Chladiace nemrznúce zmesi nacl a suchého oxidu uhličitého. Získavanie chladiacich zmesí z plynov

Na základe získaných údajov o koncentrácii je možné odvodiť najlacnejšie, najhospodárnejšie, ekologické, ľahko použiteľné zmesi.

Čo sú to kryo-zmesi? Vo vedeckej literatúre sa toto slovo takmer nikdy nenachádza. Používa sa slovné spojenie „chladiace zmesi“.

Ako už z názvu vyplýva, ide o zmesi určené na výrobu umelého chladu. Hlavnou, najznámejšou zmesou je NaCl + H2O, známa ako ľadovo-solné chladenie.

Existujú dva typy kryo zmesí (soľ + voda a soľ + kyselina).

Za chladiace zmesi sa považujú aj nemrznúce zmesi (nemrznúce kvapaliny). Používajú sa v chladiacich systémoch motora.

Na dosiahnutie pomerne nízkych teplôt ~ -60-70 C sa používa suchý ľad (pevný oxid uhličitý).

Vo svojej práci uvažujem len so štyrmi zmesami (soľ + sneh).

2) (NH4)2S04 + H20

3) NaCl + H2O (ľad)

4) CaCl2 * 6H2O + H2O (ľad)

Zmesi soli a kyselín sú nebezpečné a na moje účely poskytujú príliš nízke teploty. Takže ich nepoužívam.

Je vidieť, že najúčinnejšou zmesou je zmes č.4. Najlepšia koncentrácia je pre ňu 50%.

Odlišuje sa od ostatných v neprítomnosti hodnôt pri koncentráciách 50-70%, je to spôsobené prechodom reakcie z endotermickej na exotermickú, keď koncentrácia soli v zmesi dosiahne nad 40%. Tento účinok sa vysvetľuje povahou reagujúcich látok a fyzikálnym stavom zmesi počas jej prípravy (sneh sa začne aktívne topiť a keď sa dehydrovaný chlorid vápenatý zmieša s vodou, reakcia je extrémne exotermická), resp. absorpcia a výdaj tepla prebieha paralelne, s prechodom na exotermickú so zvýšením obsahu solí.

Systémy №1,2,3 prebiehajú takmer paralelne s osou X. Zdá sa to však iba na tomto grafe. Len cena delenia teplotnej stupnice = 5 (!) 0С.

Pre názorný príklad si môžeme vziať obr. 2, jeho hodnota teplotnej stupnice delenia = 0,10C.

Ryža. 2 Systém NH4NO3 + H2O (ľad)

V skutočnosti 0,50 C nie je veľmi dôležité. Môžeme teda predpokladať, že graf ide takmer po priamke. Najlepšiu koncentráciu považujem za 10% NH4NO3.

Objavy

Môžete to vidieť už v roku 1550. bola prvá zmienka o „chladiacich zmesiach“. V tomto prípade o procese chladenia vody pomocou dusičnanu draselného. Chladiaci priestor bol vynájdený v roku 1844. Námestie Charlesa Smitha.

Aplikácia

Chladiace zmesi, ktoré som pripravil, sa dajú použiť na rôzne účely. Napríklad pomocou NaCl + snehu môžete dobre schladiť šťavu a jedlo. Samozrejme, ak nie je miesto v chladničke. Túto zmes je možné použiť aj na konzervovanie potravín, keďže je šetrná k životnému prostrediu a nezávadná.

Pre úplnejšie ochladenie na -40 °C sa používa zmes CaCl2 * 6H2O + H2O. Pri mojich pokusoch som dosiahol minimálnu teplotu pri 50% koncentrácii. Rovná sa ~ 370 °C.

Po vykonanej práci môžem skonštatovať, že aj keď je CaCl2 * 6H20 + H2O dobrá zmes - dáva pomerne nízku teplotu (~ -370 ° C), zastávam názor, že najvýhodnejšia, ekologická zmes je NaCl + sneh 30 %.

Po vykonanej práci môžem skonštatovať, že aj keď je CaCl2 * 6H20 + H2O dobrá zmes - dáva pomerne nízku teplotu (~ -370 ° C), som toho názoru, že najvýhodnejšia, ekologická zmes je NaCl + sneh.

Praktický záver z mojej práce možno urobiť nasledovne.

