Eu vi uma “caixa térmica” engenhosamente simples ontem – uma caixa de plástico de parede dupla com um pouco de líquido entre as paredes. Você o congela e mantém a temperatura perto do ponto de congelamento desse líquido, até que o líquido derreta, enquanto você pode armazenar alimentos secos dentro.
Agora, a eficiência de tal caixa dependerá do volume do líquido, em um grau menor – quão abaixo de seu ponto de fusão ele estava congelado, e no calor latente de seu derretimento. (e isolamento, é claro, mas isso é uma questão totalmente diferente.)
Embora eu suspeite que o líquido usado na caixa que vi seja apenas água com um pouco de corante adicionado, me pergunto se eu poderia fazer melhor do que isso. Existe uma substância que pode ser razoavelmente obtida por um funileiro DIY, que tem um calor latente de derretimento significativamente maior do que a água e um ponto de fusão à pressão normal em algum lugar “dentro da razão” – alcançável por freezer de cozinha normal, e não acima de “comida dentro de mim vai estragar”? (pontos de bônus por não ser muito perigoso …) Ou talvez haja alguma maneira de aumentar o calor latente do gelo de água derretido adicionando algo a ele?
Comentários
- Não existem muitos produtos químicos (comuns) com um calor latente de fusão acima do da água. Confira esta lista por exemplo: engineeringtoolbox.com/latent-heat-melting-solids-d_96.html —- portanto, será muito difícil (talvez não seja possível) encontrar um líquido com a fusão ponto g quase igual a água e um calor latente de fusão mais alto.
- Se você encontrar um, ligue para mim! Eu definitivamente quero estar no tipo de negócio que poderíamos fazer com isso . Mas acho que o que você está pedindo é algum tipo de almoço grátis. E a regra básica é: Não ' tal coisa não existe.
- Boa resposta de @Jerry, e comentários sobre o calor latente excepcionalmente alto da fusão da água. Dependendo do plástico, você também pode usar uma mistura de pedaços / pó de gelo seco e isopropanol. O isopropanol congela cerca de 10 ° C abaixo do ponto de sublimação do gelo seco, então você não ' tem probabilidade de congelá-lo. Será apenas um banho muito frio até o gelo seco sublimar e a solução aquecer. Isolamento extra, por dentro e por fora, seria para evitar que as coisas fiquem muito frias e fazer com que durem muito mais tempo. Mas o primeiro passo seria testar se o plástico é compatível com isopropanol. Em seguida, reutilize o isoprop.
Resposta
Na verdade, será difícil encontrar um substituto para a água. Você pode querer saber como funcionam as bolsas de gelo .
Algumas das coisas que são adicionadas à água em tais embalagens incluem substâncias para prevenir crescimento bacteriano e para evitar que a água se torne totalmente líquida. A água torna-se assim um gel.
Os pacotes de gel podem ser feitos adicionando hidroxietilcelulose (Cellusize) ou gel de sílica revestido de vinil.
Um fator que você pode considerar, é que se houver mais massa (por exemplo, dissolvendo algo na água) fornecerá mais substância para o calor ir, de modo que o aumento da temperatura será mais lento.
Outro, são as ligações de hidrogênio, que estão muito presentes nas moléculas de água e que explicam seus altos calores específicos (calor latente e capacidade de calor).
Infelizmente, adicionar coisas à água tende a interromper as ligações de hidrogênio. Eu não tentei, nem consigo encontrar algo para apoiar minha próxima frase, mas eu esperaria que a amônia fosse um possível aditivo. Ela tem uma capacidade de calor específica maior do que a água e se dissolve facilmente, pois não rompe as ligações de hidrogênio que muito devido à sua estrutura molecular.
A glicose também é um aditivo potencial, uma vez que não rompe muito as ligações de hidrogênio, mas seu calor específico é aparentemente um pouco menor do que a amônia. Eu encontrei um site onde eu poderia inserir alguns parâmetros e ele fornece a capacidade de calor da água com açúcar e os resultados costumam dizer que a capacidade de calor específica é inferior a isso de amônia sozinha (do mesmo site que michielm mencionou, a amônia tem uma capacidade de calor específica de um pouco menos de 4,6 a $ 0 ^ oC $).
Comentários
- O problema com a amônia (além de seu cheiro e toxicidade) é que seu ponto de fusão é -77C, enquanto eu ' d estar aumentando o calor específico da mistura, acho que ' d estar reduzindo seu calor latente na " temperatura do freezer doméstico " – somente após cruzar -77C I ' d obter sumariamente mais " armazenamento frio " (calor removido) do que eu faria no caso de água pura.
- @SF a amônia será dissolvida na água, então derrete ponto de partida não é relevante.E como será dissolvido, o cheiro será significativamente menor (cerca de 40 vezes menos de acordo com um documento em pdf . O calor latente da água não deve mudar muito já que a amônia se liga bem à água. E, por outro lado, a amônia absorve o calor também durante as mudanças de temperatura. O que significa que quando a água derreter, mais calor será necessário para derretê-la, já que a amônia está se apropriando de parte do suprido calor.
- Sim, mas o volume é meu limite. Para abrir espaço para adicionar 1 cc de amônia líquida pura que só absorverá o calor proporcional ao seu calor específico, preciso remover 1 cc de água, o que seria ao mesmo tempo, passa pela mudança de fase e absorve grandes quantidades de calor proporcionais ao seu calor latente, além de sua absorção de calor semelhante (se menor). A menos que a ligação de alguma forma reduza o volume da mistura … não é?
- @SF Você não ' não precisa remover 1 cc de água. Você pode adicionar 1200 cc o f amônia pura e 1 cc de água permanecerão os mesmos. Ou, alternativamente, se você tiver amônia líquida pura, substituir 1 cc de água por 1 cc dele na verdade equivale a adicionar de volta 1 cc de água junto com 1200 cc de amônia (1200 volumes de amônia se dissolvem em 1 cc de água a 0C) . Há espaço intermolecular suficiente para encaixar a amônia entre as moléculas de água. Procurei alguns experimentos reais em que o calor absorvido e a mudança de temperatura foram plotados para água + amônia e apenas água, mas sem sucesso. 🙁
- Espere, espere, espere. Tenho a caixa de parede dupla com 100 cc de espaço para líquido refrigerante. Encho-a com 99 cc de água. Quanta amônia líquida pura posso adicionar antes que a mistura transborde ?