Ayer vi una «caja más fresca» ingeniosamente simple: una caja de plástico de doble pared con un poco de líquido entre las paredes. Lo congelas y mantiene la temperatura cerca del punto de congelación de ese líquido, hasta que el líquido se derrita, mientras que puedes almacenar alimentos secos en su interior.
Ahora, la eficiencia de dicha caja dependerá del volumen de la líquido, en menor grado – qué tan abajo de su punto de fusión estaba congelado, y en el calor latente de su fusión. (y aislamiento, por supuesto, pero eso es un asunto completamente diferente).
Si bien sospecho que el líquido usado en la caja que vi era solo agua con un poco de colorante agregado, me pregunto si podría hacerlo mejor que eso. ¿Existe una sustancia que pueda obtener razonablemente un técnico de bricolaje, que tenga un calor latente de fusión significativamente más alto que el agua y un punto de fusión a presión normal en algún lugar «dentro de lo razonable», que se puede lograr con un congelador de cocina normal, y no arriba «¿la comida del interior se echará a perder»? (puntos de bonificación por no ser demasiado peligroso …) ¿O tal vez hay alguna forma de aumentar el calor latente del hielo de agua derretido agregando algo?
Comentarios
- No hay muchas sustancias químicas (comunes) con un calor de fusión latente superior al del agua. Consulte esta lista, por ejemplo: engineeringtoolbox.com/latent-heat-melting-solids-d_96.html —- por lo tanto, será muy difícil (tal vez no sea posible) encontrar un líquido con el meltin punto g aproximadamente igual al agua y un calor latente de fusión más alto.
- Si encuentra uno, ¡llámeme! Definitivamente quiero participar en el tipo de negocio que podríamos hacer con eso . Pero creo que lo que estás pidiendo es una especie de almuerzo gratis. Y la regla básica es: ‘ no existe tal cosa.
- Buena respuesta de @Jerry, y comentarios sobre el calor latente de fusión del agua excepcionalmente alto. Dependiendo del plástico, también puede usar una mezcla de trozos / polvo de hielo seco e isopropanol. El isopropanol se congela unos 10 ° C por debajo del punto de sublimación del hielo seco, por lo que no es ‘ t probable que lo congele. Será un baño muy frío hasta que el hielo seco se sublime y la solución se caliente. El aislamiento adicional, por dentro y por fuera, sería para evitar que las cosas se enfríen demasiado y para que duren mucho más. Pero el primer paso sería probar que el plástico esté bien con isopropanol. Luego reutilice el isoprop.
Respuesta
De hecho, será difícil encontrar un sustituto del agua. Es posible que desee ver cómo funcionan las bolsas de hielo .
Algunas de las cosas que se agregan al agua en tales paquetes incluyen sustancias para prevenir crecimiento bacteriano y para evitar que el agua se vuelva completamente líquida. El agua se convierte así en un gel.
Los paquetes de gel se pueden preparar agregando hidroxietilcelulosa (Cellusize) o gel de sílice recubierto de vinilo.
Un factor que puede considerar es que si hay más masa (por ejemplo, disolver algo en el agua) proporcionará más sustancia para que el calor llegue, por lo que el aumento de temperatura será más lento.
Otro, son los enlaces de hidrógeno, que están muy presentes en las moléculas de agua y que explica sus altos calores específicos (calor latente y capacidad calorífica).
Desafortunadamente, agregar cosas al agua tenderá a romper los enlaces de hidrógeno. No lo he probado, ni puedo encontrar algo que respalde mi siguiente oración, pero esperaría que el amoníaco sea un posible aditivo. Tiene una capacidad calorífica específica más alta que el agua y se disuelve fácilmente también, ya que no rompe los enlaces de hidrógeno que mucho debido a su estructura molecular.
La glucosa también es un aditivo potencial ya que no interrumpe mucho los enlaces de hidrógeno, pero su calor específico es aparentemente un poco más bajo que el amoníaco. Encontré un sitio donde pude ingresar algunos parámetros y genera la capacidad calorífica del agua azucarada y las salidas a menudo dicen que la capacidad calorífica específica es menor que eso de amoníaco solo (del mismo sitio que mencionó michielm, el amoníaco tiene una capacidad calorífica específica de un poco menos de 4.6 a $ 0 ^ oC $).
Comentarios
- El problema con el amoniaco (además de su olor y toxicidad) es que su punto de fusión es -77C, así que mientras yo ‘ estaría aumentando el calor específico de la mezcla, creo que ‘ estaría reduciendo su calor latente a la » temperatura del congelador doméstico » – solo después de cruzar -77C I ‘ obtengo resumidamente más » almacenado en frío » (calor eliminado) de lo que lo haría en caso de agua pura.
- @SF el amoníaco se disolverá en el agua, por lo que se derretirá El punto de entrada no es relevante.Y como se disolverá, el olor será significativamente menor (unas 40 veces menos según un pdf doc . El calor latente del agua no debería cambiar mucho ya que el amoníaco se adhiere bien al agua. Y por otro lado, el amoníaco también absorberá el calor durante los cambios de temperatura. Lo que significa que cuando el agua se derrita, se requerirá más calor para derretirla, ya que el amoníaco se está apropiando de parte de lo que se suministra calor.
- Sí, pero el volumen es mi límite. Para dejar espacio para agregar 1 cc de amoníaco líquido puro que solo absorberá el calor proporcional a su calor específico, tengo que eliminar 1 cc de agua, que en al mismo tiempo pasan por un cambio de fase y absorben cantidades masivas de calor proporcional a su calor latente, además de su absorción de calor similar (aunque menor). A menos que la unión reduzca de alguna manera el volumen de la mezcla … ¿verdad?
- @SF No ‘ t tiene que quitar 1 cc de agua. Puede agregar 1200 cc o f el amoníaco puro y el 1 cc de agua seguirán siendo los mismos. O alternativamente, si tiene amoníaco líquido puro, reemplazar 1 cc de agua por 1 cc equivaldrá a volver a agregar 1 cc de agua junto con 1200 cc de amoníaco (1200 volúmenes de amoníaco se disuelven en 1 cc de agua a 0 ° C) . Hay suficiente espacio intermolecular para que quepa el amoníaco entre las moléculas de agua. Busqué algunos experimentos reales en los que el calor absorbido y el cambio de temperatura se trazaron para agua + amoníaco y agua sola, pero sin éxito. 🙁
- Espera, espera, espera. Tengo la caja de doble pared con 100 cc de espacio para el líquido refrigerante. La lleno con 99 cc de agua. ¿Cuánto amoníaco líquido puro puedo agregar antes de que se derrame la mezcla? ?