Pomocou týchto zmesí môžete určiť kvalitatívne zloženie produktu. Napríklad maslo, kyslá smotana, mlieko, benzín. To sa vykonáva pomocou princípu nádoby vo nádobe. Do väčšej nádoby sa naleje hotová kryo-zmes a do nej sa vloží menšia nádoba s požadovanou ingredienciou. Potom sa jeden termistorový snímač umiestni do zmesi a druhý do nádoby s produktom. Vykoná sa séria meraní. Z ochladzovacích kriviek rôznych zložiek produktu zistíte množstvo konkrétnej látky v testovacej kvapaline.

1. Chladenie potravín.
Nasypte niekoľko peliet suchého ľadu do termosky alebo dvojstennej nádoby, navrch položte obyčajný ľad a potom pridajte jedlo alebo nápoje. Najlepšie je nedovoliť, aby sa suchý ľad dostal do priameho kontaktu s potravinami. teplota suchého ľadu -78,33 ° C. Potraviny je možné takto skladovať 5 až 7 dní.

2. Zmrazovanie potravín.
Suchý ľad by mal byť umiestnený na vrchu potravín. Zabalenie suchého ľadu do papiera predĺži dobu odparovania.

3. Tvorba hmly.

Nalejte horúcu vodu do veľkého kovového pohára a potom pridajte pelety suchého ľadu. Vytvorí sa hustá hustá hmla, ktorá sa bude šíriť po zemi. Takto vytvárajú hmlu na javisku a nočných kluboch. Je lepšie vykonať tento postup vo vetranom priestore. Rovnakým spôsobom môžete vytvoriť hmlu v bazéne alebo jacuzzi.

Video: Alkohol s ľadom

4. Chladenie a mrazenie.
Suchý ľad má zmrazovaciu kapacitu 15-krát vyššiu ako vodný ľad a doba vyparovania suchého ľadu môže byť 5-krát väčšia ako doba roztápajúceho sa vodného ľadu. Zmes suchého ľadu a vodného ľadu možno použiť na chladenie potravín, piva a pivných sudov. Použitie iba suchého ľadu môže zamrznúť pivo alebo poškodiť sudy.

5. Odvádzanie komárov od potenciálnych obetí.
Suchý ľad priťahuje komáre. Ak položíte trochu suchého ľadu na tú stranu, kde sa nachádzate, budú sa okolo neho sústrediť.

6. Spev metal.
Keď sa kov dostane do priameho kontaktu so suchým ľadom, kov začne vydávať hlasný, prenikavý zvuk. Tento experiment možno vykonať umiestnením kovovej lyžice na suchý ľad. Do lyžice môžete naliať trochu vody, aby ste sledovali proces jej zmrazovania. Buďte opatrní, pretože dlhší kontakt spôsobí ochladenie lyžice natoľko, že pri priamom kontakte poškodí pokožku.

7. Hmlisté bubliny.
Keď sa k zmesi vody a suchého ľadu pridá mydlová voda, vytvoria sa bubliny, naplnené hustou hmlou.

8. Výstrel.
Ak vložíte pelety suchého ľadu do škatule z plastovej fólie, zatvoríte ju vekom a chvíľu počkáte, veko môže vystreliť niekoľko metrov. Rovnakým spôsobom môžete odpaľovať rakety vodou, ale to si vyžaduje špeciálne zariadenia.

9. Nafúknutie gumeného balóna alebo balóna.
Môžete dať trochu suchého ľadu do gule, pevne ju uzavrieť a hodiť do bazéna alebo do nejakej vody. Guľa sa najskôr potopí, ale keď sa naplní plynom, vystúpi na povrch a exploduje.

10. Zvuková šošovka.
Balónik naplnený oxidom uhličitým môže pôsobiť ako zvuková šošovka. Zvuk sa totiž šíri pomalšie v oxide uhličitom ako vo vzduchu, rovnako ako svetlo prechádza pomalšie cez sklo ako cez vzduch alebo vákuum. Môžete získať loptu naplnenú oxidom uhličitým. vložte do nej trochu suchého ľadu. Guličku naplnenú oxidom uhličitým držte vo vzdialenosti asi 30 cm od ucha – zvuky, ktoré ňou prechádzajú, by sa mali zosilniť.

11. Sýtenie nápojov oxidom uhličitým.
Nalejte pitnú vodu do pohára a pridajte tam niekoľko granúl suchého ľadu, po odparení ľadu by mala byť voda mierne sýtená.

