Ik zag gisteren een ingenieus eenvoudige “koelbox” – een dubbelwandige plastic doos met wat vloeistof tussen de muren. Je vriest het in, en het houdt de temperatuur dichtbij het vriespunt van die vloeistof, totdat de vloeistof smelt, terwijl je droog voedsel erin kunt bewaren.
Nu hangt de efficiëntie van zon doos af van het volume van de vloeibaar, in mindere mate – hoe ver beneden het smeltpunt het was bevroren, en op latente hitte van het smelten. (en isolatie natuurlijk, maar dat is een heel andere zaak.)
Hoewel ik vermoed dat de vloeistof die in de doos die ik zag gewoon water was met een beetje kleurstof, vraag ik me af of ik het beter zou kunnen doen. Is er een stof die redelijkerwijs kan worden verkregen door een doe-het-zelf-knutselaar, die een latente smeltwarmte heeft die aanzienlijk hoger is dan die van water, en een smeltpunt bij normale druk ergens “binnen redelijke grenzen” – haalbaar met een normale keukenvriezer, en niet boven “voedsel van binnen zal bederven”? (bonuspunten omdat het niet overdreven gevaarlijk is …) Of is er misschien een manier om de latente hitte van smeltend waterijs te verhogen door er iets aan toe te voegen?
Reacties
- Er zijn niet zoveel (gangbare) chemicaliën met een latente smeltwarmte boven die van water. Bekijk deze lijst bijvoorbeeld: engineeringtoolbox.com/latent-heat-melting-solids-d_96.html —- daarom zal het erg moeilijk zijn (misschien niet mogelijk) om een vloeistof te vinden met de meltin g-punt ongeveer gelijk aan water en een hogere latente smeltwarmte.
- Als je er een vindt, bel me dan! Ik wil beslist meedoen aan het soort zaken dat we uit dat kunnen maken. Maar ik denk dat je vraagt om een soort gratis lunch. En de basisregel is: er ' is zoiets niet.
- Goed antwoord van @Jerry, en opmerkingen over de uniek hoge latente hitte van fusie van water. Afhankelijk van het plastic kun je ook een mengsel van droogijsblokjes / poeder en isopropanol gebruiken. Isopropanol bevriest ongeveer 10C onder het sublimatiepunt van droogijs, dus het is niet waarschijnlijk dat het ' zal bevriezen. Het zal gewoon een heel koud bad zijn totdat het droogijs sublimeert en de oplossing opwarmt. Extra isolatie, van binnen en van buiten, zou zijn om te voorkomen dat het te koud wordt en om het veel langer mee te laten gaan. Maar de eerste stap zou zijn om te testen of het plastic in orde is met isopropanol. Gebruik de isoprop dan opnieuw.
Answer
Inderdaad, het zal moeilijk zijn om een vervanger voor water te vinden. Misschien wil je onderzoeken hoe ijspakken werken.
Sommige dingen die in dergelijke pakketten aan water worden toegevoegd, bevatten stoffen om te voorkomen bacteriegroei en om te voorkomen dat het water volledig vloeibaar wordt. Het water wordt zo een gel.
Gelpakketten kunnen worden gemaakt door hydroxyethylcellulose (Cellusize) of met vinyl beklede silicagel toe te voegen.
Een factor die u in overweging zou kunnen nemen, is dat als er meer massa is (bijvoorbeeld door iets in het water op te lossen) er meer substantie zal zijn voor de eventuele warmte om naar toe te gaan, zodat de temperatuurstijging langzamer zal zijn.
Een andere is waterstofbruggen, die zeer aanwezig zijn in watermoleculen en die de hoge specifieke warmte (latente warmte en warmtecapaciteit) verklaart.
Helaas zal het toevoegen van dingen aan het water de neiging hebben om de waterstofbruggen te verstoren. Ik heb het niet geprobeerd, noch kan ik iets vinden om mijn volgende zin te ondersteunen, maar ik verwacht dat ammoniak een mogelijk additief is. Het heeft een hogere specifieke warmtecapaciteit dan water en lost ook gemakkelijk op omdat het de waterstofbruggen niet verstoort die veel vanwege de moleculaire structuur.
Glucose is ook een potentieel additief omdat het de waterstofbruggen niet veel verstoort, maar de soortelijke warmte is blijkbaar iets lager dan die van ammoniak. Ik vond een site waar ik een aantal parameters kon invoeren en het geeft de warmtecapaciteit van het suikerwater weer en de uitgangen zeggen vaak dat de specifieke warmtecapaciteit lager is dan dat ammoniak alleen (van dezelfde site die Michielm noemde, ammoniak heeft een specifieke warmtecapaciteit van iets minder dan 4,6 bij $ 0 ^ oC $).
Reacties
- Het probleem met ammoniak (naast de geur en giftigheid) is dat het smeltpunt -77C is, dus terwijl ik ' Ik zou de soortelijke warmte van de mix verhogen, ik denk dat ik ' de latente warmte zou verminderen op " temperatuur thuisvriezer " – pas na het kruisen van -77C I ' d krijg ik summier meer " koud opgeslagen " (warmte verwijderd) dan ik zou doen in het geval van zuiver water.
- @SF de ammoniak zal worden opgelost in het water, dus het smelt ing punt is niet relevant.En aangezien het zal worden opgelost, zal de geur aanzienlijk minder zijn (ongeveer 40 keer minder volgens een pdf-document . De latente warmte van water zou niet veel moeten veranderen omdat ammoniak goed bindt met water. En aan de andere kant zal ammoniak de warmte ook absorberen door de temperatuurveranderingen heen. Dit betekent dat wanneer water smelt, er meer warmte nodig zal zijn om het te smelten, aangezien ammoniak zich een deel van de geleverde warmte.
- Ja, maar het volume is mijn limiet. Om ruimte te maken voor het toevoegen van 1 cc pure vloeibare ammoniak die alleen warmte absorbeert in verhouding tot de soortelijke warmte, moet ik 1 cc water verwijderen, wat ga tegelijkertijd door faseverandering en absorbeer enorme hoeveelheden warmte evenredig met de latente warmte, bovenop de vergelijkbare (zij het mindere) warmteabsorptie. Tenzij de hechting op de een of andere manier het volume van de mix vermindert … nietwaar?
- @SF U hoeft ' niet de 1 cc water te verwijderen. U kunt 1200 cc toevoegen f zuivere ammoniak en de 1 cc water blijft hetzelfde. Of als je zuivere vloeibare ammoniak hebt, zal het vervangen van 1 cc water door 1 cc ervan feitelijk gelijk staan aan het toevoegen van 1 cc water samen met 1200 cc ammoniak (1200 volumes ammoniak lost op in 1 cc water bij 0C) . Er is voldoende intermoleculaire ruimte om ammoniak tussen watermoleculen te passen. Ik zocht naar enkele daadwerkelijke experimenten waarbij warmte-opname en temperatuurverandering werden uitgezet voor water + ammoniak en alleen water, maar zonder succes. 🙁
- Wacht wacht wacht. Ik heb de dubbelwandige bak met 100 cc ruimte voor koelvloeistof. Ik vul hem met 99 cc water. Hoeveel pure vloeibare ammoniak kan ik toevoegen voordat het mengsel overloopt ?