Widziałem wczoraj genialnie prostą „chłodnicę” – dwuścienne plastikowe pudełko z odrobiną płynu między ścianami. Zamrażasz go i utrzymuje temperaturę w pobliżu punktu zamarzania płynu, aż płyn się rozpuści, podczas gdy możesz przechowywać w nim suchą żywność.
Teraz wydajność takiego pudełka będzie zależeć od objętości ciecz, w mniejszym stopniu – jak daleko poniżej swojej temperatury topnienia został zamrożony i na utajonym cieple topnienia. (i oczywiście izolacja, ale to zupełnie inna sprawa).
Chociaż podejrzewam, że płyn użyty w pudełku, który widziałem, to tylko woda z dodatkiem odrobiny barwnika, zastanawiam się, czy mógłbym zrobić lepiej niż to. Czy istnieje substancja, którą może rozsądnie uzyskać majsterkowicz, która ma utajone ciepło topnienia znacznie wyższe niż woda i temperaturę topnienia przy normalnym ciśnieniu gdzieś „w granicach rozsądku” – osiągalną przez zwykłą kuchenną zamrażarkę, a nie powyżej „jedzenie w środku się zepsuje”? (punkty bonusowe za to, że nie jest zbyt niebezpieczne …) A może jest jakiś sposób, aby zwiększyć utajone ciepło topniejącego lodu wodnego, dodając coś do niego?
Komentarze
- Nie ma zbyt wielu (powszechnych) chemikaliów z utajonym ciepłem topnienia wyższym niż woda. Sprawdź tę listę, na przykład: engineeringtoolbox.com/latent-heat-melting-solids-d_96.html —- dlatego będzie bardzo trudno (może nie jest możliwe) znalezienie płynu z meltyną punkt g mniej więcej równy wodzie i wyższemu utajonemu ciepłu topnienia.
- Jeśli znajdziesz, zadzwoń do mnie! Zdecydowanie chcę zająć się tym, co moglibyśmy zrobić z tego . Ale myślę, że prosisz o jakiś darmowy lunch. Podstawowa zasada brzmi: ' nie ma czegoś takiego.
- Dobra odpowiedź @Jerryego i komentarze na temat wyjątkowo wysokiego utajonego ciepła topnienia wody. W zależności od plastiku można również użyć mieszanki kawałków suchego lodu / proszku i izopropanolu. Izopropanol zamarza około 10 ° C poniżej punktu sublimacji suchego lodu, więc prawdopodobnie nie ' nie zamarzniesz. Będzie to po prostu bardzo zimna kąpiel, aż suchy lód sublimuje, a roztwór się nagrzewa. Dodatkowa izolacja, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz, zapobiegłaby zbytniemu wychłodzeniu i sprawiłaby, że trwało znacznie dłużej. Ale pierwszym krokiem byłoby sprawdzenie, czy plastik jest OK z izopropanolem. Następnie użyj ponownie izoprop.
Odpowiedź
Rzeczywiście, trudno będzie znaleźć substytut wody. Warto przyjrzeć się, jak działają woreczki z lodem .
Niektóre z rzeczy dodawanych do wody w takich opakowaniach obejmują substancje zapobiegające rozwój bakterii i zapobieganie całkowitemu upłynnieniu wody. W ten sposób woda staje się żelem.
Opakowania żelowe można wytwarzać dodając hydroksyetylocelulozę (Cellusize) lub żel krzemionkowy pokryty winylem.
Jednym z czynników, który możesz wziąć pod uwagę, jest to, że jeśli jest więcej masy (na przykład rozpuszczenie czegoś w wodzie), dostarczy więcej substancji dla dowolnego ciepła. tak, że wzrost temperatury będzie wolniejszy.
Innym są wiązania wodorowe, które są bardzo obecne w cząsteczkach wody i co wyjaśnia jej wysokie ciepło właściwe (ciepło utajone i pojemność cieplna).