12. Odstránenie dlaždíc.
Keramické dlaždice je možné z podlahy odstrániť posypaním suchým ľadom na povrch. Dlaždice sa ľahšie odstraňujú vďaka chladeniu a kompresii. Tento postup môže trvať dlho, kým sa odstráni veľké množstvo dlaždíc, ale je veľmi vhodné odstrániť 1-2 dlaždice.

13. Bojujte proti hlodavcom.
Ak sa do nory hlodavca nasype granulovaný suchý ľad, po chvíli z neho oxid uhličitý vytlačí kyslík, čím sa zastaví prístup vzduchu k hrudníku hlodavca. Aby ste dosiahli plný efekt, musíte sa uistiť, že nora nie je priechodná.

Na tento jednoduchý životný hack potrebujete iba ľad a soľ.

Preventívne opatrenia

Aby ste sa vyhli tepelným popáleninám, pri manipulácii s chladiacimi zmesami používajte ochranné rukavice a odev s dlhými rukávmi.

Činidlá a vybavenie:

ľad (750 g);
kuchynská soľ (chlorid sodný, 250 g);
sklenené nádoby (2 kusy);
fľaša s nápojom.

Pokyny krok za krokom

Vo veľkom pohári zmiešajte ľad a soľ v pomere 3: 1. Chladiaca zmes je pripravená. Teraz dáme nápoj do chladiacej zmesi. Nápoj mal izbovú teplotu a teraz až -2 ° C! Teraz je pripravený k jedlu!

Vysvetlenie procesov

Chladiace zmesi pozostávajú z dvoch alebo viacerých pevných (alebo pevných a kvapalných) látok. Miešaním „berú“ teplo a znižujú teplotu zvonku. Procesy, pri ktorých dochádza k absorpcii tepla z prostredia, sa nazývajú endotermické. Chladiaca zmes ľadu a kuchynskej soli v pomere 3:1 dokáže produkovať teploty až -21 °C. Na zvýšenie efektu môžete zmeniť pomer soli k ľadu, prípadne na nádobu položiť ľad či sneh a potom posypať soľou. Zmes ľadu a chloridu dokáže znížiť teplotu až na -55 °C. Pevný oxid uhličitý () zmiešaný s dietyléterom alebo acetónom má teplotu -78 ° C. Na základe takýchto solí a kvapalín sa pripravujú chladiace zmesi, ktoré sa používajú aj v boji proti ľadu.

Mestská rozpočtová vzdelávacia inštitúcia

"Stredná škola číslo 11"

Vedecká spoločnosť študentov

Výskum

"chladiace zmesi"

Práca dokončená:

Žiak 9 „v“ trieda

MBOU "Stredná škola č. 11"

Baranova Yana

Vedecký poradca:

Oľga Ovčinnikovová

Balakhna

2013 g.

OBSAH

Úvod …………………………………………………………………………. Kapitola 3ja... Prehľad literatúry k téme …………………………………………. 51.1 Čo sú chladiace zmesi…………………………………… ..…. 5

1.2 História objavu chladiacich zmesí ...……………………….…..…5

1.3 Klasifikácia kryogénnych zmesí ....……………………………………...…. 6

1.4.Teoretické zdôvodnenie hypotermického účinku chladiacich zmesí ... ..…………………………………………………………………….… 8

1.5. Aplikácia kryo-zmesí v priemysle a každodennom živote….…………….… .9

kapitolaII... Experimentálna časť ………………………………………….… 12

2.1. Vybavenie …………………………………………………………. …… 12

2.2. Stanovenie kvalitatívneho zloženia obsahu hypotermického balenia „APPOLO“ a jeho účinnosti ……………………………………… 12

2.3 Identifikáciaúčinnosť rôznych zložení chladiacich zmesí ………………………………………………………………… .13

2.4. Závislosť chladiaceho účinku od súhrnného stavu rozpúšťadla ………………………………………………………………….… .14

2.5. Závislosť chladiaceho účinku na koncentrácii rozpustenej látky ………………………………………………………………….… .14

2.6. „Paradox“ koncentrovanej kyseliny sírovej .... …………. ……… .. 15

3. Záver… .. …………………. ………………………………………………………… 16

4. Zoznam použitej literatúry ……………………………………… 17

5. Prílohy ………………………………………………………………… ..18

Úvod.

Relevantnosť práce.

V bežnom živote sa často stretávame s javmi, ktoré v nás vyvolávajú mnohé otázky.

