………………………………...…. 6

1.4.Teoretyczne uzasadnienie hipotermicznego efektu mieszanin chłodzących…..…………………………………………………………………….… 8

1.5. Zastosowanie kriomieszanek w przemyśle i życiu codziennym….…………….… .9

RozdziałII. Część eksperymentalna…… ………………………………….… 12

2.1. Wyposażenie….………………………………………………………….…… 12

2.2. Określenie składu jakościowego zawartości opakowania hipotermicznego „APPOLO” i jego skuteczności………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

2.3 Wykrywanieskuteczność różnych składów mieszanek chłodzących……………………………………………………………….13

2.4. Zależność efektu chłodzenia od stanu skupienia rozpuszczalnika ………….……………………………………………………………….….….14

2.5. Zależność efektu chłodzącego od stężenia substancji rozpuszczonej………….……………………………………………………………….….14

2.6. „Paradoks” stężonego kwasu siarkowego….………….……….. 15

3. Wniosek…..…………….………………………………………………… 16

4. Wykaz wykorzystanej literatury ……………………………………… 17

5. Wnioski………………………………………………………………………..18

Wstęp.

Znaczenie pracy.

W życiu codziennym często spotykamy się ze zjawiskami, które przysparzają nam wielu pytań.

Dlaczego niektóre nawozy azotowe stosowane do odżywiania roślin stygną po rozpuszczeniu?

Dlaczego stanie na solnej owsiance (mieszance śniegu i soli) jest zimniejsze niż stanie na śniegu?

Dlaczego podczas używania worka hipotermicznego z apteczki pierwszej pomocy następuje ochłodzenie?

Dlaczego stężony kwas siarkowy zmieszany ze śniegiem daje silne działanie chłodzące, a po rozpuszczeniu w wodzie silne działanie rozgrzewające?

Chęć znalezienia odpowiedzi na te pytania stała się podstawą naszych badań.Postanowiłem zbadać mechanizm procesów termicznych i zidentyfikować najbardziej dostępne, skuteczne preparaty mieszaniny chłodzące.

Cel:

Badanie i analiza informacji o mieszankach chłodzących oraz doświadczalne identyfikowanie najprostszych i najskuteczniejszych składów mieszanek zimnych.

Zadania robocze:

Zbieraj i analizuj literaturę dotyczącą mieszanin chłodzących.

Określ empirycznie skład hipotermicznego pakietu wodno-solnego „APPOLO”.

Eksperymentalnie w celu zidentyfikowania najskuteczniejszych kompozycji zimnych mieszanek z substancji stosowanych w życiu codziennym.

Przedmiot badań. Sole stosowane jako nawozy azotowe.

Przedmiot badań. Skuteczność składów mieszanin chłodzących, zależność efektu hipotermicznego od zawartości soli w mieszaninach i stanu skupienia rozpuszczalnika.

Hipoteza:

Istnieją skuteczne i proste związki chłodzące przygotowywane na bazie nawozów azotowych i soli kuchennej.

Efekt chłodzenia zależy od stanu agregacji rozpuszczalnika i stężenia substancji rozpuszczonej.

Metody badawcze:

Metoda aktualizacji – polega na ustaleniu wartości konkretnego opracowania;

Szukaj

Metoda badań praktycznych;

Metoda analizy i uogólniania

ROZDZIAŁ 1. Przegląd literatury na ten temat

1. Co to są mieszanki chłodzące (kriomiksy).

Kriomiks to neologizmgreckiKryosz- lód).Dlatego w literaturze naukowej słowo to jest dość rzadkie. Częściej to słowo zastępuje się wyrażeniem „mieszanka chłodząca”. toukłady dwóch lub więcej substancji stałych lub stałych i ciekłych, po zmieszaniu temperatura mieszaniny spada z powodu absorpcji ciepła podczas topienia lub rozpuszczania składników układu.