Niestety, dodanie do wody będzie miało tendencję do rozrywania wiązań wodorowych. Nie próbowałem tego ani nie mogę znaleźć czegoś, co potwierdzałoby moje następne zdanie, ale spodziewałbym się, że amoniak będzie możliwym dodatkiem. Ma wyższą pojemność cieplną właściwą niż woda i łatwo się rozpuszcza, ponieważ nie przerywa wiązań wodorowych, które wiele ze względu na swoją strukturę molekularną.
Glukoza jest również potencjalnym dodatkiem, ponieważ nie rozrywa zbytnio wiązań wodorowych, ale jej ciepło właściwe jest najwyraźniej nieco niższe niż w przypadku amoniaku. Znalazłem witrynę , w której mogłem wprowadzić pewne parametry i podaje ona pojemność cieplną wody z cukrem, a wyniki często mówią, że pojemność cieplna właściwa jest niższa samego amoniaku (z tego samego miejsca , o którym wspomniał michielm, amoniak ma pojemność cieplną nieco mniejszą niż 4,6 przy 0 $ ^ oC $).
Komentarze
- Problem z amoniakiem (poza jego zapachem i toksycznością) polega na tym, że jego temperatura topnienia wynosi -77 ° C, więc podczas gdy ja ' d zwiększać ciepło właściwe mieszanki, myślę, że ' d zmniejszać ciepło utajone przy " temperaturze domowej zamrażarki " – dopiero po przekroczeniu -77 ° C I ' d otrzymaj w sumie więcej " w chłodni " (ciepło usunięte) niż w przypadku czystej wody.
- @SF amoniak zostanie rozpuszczony w wodzie, więc jego stopienie punkt nie ma znaczenia.A ponieważ zostanie rozpuszczony, zapach będzie znacznie słabszy (około 40 razy mniej według dokumentu pdf . Utajone ciepło wody nie powinno się zbytnio zmieniać ponieważ amoniak dobrze wiąże się z wodą. Z drugiej strony amoniak również pochłania ciepło przez cały czas zmian temperatury. Oznacza to, że gdy woda się stopi, do jej stopienia będzie potrzebne więcej ciepła, ponieważ amoniak przejmuje część dostarczonej wody
- Tak, ale objętość jest moim ograniczeniem. Aby zrobić miejsce na dodanie 1 cm3 czystego ciekłego amoniaku, który będzie absorbował ciepło tylko proporcjonalnie do jego ciepła właściwego, muszę usunąć 1 cm3 wody, co w tym samym czasie przechodzi przez przemianę fazową i pochłania ogromne ilości ciepła proporcjonalne do jego ciepła utajonego, oprócz podobnego (jeśli mniej) pochłaniania ciepła. Chyba że wiązanie w jakiś sposób zmniejszy objętość mieszanki … czy to?
- @SF Nie ' nie musisz usuwać 1 cm3 wody. Możesz dodać 1200 cm3 f czysty amoniak i 1 cm3 wody pozostaną takie same. Lub alternatywnie, jeśli masz czysty ciekły amoniak, zastąpienie 1 cm3 wody 1 cm3 będzie równoznaczne z dodaniem z powrotem 1 cm3 wody razem z 1200 cm3 amoniaku (1200 ml amoniaku rozpuszcza się w 1 cm3 wody o temperaturze 0 ° C) . Jest wystarczająco dużo przestrzeni międzycząsteczkowej, aby zmieścić amoniak między cząsteczkami wody. Szukałem rzeczywistych eksperymentów, w których pochłanianie ciepła i zmiany temperatury zostały wykreślone dla wody + amoniaku i samej wody, ale bez powodzenia. 🙁
- Poczekaj, poczekaj. Mam dwuścienne pudełko ze 100 cm3 miejsca na płyn chłodzący. Uzupełniam je 99 cm3 wody. Ile czystego ciekłego amoniaku mogę dodać, zanim mieszanina się rozleje ?