Prečo sa pri rozpúšťaní niektorých dusíkatých hnojív používaných na výživu rastlín výsledné roztoky ochladzujú?

Prečo je chladnejšie stáť na slanej kaši (zmes snehu a soli) ako len na snehu?

Prečo dochádza k ochladzovaniu pri použití hypotermickej tašky z autolekárničky?

Prečo má koncentrovaná kyselina sírová po zmiešaní so snehom silný chladiaci účinok a po rozpustení vo vode silné zahrievanie?

Túžba nájsť odpovede na tieto otázky sa stala základom nášho výskumu.Rozhodol som sa študovať mechanizmus tepelných procesov a identifikovať najdostupnejšie a najefektívnejšie kompozície chladiacich zmesí.

Cieľ:

Študovať a analyzovať informácie o chladiacich zmesiach a experimentálne identifikovať najjednoduchšie a najúčinnejšie kompozície chladiacich zmesí.

Pracovné úlohy:

Zbierajte a analyzujte literatúru o chladiacich zmesiach.

Empiricky určte zloženie vodo-soľného hypotermického balíčka „APPOLO“.

Experimentálne odhaliť najefektívnejšie kompozície studených zmesí z látok používaných v každodennom živote.

Predmet štúdia. Soli používané ako dusíkaté hnojivá.

Predmet štúdia. Účinnosť zložení chladiacich zmesí, závislosť hypotermického účinku od obsahu solí v zmesiach a stavu agregácie rozpúšťadla.

hypotéza:

Existujú účinné a jednoduché chladiace zmesi na báze dusíkatých hnojív a kuchynskej soli.

Chladiaci účinok závisí od stavu agregácie rozpúšťadla a koncentrácie rozpustenej látky.

Výskumné metódy:

Aktualizačná metóda spočíva v určení hodnoty konkrétneho výskumu;

Vyhľadávanie

Praktická výskumná metóda;

Metóda analýzy a zovšeobecnenia

KAPITOLA 1. Prehľad literatúry na danú tému

Kryo-zmes je neologizmus (gréckykryos- ľad).Preto je toto slovo vo vedeckej literatúre dosť zriedkavé. Častejšie sa toto slovo nahrádza výrazom „chladiaca zmes“. Totosystémy dvoch alebo viacerých pevných alebo pevných a kvapalných látok, pri zmiešaní teplota zmesi klesá v dôsledku absorpcie tepla pri tavení alebo rozpúšťaní zložiek systému.

Ako zložky chladiacich zmesí na zníženie teplôt až do -50°C sa používajú rôzne soli, kyseliny, voda, ľad (sneh).Chladiace zmesi suchého ľadu (pevný oxid uhličitý) a niektorých organických látok (alkoholy, acetón, éter) slúžia na zníženie teplôt až do -80 °C.Aj v priemysle sú chladivá široko používané. Najbežnejšou chladiacou kvapalinou je voda. Najrozšírenejšie sú chladiace kvapaliny na báze viacsýtneho alkoholu – etylénglykolu.

Na dosiahnutie najnižšej teploty sa látky obsiahnuté v chladiacej zmesi odoberajú v množstvách zodpovedajúcich bodu kryohydrátu.Kryohydrátový bod je teplota, pri ktorej roztok určitej látky zamrzne, inými slovami, je to najnižšia teplota, ktorú môžete dosiahnuť zmiešaním zložiek určitej hmoty.

Existuje veľa chladiacich zmesí, pretože vo všeobecnosti môže na chladenie slúžiť akákoľvek chemická reakcia (vrátane rozpúšťania), ktorá prebieha pri absorpcii tepla. Použitie tejto alebo tej chladiacej zmesi závisí od toho, čo je po ruke, a od požadovaného zníženia teploty.

1.2. História objavovania a vytvárania chladiacich zmesí (kryo zmesí).

Rozpúšťanie ako prostriedok na získanie umelého chladu sa používa už dlho; napríklad Rimania používali rozpúšťanie dusičnanu draselného vo vode na chladenie vína. Fyzik opäť použil rovnaký spôsob chladenia.BlasiusVillafrancav Ríme v roku 1550LatinusTancredusv Neapole v roku 1607; vzal zmes snehu so slanom; Nakoniec Santorio spomína zmes drveného ľadu a kuchynskej soli v roku 1626. Rovnakú zmes používali na zmrazovanie tekutín, ale aj mŕtvych, ľudia nazývaní estónsky ľud. Chladivé účinky sa využívali už v stredoveku na výrobu zmrzliny. Ako mraznička slúžil sud snehu a soli.