Różne sole, kwasy, woda, lód (śnieg) są używane jako składniki mieszanek chłodzących do obniżenia temperatur do -50 °C.Do obniżenia temperatury do -80°C stosuje się chłodzące mieszaniny suchego lodu (stały dwutlenek węgla) i niektórych substancji organicznych (alkohole, aceton, eter).Chłodziwa są również szeroko stosowane w przemyśle. Najczęstszym płynem chłodzącym jest woda. Najczęściej stosowane chłodziwa na bazie alkoholu wielowodorotlenowego – glikolu etylenowego.

Aby uzyskać najniższą temperaturę, substancje zawarte w mieszaninach chłodzących pobierane są w ilościach odpowiadających punktowi kriohydratacji.Punkt kriohydratowy to temperatura, w której zamarza roztwór określonej substancji, czyli najniższa temperatura, jaką można uzyskać mieszając składniki o określonej masie.

Mieszanek chłodzących jest bardzo dużo, ponieważ w ogóle dowolna Reakcja chemiczna(w tym rozpuszczanie), które zachodzi wraz z pochłanianiem ciepła, może służyć do chłodzenia. Użycie takiej lub innej mieszanki chłodzącej zależy od tego, co jest pod ręką i od pożądanego obniżenia temperatury.

1.2. Historia odkrycia i powstania mieszanek chłodzących (kriomieszanin).

Rozpuszczanie jako środek do uzyskania sztucznego przeziębienia było używane od dawna; na przykład Rzymianie stosowali rozpuszczanie azotanu potasu w wodzie do chłodzenia wina. Ta sama metoda chłodzenia została ponownie zastosowana przez fizykaBlasiusVillafrancaw Rzymie w 1550 r. Wspomniano o silniejszym ochłodzeniulatynosTankreduw Neapolu w 1607; wziął mieszankę śniegu z saletrą; wreszcie o mieszaninie kruszonego lodu i soli kuchennej wspomina Santorio w 1626 roku. Ta sama mieszanina była używana do zamrażania płynów, a także zmarłych, przez lud zwany Estończykiem. Efekty chłodzenia były używane w średniowieczu do robienia lodów. Beczka ze śniegiem i solą służyła jako zamrażarka.

Już na początku XVII wieku powstały pierwsze receptury mieszanek chłodzących.

1665 jest oznaczony jako rok, w którym Robert Boyle opublikował pracę zawierającą teoretyczne podstawy uzyskiwania zimna.A już w 1686Mariotte eksperymentalnie potwierdził teorie Boyle'a.

1685 - Philip Lahir otrzymał lód wodny w misce wypełnionej z zewnątrz amoniakiem.
W 1810 r Leslie zbudował pierwszą znaną w historii sztuczną fabrykę lodu.

Wkrótce (1834) Peltier odkrył zasadę, która zapoczątkowała rozwój termoelektrycznych maszyn chłodniczych.

W 1844 rKarol Smith Piazziw końcu wynalazł lodówkę.

1870 - Peter Vander Wade otrzymał patent USA na termostatyczny system chłodniczy.

W 1879 r Carl von Linde otrzymał patent na pierwszą na świecie mechaniczną lodówkę.

Obecnie mieszanki chłodzące stosowane są w gospodarstwach domowych, w laboratoriach i ogólnie tam, gdzie nie jest wymagane bardzo silne i długotrwałe chłodzenie. Dla tych ostatnich i dla celów fabrycznych nauka i rachunek ekonomiczny stworzyły potężniejsze środki sztucznego chłodzenia.

