Ieri ho visto “scatola fredda” ingegnosamente semplice: una scatola di plastica a doppia parete con del liquido tra le pareti. Lo congeli e mantiene la temperatura vicino al punto di congelamento di quel liquido, finché il liquido non si scioglie, mentre puoi conservare cibi secchi allinterno.
Ora, lefficienza di una tale scatola dipenderà dal volume del liquido, in misura minore – quanto è stato congelato al di sotto del suo punto di fusione e al calore latente del suo scioglimento. (e ovviamente lisolamento, ma questa è una questione completamente diversa.)
Anche se sospetto che il liquido usato nella scatola che ho visto fosse solo acqua con un po di colorante aggiunto, mi chiedo se potevo fare di meglio di quella. Esiste una sostanza che può essere ragionevolmente ottenuta da un tinkerer fai da te, che ha un calore latente di fusione significativamente più alto dellacqua e un punto di fusione a pressione normale da qualche parte “entro limiti ragionevoli” – ottenibile con un normale congelatore da cucina, e non sopra “il cibo allinterno si guasterà”? (punti bonus per non essere eccessivamente pericoloso …) O forse cè un modo per aumentare il calore latente del ghiaccio dacqua che si scioglie aggiungendovi qualcosa?
Commenti
- Non ci sono molte sostanze chimiche (comuni) con un calore latente di fusione superiore a quello dellacqua. Dai unocchiata a questo elenco ad esempio: engineeringtoolbox.com/latent-heat-melting-solids-d_96.html —- quindi sarà molto difficile (forse non possibile) trovare un liquido con il meltin punto g più o meno uguale allacqua e un calore latente di fusione più alto.
- Se ne trovi uno, chiamami! Sicuramente voglio occuparmi del tipo di attività che potremmo fare da questo . Ma penso che quello che stai chiedendo sia una specie di pranzo gratis. E la regola di base è: ‘ non è niente di simile.
- Buona risposta di @Jerry e commenti sul calore latente eccezionalmente alto della fusione dellacqua. A seconda della plastica, potresti anche usare una miscela di pezzi / polvere di ghiaccio secco e isopropanolo. Lisopropanolo congela circa 10 ° C al di sotto del punto di sublimazione del ghiaccio secco, quindi ‘ probabilmente non lo congeli. Sarà solo un bagno molto freddo finché il ghiaccio secco non sublima e la soluzione si riscalda. Un isolamento extra, dentro e fuori, sarebbe per evitare che le cose diventino troppo fredde e per farlo durare molto più a lungo. Ma il primo passo sarebbe testare che la plastica sia OK con lisopropanolo. Quindi riutilizza isoprop.
Risposta
In effetti, sarà difficile trovare un sostituto per lacqua. Potresti voler esaminare come funzionano gli impacchi di ghiaccio .
Alcune delle cose che vengono aggiunte allacqua in tali confezioni includono sostanze per prevenire crescita batterica e per evitare che lacqua diventi completamente liquida. Lacqua diventa così un gel.
Le confezioni di gel possono essere prodotte aggiungendo idrossietilcellulosa (Cellusize) o gel di silice rivestito di vinile.
Un fattore che potresti considerare è che se cè più massa (ad esempio, dissolvendo qualcosa nellacqua) fornirai più sostanza per il calore a cui andare, in modo che laumento della temperatura sarà più lento.
Un altro, sono i legami idrogeno, che sono molto presenti nelle molecole dacqua e che spiega i suoi alti calori specifici (calore latente e capacità termica).
Sfortunatamente, laggiunta di materiale allacqua tenderà a interrompere i legami idrogeno. Non lho provato, né riesco a trovare qualcosa a sostegno della mia prossima frase, ma mi aspetto che lammoniaca sia un possibile additivo. Ha una capacità termica specifica più elevata dellacqua e si dissolve facilmente poiché non interrompe i legami idrogeno che molto a causa della sua struttura molecolare.
Il glucosio è anche un potenziale additivo poiché non interrompe molto i legami idrogeno, ma il suo calore specifico è apparentemente un po più basso dellammoniaca. Ho trovato un sito dove ho potuto inserire alcuni parametri e fornisce la capacità termica dellacqua zuccherata e le uscite spesso dicono che la capacità termica specifica è inferiore a quella di sola ammoniaca (dallo stesso sito menzionato da michielm, lammoniaca ha una capacità termica specifica di poco inferiore a 4,6 a $ 0 ^ oC $).
Commenti
- Il problema con lammoniaca (oltre al suo odore e alla sua tossicità) è che il suo punto di fusione è -77 ° C, quindi mentre io ‘ aumenterei il calore specifico della miscela, penso che ‘ ridurrei il suo calore latente alla ” temperatura del congelatore domestico ” – solo dopo aver superato -77C I ‘ d ottenere sommariamente più ” cella frigorifera ” (calore rimosso) rispetto a quanto farei in caso di acqua pura.
- @SF lammoniaca si scioglierà nellacqua, quindi si scioglierà punto di ingaggio non è rilevante.E poiché si dissolverà, lodore sarà notevolmente inferiore (circa 40 volte inferiore secondo un pdf doc . Il calore latente dellacqua non dovrebbe cambiare di molto poiché lammoniaca si lega bene con lacqua. E dallaltra parte lammoniaca assorbirà anche il calore durante tutti i cambiamenti di temperatura. Ciò significa che quando lacqua si scioglierà, sarà necessario più calore per scioglierla poiché lammoniaca si sta appropriando di una parte di quella fornita calore.
- Sì, ma il volume è il mio limite. Per fare spazio ad aggiungere 1 cc di ammoniaca liquida pura che assorbirà solo calore proporzionale al suo calore specifico, devo rimuovere 1 cc di acqua, che nello stesso tempo passa attraverso il cambio di fase e assorbe enormi quantità di calore proporzionali al suo calore latente, oltre al suo simile (se minore) assorbimento di calore. A meno che il legame in qualche modo riduca il volume della miscela … vero?
- @SF Non ‘ devi rimuovere 1 cc di acqua. Puoi aggiungere 1200 cc o f ammoniaca pura e 1 cc di acqua rimarranno gli stessi. Oppure, in alternativa, se si dispone di ammoniaca liquida pura, sostituire 1 cc di acqua con 1 cc di essa equivarrà effettivamente ad aggiungere nuovamente 1 cc di acqua insieme a 1200 cc di ammoniaca (1200 volumi di ammoniaca si dissolvono in 1 cc di acqua a 0 ° C) . Cè abbastanza spazio intermolecolare per inserire lammoniaca tra le molecole dacqua. Ho cercato alcuni esperimenti reali in cui il calore assorbito e il cambiamento di temperatura fossero tracciati per acqua + ammoniaca e solo acqua, ma senza successo. 🙁
- Aspetta aspetta aspetta. Ho la scatola a doppia parete con 100 cc di spazio per il liquido refrigerante. La riempio con 99 cc di acqua. Quanta ammoniaca liquida pura posso aggiungere prima che la miscela trabocchi ?