Už na začiatku 17. storočia boli vyvinuté prvé receptúry chladiacich zmesí.

1665 je rokom, kedy Robert Boyle publikoval prácu obsahujúcu teoretické základy pre získanie chladu.A to už v roku 1686Marriott experimentálne potvrdil Boyleove teórie.

1685 - Philip Lahir dostal vodný ľad do misky naplnenej z vonkajšej strany čpavkom.
V roku 1810. Leslie postavil prvú umelú ľadovú rastlinu, ktorú pozná história.

Čoskoro (1834) Peltier objavil princíp, ktorý položil základ pre vývoj termoelektrických chladiacich strojov.

V roku 1844.Námestie Charlesa Smithakonečne vynašiel chladničku.

1870 - Peter Vander Wade získal americký patent na termostatický chladiaci systém.

V roku 1879. Karl von Linde získal patent na prvú mechanickú chladničku na svete.

V súčasnosti sa chladiace zmesi používajú v domácom živote, v laboratóriách a všeobecne tam, kde nie je potrebné veľmi silné a dlhodobé chladenie. Pre posledné uvedené a pre priemyselné účely vytvorili veda a ekonomické výpočty výkonnejšie prostriedky umelého chladenia.

Za hlavných vynálezcov „kryo-zmesi“ sa považujú:

Robert Boyle

 zákon vzťahu tlaku, objemu a teploty

 teoretický základ pre získanie chladu

William Cullen

 výroba ľadu pomocou vákua

 vytvorenie stroja na kompresiu pár

Michail Vasilievič Lomonosov

 tvorbateória prirodzeného vetrania

Nern

 vv podmienkach vákua voda zamrzne, keď sa odstráni vodná para (para absorbovaná kyselinou sírovou)

1.3. Klasifikácia chladiacich zmesí.

1.Chladiace zmesi vody (alebo snehu) a soli

2. Chladiace zmesi vody a dvoch solí

3.Ochladzovacie zmesi kyselín a snehu

4. Chladiace zmesi solí s kyselinami

5. Chladiace zmesi niektorých organických látok s pevným oxidom uhličitým

6.Nemrznúce roztoky

Chladiace zmesi vody (alebo snehu) a soli

Chladiace zmesi vody a dvoch solí

Chladiace zmesi kyselín a snehu

Chladiarenské zmesi solí s kyselinami

HCl (2:1)

Na 2 SO 4

NH 4 Cl

KNO 3

HCl(koniec)

Na 2 SO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 SO 4

HNO 3 (2:1)

Na 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 SO 4

NH 4 NIE 3

H 2 SO 4 (1:1)

Na 2 SO 4

Chladiace zmesi s pevným oxidom uhličitým

1.4. Teoretické zdôvodnenie hypotermického účinku chladiacich zmesí.

Vo vlastnostiach zmesí je zaujímavá zákonitosť: bod topenia zmesi viacerých látok je nižší ako bod topenia každej z čistých látok samostatne. Teplota topenia čistej vody (vo forme ľadu alebo snehu) 0 0 C. Ak do ľadu pridáte prímes kuchynskej soli, potom sa ľad začne topiť pri nižších mínusových teplotách. Teplota topenia závisí od pomeru ľadu k soli, rýchlosti miešania a dokonca aj od stupňa rozdrvenia ľadu.Ľad, ako každé teleso, pevné alebo tekuté, je sústava molekúl, ktoré majú vibračné (tepelné) pohyby a zároveň sa navzájom priťahujú; zatiaľ čo tento systém zostáva v jednom zo stavov mobilnej rovnováhy, fyzikálny (a chemický) stav tela zostáva nezmenený. Keď sa častice ľadu a soli dostanú do kontaktu, dochádza k chemickej interakcii, vzájomná príťažlivosť medzi časticami ľadu sa oslabuje, ľad sa topí; teplo sa potom absorbuje. Súčasne je interakcia soli s vodou (hydratácia) sprevádzaná uvoľňovaním tepla. Konečný výsledok je určený rozdielom medzi množstvom tepla absorbovaného počas topenia ľadu a teplom kombinácie soli s vodou. Pretože prvý je v tomto prípade lepší ako druhý, zmes sa ochladí. Nádoba, v ktorej sa mieša, musí byť samozrejme dobre izolovaná tepelnými izolantmi, aby sa naplno využil umelý chlad a samotné miešanie prebieha čo najrýchlejšie; na to musia byť všetky pevné látky, ako je ľad, soli, jemne mleté. Uvedené vysvetlenie javu ochladzovania je aplikovateľné aj na rozpúšťanie solí vo vode, len s tým rozdielom, že pri rozpúšťaní mnohých solí nie je chemická interakcia medzi rozpúšťadlom a rozpúšťanou látkou tak jasne vyjadrená. Pri zmiešaní viacerých solí s vodou alebo snehom môže dochádzať k zložitejším javom, dvojitému rozkladu solí a pod.