Za głównych wynalazców „kriomiksów” uważa się:

Robert Boyle

 zależność między ciśnieniem, objętością i temperaturą

 teoretyczne podstawy pozyskiwania zimna

William Cullen

 robienie lodu za pomocą próżni

 stworzenie maszyny do sprężania pary,

Michaił Wasiliewicz Łomonosow

 kreacjateoria naturalnej wentylacji

nern

 wpod próżnią woda zamarza po usunięciu pary wodnej (para została wchłonięta przez kwas siarkowy)

1.3. Klasyfikacja mieszanin chłodzących.

1. Chłodzące mieszanki wody (lub śniegu) i soli

2. Mieszanki chłodzące wody i dwóch soli

3. Chłodzące mieszaniny kwasów i śniegu

4. Chłodzące mieszaniny soli z kwasami

5. Chłodzenie mieszanin niektórych substancji organicznych stałym dwutlenkiem węgla

6. Rozwiązania przeciw zamarzaniu

Chłodzące mieszanki wody (lub śniegu) i soli

Mieszanki chłodzące wody i dwóch soli

Chłodzące mieszaniny kwasów i śniegu

Mieszanki chłodzące z soli z kwasami

HCl (2:1)

Na 2 WIĘC 4

NH 4 Cl

KNO 3

HCl(koniec)

Na 2 WIĘC 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 WIĘC 4

HNO 3 (2:1)

Na 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 WIĘC 4

NH 4 NIE 3

H 2 WIĘC 4 (1:1)

Na 2 WIĘC 4

Mieszanki chłodziwa ze stałym dwutlenkiem węgla

1.4. Teoretyczne uzasadnienie hipotermicznego efektu mieszanin chłodzących.

We właściwościach mieszanin występuje ciekawy wzór: temperatura topnienia mieszaniny kilku substancji jest niższa niż temperatura topnienia każdej z czystych substancji z osobna. Temperatura topnienia czystej wody (w postaci lodu lub śniegu) 0 0 C. Jeśli do lodu zostanie dodana domieszka soli kuchennej, lód zaczyna się topić w niższych temperaturach ujemnych. Temperatura topnienia zależy od stosunku lodu do soli, szybkości mieszania, a nawet stopnia pokruszenia lodu.Lód, jak każde ciało stałe lub płynne, jest układem cząsteczek, które wykonują ruchy oscylacyjne (termiczne) i jednocześnie są wzajemnie przyciągane; dopóki układ ten pozostaje w jednym ze stanów równowagi ruchomej, fizyczny (i chemiczny) stan ciała pozostaje niezmieniony. Kiedy cząsteczki lodu i soli wchodzą w kontakt, dochodzi do interakcji chemicznej, wzajemne przyciąganie między cząsteczkami lodu słabnie, lód topi się; podczas gdy ciepło jest pochłaniane. Jednocześnie oddziaływaniu soli z wodą (hydratacji) towarzyszy wydzielanie ciepła. O ostatecznym wyniku decyduje różnica między ilością ciepła pochłoniętego podczas topienia lodu a ciepłem połączenia soli z wodą. Ponieważ w tym przypadku pierwszy przekracza drugi, mieszanina jest chłodzona. Naczynie, w którym odbywa się mieszanie, musi być oczywiście dobrze zaizolowane nieprzewodnikami ciepła, aby w pełni wykorzystać sztuczne zimno, a samo mieszanie przeprowadza się tak szybko, jak to możliwe; w tym celu wszystkie ciała stałe, takie jak lód, sole, muszą być dobrze rozdrobnione. Powyższe wyjaśnienie zjawiska chłodzenia ma również zastosowanie do rozpuszczania soli w wodzie, z tą tylko różnicą, że w przypadku rozpuszczania wielu soli oddziaływanie chemiczne między rozpuszczalnikiem a substancją rozpuszczoną nie jest tak wyraźnie wyrażone. Gdy kilka soli zostanie zmieszanych z wodą lub śniegiem, mogą wystąpić bardziej złożone zjawiska, takie jak podwójny rozkład soli itp.

Ogólnie rzecz biorąc, efekt cieplny rozpuszczania jest sumą efektów cieplnych dwóch etapów:

zniszczenie sieci krystalicznej, które następuje wraz z wydatkowaniem energii

tworzenie się hydratów, któremu towarzyszy uwalnianie energii

Znak efektu cieplnego rozpuszczania będzie określony przez stosunek energii tych etapów.

1.5. Aplikacja kriomikstury w przemyśle i życiu codziennym.

Obecnie mieszanki chłodzące stosowane są w gospodarstwach domowych, w laboratoriach i ogólnie tam, gdzie nie jest wymagane bardzo silne i długotrwałe chłodzenie. Dla tych ostatnich i dla celów przemysłowych nauka i rachunek ekonomiczny stworzyły potężniejsze środki sztucznego chłodzenia. Można określić główne obszary zastosowań kriomikstur w życiu codziennym, medycynie i laboratorium:

1) szybkie schładzanie napojów lub produktów;

2) przechowywanie produktów przez krótki czas w przypadku braku lodówki w ciepłym sezonie;

3) w laboratorium - destylacja cieczy lub gazów niskowrzących;

4) oddzielenie 2 niemieszających się cieczy, z których jedna ma niską temperaturę krzepnięcia (benzen-woda).

Mieszanki płynne (ciecze)

 Zimą stosuje się płyny niezamarzające, które nie zamarzają w temperaturach do -40°C.

 Płyny chłodzące niskozamarzające przeznaczone są do stosowania w układach chłodzenia silnika.

Płyny smarujące.

Obróbka metalu

 Frezowanie (odprowadzanie ciepła z narzędzi skrawających)

 Części do gwintowania

 Walcowanie blach

stałe mieszaniny

Sublimacja suchego lodu (dwutlenek węgla w stanie stałym) jest szeroko stosowana do chłodzenia i zamrażania produktów spożywczych oraz ich przechowywania i transportu w stanie zamrożonym.

• Zamrażanie par rtęci (metanol + stały dwutlenek węgla)

Lodowce, które zapewniają temperatury bliskie zeru, są wykorzystywane w rolnictwie oraz częściowo w handlu i przemyśle mleczarskim, głównie do przechowywania łatwo psujących się produktów.

W medycynie

Miejscowa hipotermia to działanie terapeutyczne na ograniczone obszary ciała czynników zimnych, które obniżają temperaturę tkanek nie poniżej granic ich odporności kriogenicznej (5-10 ° C).

Obecne chłodziwa zawierają nieorganiczną sól i wodę oddzielone przegrodą. Gdy przegroda pęka, sól rozpuszcza się w wodzie z efektem endotermicznym. W przemyśle takie opakowania są produkowane pod marką Snezhok, Apollo, Mirali itp. Istnieją dwa główne rodzaje opakowań terapeutycznych do chłodzenia tkanek ciała. Te pierwsze opierają się na wykorzystaniu reakcji endotermicznej, która zachodzi, gdy pewne sole rozpuszczają się w wodzie. Te pakiety nadają się do użytku w warunki terenowe, ponieważ nie wymagają przyciągania zimna z zewnątrz. Jednak przy niskiej pojemności cieplnej opakowania jednoetapowe nie są skuteczne w gorącym klimacie i nie mogą zapewnić optymalnego poziomu hipotermii dla różnych wskazań medycznych.

Działanie opakowań drugiego typu opiera się na wstępnej akumulacji zimna przez zawartość opakowania (na przykład żel) w lodówce. Takie pakiety mają dużą pojemność cieplną, ale nie zapewniają natychmiastowej efekt uzdrawiający bez wcześniejszego schłodzenia ich przez kilka godzin w zamrażarce. Jednak główną wadą takich urządzeń jest krótki czas działania - konsekwencja przemijania reakcji endotermicznej między wodą a solą.

Aby przedłużyć reakcję, stosuje się następujące środki:

a) kolejne rozpuszczanie porcji soli;

b) regulacja podczas reakcji powierzchni kontaktu wody i soli;

c) stosowanie soli w forma ziarnista z rozpuszczalnymi lub porowatymi otoczkami granulek.

Rozdział II . część eksperymentalna

1. . Ekwipunek.

Cylindry miarowe, kubki szklane 100-150 ml, pręty szklane, wagi techniczne (200g,m\u003d 0,01 g), termometr zewnętrzny, moździerz i tłuczek, urządzenia grzewcze.