Vo všeobecnosti sa tepelný účinok rozpúšťania skladá z tepelných účinkov dvoch stupňov:

deštrukcia kryštálovej mriežky, ku ktorej dochádza pri výdaji energie

tvorba hydrátov, ktorá je sprevádzaná uvoľňovaním energie

Znak tepelného účinku rozpúšťania bude určený pomerom energií týchto stupňov.

1.5. Aplikácia kryo zmesi v priemysle a každodennom živote.

1) rýchle chladenie nápojov alebo potravín;

2) konzervovanie potravín na krátky čas v neprítomnosti chladničky v teplom období;

3) v laboratóriu - destilácia nízkovriacich kvapalín alebo plynov;

4) oddelenie 2 nemiešateľných kvapalín, z ktorých jedna má nízky bod tuhnutia (benzén-voda).

Kvapalné zmesi (kvapaliny)

 V zime sa používajú nemrznúce zmesi, ktoré nezamŕzajú pri teplotách do -40 °C.

 Nízko tuhnúce chladiace kvapaliny sú určené na použitie v chladiacich systémoch motora.

Mazacie a chladiace kvapaliny.

Spracovanie kovov

 Frézovanie (odvod tepla z rezných nástrojov)

 Závitové diely

 Valcovanie plechu

Pevné zmesi

Sublimácia suchého ľadu (pevný oxid uhličitý) sa široko používa na chladenie a mrazenie potravinárskych výrobkov, ako aj na ich skladovanie a prepravu v zmrazenom stave.

Zmrazovanie pár ortuti (metanol + tuhý oxid uhličitý)

Ľadovce, v ktorých je zabezpečená teplota blízko nule, sa využívajú v poľnohospodárstve a čiastočne v obchode a mliekarenskom priemysle, hlavne na skladovanie rýchlo sa kaziacich produktov.

V medicíne

Lokálna hypotermia je terapeutickým účinkom na obmedzené oblasti tela chladových faktorov, ktoré znižujú teplotu tkanív nie pod hranicu ich kryoodolnosti (5-10°C).

V súčasnosti používané chladiace činidlá obsahujú anorganickú soľ a vodu oddelené prepážkou. Keď sa prepážka pretrhne, soľ sa rozpúšťa vo vode s endotermickým účinkom. Priemysel vyrába takéto vaky pod obchodnými značkami Snezhok, Appolo, Mirali atď. Existujú dva hlavné typy terapeutických obalov na chladenie telesných tkanív. Prvé sú založené na použití endotermickej reakcie, ku ktorej dochádza, keď sa niektoré soli rozpustia vo vode. Takéto vrecká sú vhodné na použitie v teréne, pretože nevyžadujú vonkajšie priťahovanie chladom. Ale s nízkou tepelnou kapacitou nie sú balíčky s okamžitým účinkom účinné v horúcom podnebí a nemôžu poskytnúť optimálnu úroveň hypotermie pre rôzne zdravotné indikácie.

Pôsobenie obalov druhého typu je založené na predbežnom nahromadení chladu obsahom obalu (napríklad gélu) v chladiacej komore. Takéto vrecká majú vysokú tepelnú kapacitu, ale nemôžu poskytnúť okamžitý terapeutický účinok bez toho, aby ich najskôr niekoľko hodín ochladili v mrazničke. Hlavnou nevýhodou takýchto zariadení je však krátke trvanie účinku - dôsledok prechodnosti endotermickej reakcie medzi vodou a soľou.

Na predĺženie reakcie sa používajú tieto prostriedky:

a) postupné rozpúšťanie častí soli;

b) regulácia kontaktnej plochy vody a soli počas reakcie;

c) použitie solí v granulovanej forme s rozpustnými alebo poréznymi obalmi granúl.

kapitola II ... experimentálna časť

Odmerné valce, 100-150 ml sklenené poháre, sklenené tyčinky, technické váhy (200g,Δm= 0,01 g), vonkajší teplomer, mažiar a palička, vykurovacie zariadenia.