Odczynniki: zestaw soliNaCl, NaNO 3, KNO 3 , NH 4 Cl, WSPÓŁ( NH 2 ) 2, NH 4 NIE 3, stężony kwas siarkowy, opakowanie hipotermiczne „Appolo”, wióry miedziane, fenoloftaleina, wodorotlenek sodu, difenyloamina.

2.2. Określenie składu jakościowego zawartości opakowania hipotermicznego „APPOLO” i jego skuteczności.

Załącznik 1

Na opakowaniu chłodzącym „APPOLO” nie jest wskazane skład chemiczny w związku z tym przeprowadzono jakościową analizę zawartości opakowania.

Kationy soli oznaczono:

1. Oznaczanie jonów kolorem płomienia i reakcjami jakościowymi: do płomienia wprowadzono szklane pręciki z roztworem badanej soli. Płomień nie zmienił swojej barwy, co oznacza, że ​​w składzie soli nie ma jonów, które nadają kolor płomieniowi:Na + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ itp. Podczas oddziaływania roztworu soli z alkaliami podczas ogrzewania mokry papier fenoloftaleinowy nabrał jasnego szkarłatnego koloru, co wskazuje na obecność jonu amonowego.

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

2. Oznaczanie anionówWIĘC 4 2- , NIE 3 - , PO 4 3- , Cl - , Br - itp. pod względem jakości odpowiedzi. Nie zaobserwowano widocznych oznak reakcji z jonami siarczanowymi i fosforanowymi. Po dodaniu do roztworu soli wiórów miedzianych i stężonego kwasu siarkowego uwalniał się brązowy gaz o charakterystycznym zapachu i tworzył się niebieski roztwór, co wskazuje na obecność jonu azotanowego. Gdy do roztworu dodano sól difenyloaminy, pojawił się ciemnoniebieski kolor.

Badaną solą jest azotan amonu.

4NIE 3 - + 2 godz 2 WIĘC 4 + Cu = Cu 2+ + 2 NIE 2 + 2 godz 2 O+SO 4 2-

Finał równania

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

2) 4NH 4 NIE 3 + 2 godz 2 WIĘC 4 + Cu = Cu(NO 3 ) 2 + 2 NIE 2 + 2 godz 2 O + 2(NH 4 ) 2 WIĘC 4

W opakowaniu hipotermicznym APPOLO pierwszy pojemnik zawierał 64,15 g saletry amonowej, a drugi pojemnik zawierał 60 ml wody.

Podczas mieszania tych składników efekt chłodzenia odpowiada spadkowi temperatury o 22 stopnie ˚C.

2. Identyfikacja skuteczności różnych składów mieszanin chłodzących.

Chłodzenie: sól + woda (Załącznik nr 2).

Na skalach technicznych określono masę szkła, do szkła dodano wymaganą masę substancji, biorąc pod uwagę jej masę. Za pomocą cylindra miarowego zmierzono po uprzednim przeliczeniu roztwór kwasu siarkowego o udziale masowym 50,54% (kwas elektrolityczny). WagaH 2 WIĘC 4 = 12,6 g, gęstość = 1,25 g/ml, objętość roztworuH 2 WIĘC 4 = 20 ml.

V= m/ W* p.

1 g substancji zmieszano ze 100 g wody w 18°C.

Tabela 1

CO(NH 2 ) 2

(mocznik)

50

-1 8

NH 4 NIE 3

107

-22

NH 4 NIE 3

13

-8

Chłodzenie: woda + sól + sól (Załącznik nr 3).

Do odważonych porcji soli dodano 100 ml wody.

Numer tabeli 2

50gCO(NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

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

-20

Wniosek: azotan amonu daje największy efekt hipotermiczny po rozpuszczeniu w wodzie. Podczas mieszania kilku soli zwiększa się efekt hipotermiczny. Mieszaniny soli dają większy efekt chłodzący, ale rolę odgrywa natura soli.

2.4 Zależność efektu chłodzenia od stanu agregacji rozpuszczalnika.

Chłodzenie: sól + śnieg (patrz załącznik nr 4).

1 g soli zmieszano ze 100 g śniegu.

Tabela 3

A, g

∆ T, °С

NaCl

36

-18

NaNO 3

75

-14

NH 4 Cl

30

-12

CO(NH 2 ) 2

(mocznik)

50

-18

Wniosek: Największe działanie hipotermiczne wykazywały mocznik i chlorek sodu. Zastosowanie lodu lub śniegu daje zwiększony efekt chłodzenia.

2.5. Zależność efektu chłodzenia od stężenia rozpuszczonej substancji.

Sporządzono mieszankę śniegu i drobno zmielonej soli kuchennej o określonym stężeniu. Zmierzono temperaturę powstałej mieszaniny. Dane zostały przedstawione w formie tabeli.

Zależność temperatury mieszanki śnieżno-solnej od jej składu

Tabela nr 4

Wniosek: im większa zawartość soli kuchennej w mieszaninie, tym większy efekt hipotermiczny (chłodzący). Maksymalne schłodzenie do -21°C osiąga się, przygotowując mieszankę 3 części śniegu i 1 części soli. Przy dalszym wzroście stężenia soli nie następuje ochłodzenie mieszaniny.

2.6. Paradoks H 2 WIĘC 4(koniec) (Załącznik nr 5)

Stężony kwas siarkowy daje jednocześnie silny efekt hipertermiczny po rozpuszczeniu w wodzieprzy śniegu daje dobry efekt chłodzenia.

W pierwszym przypadku energia niszczenia sieci krystalicznej kwasu jest mniejsza niż energia hydratacji kwasu wodą, a więc reakcja jest silnie egzotermiczna.

W drugim przypadku energia sieci kryształków lodu okazała się większa niż energia hydratacji kwasu siarkowego wodą, tj. Do stopienia lodu zużywa się więcej ciepła niż wydziela się z połączenia kwasu i wody.

H 2 WIĘC 4 (koniec)+100 g śniegu

12,6

-12

H 2 WIĘC 4 (koniec)+100 wody

12,6

+12

Ogólny wniosek:

Przeprowadzone eksperymenty potwierdziły postawione przez nas hipotezy: nawozy azotowe i sól kuchenna są tanimi i dość skutecznymi substancjami do sporządzania mieszanek chłodzących. Największy efekt hipotermiczny dają saletra amonowa i sole mocznika po rozpuszczeniu w wodzie.

Efekt chłodzenia jest bezpośrednio zależny od zawartości soli w mieszaninie i stanu agregacji rozpuszczalnika.

Zalecenia dotyczące sposobu przygotowania mieszanin chłodzących.

Wniosek.

Na zakończenie chciałbym zaznaczyć, że bardzo zafascynowała mnie praca nad problemem „Mieszanki chłodzące”. Dla siebie znalazłem odpowiedzi na swoje pytania, poznałem paradoksalne właściwości niektórych substancji (kwasu siarkowego). Dowiedziałem się, że mieszanki chłodzące znajdują bardzo szerokie zastosowanie i na różnych polach działalności: od życia codziennego po duże laboratoria przemysłowe.

Dla tych, którzy chcą samodzielnie przygotowywać mieszanki chłodzące, można podać małe zalecenia:

1. Naczynie do mieszania musi być dobrze izolowane nieprzewodzącymi ciepła (plastik, styropian) w celu pełnego wykorzystania sztucznego zimna.

2. Mieszanie powinno odbywać się tak szybko, jak to możliwe.

3. Zmieszane substancje muszą być w stanie drobno rozdrobnionym, aby zwiększyć obszar ich kontaktu.

4. Wykaz wykorzystanej literatury.

A. I. Perevozchikov „Doświadczenie problemowe w interakcji kwasu siarkowego z wodą”, wyd. „Chemia w szkole” nr 7, 2011.

2. Oznaczanie anionów soli





P Załącznik 2 Chłodzenie: sól + woda


Mieszanina NH 4 NIE 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)

(mocznik)

Zastosowanie nr 3 Chłodzenie: woda + sól + sól



Zastosowanie nr 4 Chłodzenie: sól + śnieg



NH 4 Cl + śnieg NaCl +śnieg




NaNO 3 +śnieg

Załącznik nr 5

Mieszanki chłodziw

Niektóre gazy są stosunkowo wysoka temperatura ugotuj to
umożliwia uzyskanie ich w postaci płynnej nawet w domu
laboratoria. Przykładem jest dwutlenek azotu (Tboil =
21,1°С), butan (Тbp = -0,5°С) i dwutlenek siarki (Тbp = -10,0°С).
Schemat instalacji skraplania gazu jest dość prosty. Gaz
otrzymać w kolbie stosując odpowiednią reakcję lub pobrane z balonu.
Następnie gaz przechodzi przez U-rurkę ze środkiem osuszającym (np.
chlorek wapnia) i wchodzi do drugiej rury w kształcie litery U, opuszczonej do
duże naczynie z mieszaniną chłodzącą. W ostatniej rurce gaz jest częściowo
kondensuje.

1 - kolba do produkcji gazu, 2 - w kształcie litery U
tuba z suszarką (dla uproszczenia można ją pominąć), 3 - chłodzenie
mieszanka, 4 - rurka w kształcie litery U do kondensacji gazu.

Najpierw spójrzmy, jak przygotować mieszanki chłodzące.

Istnieje wiele przepisów na różne mieszanki chłodzące. Jednakże
chemicy mają tendencję do używania tylko kilku z nich. Przy wyborze
mieszaniny chłodziwa, dostępność składników ma ogromne znaczenie.
Najbardziej dostępne mieszanki, które często wykorzystywane są w laboratorium,
są wymienione poniżej.

1. Mieszanka 3 godzin śniegu (lub kruszonego lodu) i 1 godziny gotowania
sól pozwala osiągnąć temperaturę -21°C. Jeśli potrzebujesz wyższego
temperatura, zmiana stosunku lodu do soli.

Zależność temperatury mieszanki lodowo-solnej od jej składu

2. Mieszanka 1,5 godziny sześciowodnego chlorku wapnia CaCl 2 · 6 H 2 O z 1 godziną śniegu pozwala osiągnąć temperaturę -55°C.

3. Mieszanka 1 godziny saletry amonowej i 1 godziny śniegu daje temperaturę do -20°C.

4. Dodaj do eteru dietylowego, acetonu, benzyny lub alkoholu
suchy lód (stały dwutlenek węgla). Mieszanka pozwala osiągnąć temperaturę
do -78°С.

5. Mieszanka śniegu (lód) i
stężony kwas siarkowy, ale ta mieszanina ma głównie
znaczenie historyczne, ponieważ dla kwasu siarkowego można znaleźć więcej niż
racjonalne stosowanie.

W opisanych poniżej eksperymentach zastosowano mieszankę lodu z solą w
stosunek 3 godzin lodu i 1 godziny soli. Komponenty zmieszane z plastikiem
tacy i przenieś mieszaninę do szklanego słoika lub szklanki. Dla takich
wiązka celów Lepiej nie używać pojemników wykonanych z plastiku, a jeszcze lepiej z
Styropian a, ponieważ materiały te są znacznie mniej przewodzące ciepło niż
szkło. Jednak w szklanym słoju lub szklance wrażenia będą wyglądały jak
bardziej wizualnie.

Z wyglądu słoik z chłodzącą mieszanką lodu i soli wygląda dość
zwykle: jakby kawałki lodu pływały w wodzie, ale jeśli zanurzysz się w mieszance
probówkę z wodą, woda zamarznie za około minutę, w której można
łatwo to sprawdzić, wyjmując probówkę i odwracając ją do góry nogami.
Już niedługo zewnętrzne ścianki słoika pokryją się szronem – to
wilgoć z powietrza skrapla się i zamarza.