Činidlá: sada solíNaCl, NaNO 3, KNO 3 , NH 4 Cl, CO( NH 2 ) 2, NH 4 NIE 3, koncentrovaná kyselina sírová, hypotermický balíček Apolo, medené hobliny, fenolftaleín, hydroxid sodný, difenylamín.

2.2. Stanovenie kvalitatívneho zloženia obsahu hypotermálneho balenia „APPOLO“ a jeho účinnosti.

Príloha 1

Na chladiacom obale APPOLO nie je uvedené chemické zloženie, preto bola vykonaná kvalitatívna analýza obsahu balenia.

Katióny solí boli stanovené:

1. Stanovenie iónov podľa farby plameňa a kvalitatívnych reakcií: do plameňa boli vložené sklenené tyčinky s roztokom testovanej soli. Plameň nezmenil svoju farbu, čo znamená, že v soli nie sú žiadne ióny, ktoré dodávajú farbu plameňa:Na + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ , atď. Keď soľný roztok interaguje s alkáliou, po zahriatí vlhký fenolftaleínový papier získal jasnú karmínovú farbu, čo naznačuje prítomnosť amónneho iónu.

NH 4 + + OH - = NH 3 + H 2 O

2. Stanovenie aniónovSO 4 2- , NIE 3 - , PO 4 3- , Cl - , Br - , atď. kvalitatívnymi reakciami. Neboli pozorované žiadne viditeľné známky reakcie so síranovými a fosfátovými iónmi. Keď sa do soľného roztoku pridali medené triesky a koncentrovaná kyselina sírová, uvoľnil sa hnedý plyn s charakteristickým zápachom a vytvoril sa modrý roztok, čo naznačuje prítomnosť dusičnanového iónu. Keď sa k roztoku pridala difenylamínová soľ, objavilo sa tmavomodré sfarbenie.

Skúmanou soľou je dusičnan amónny.

4NO 3 - + 2H 2 SO 4 + Cu = Cu 2+ + 2 NIE 2 + 2H 2 O + SO 4 2-

Finálny rovnice

NH 4 NIE 3 + NaOH = Na NO 3 + NH 3 + H 2 O

2) 4NH 4 NIE 3 + 2H 2 SO 4 + Cu = Cu (č 3 ) 2 + 2 NIE 2 + 2H 2 O + 2 (NH 4 ) 2 SO 4

Hypotermické balenie APPOLO obsahovalo v prvej nádobe 64,15 g dusičnanu amónneho, v druhej nádobe 60 ml vody.

Keď sa tieto zložky zmiešajú, chladiaci účinok zodpovedá poklesu teploty o 22 stupňov ˚C.

Chladenie: soľ + voda (príloha č. 2).

Hmotnosť skla bola stanovená na technickej váhe, do skla bola pridaná požadovaná hmotnosť látky s prihliadnutím na jej hmotnosť. Roztok kyseliny sírovej s hmotnostným zlomkom 50,54 % (kyselina elektrolytická) bol odmeraný odmerným valcom, pričom bol predtým vykonaný prepočet. HmotnosťH 2 SO 4 = 12,6 g, hustota = 1,25 g/ml, objem roztokuH 2 SO 4 = 20 ml.

V= m/ W* p.

A g látky sa zmiešalo so 100 g vody pri 18 °C.

Stôl 1

CO (NH 2 ) 2

(močovina)

-1 8

NH 4 NIE 3

107

-22

NH 4 NIE 3

-8

Chladenie: voda + soľ + soľ (príloha č. 3).

Do odvážených dávok soli sme pridali 100 ml vody.

Tabuľka 2

50 gCO (NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

41,6 GNH 4 NIE 3 + 41,6 NaCl

-20

záver: najväčší hypotermický účinok má dusičnan amónny, keď je rozpustený vo vode. Keď sa zmieša niekoľko solí, zosilní sa hypotermický účinok. Väčší chladivý účinok majú soľné zmesi, no svoju úlohu zohráva povaha soli.

2.4 Závislosť chladiaceho účinku od stavu agregácie rozpúšťadla.

Chladenie: soľ + sneh (pozri prílohu č. 4).

A g soli sa zmiešalo so 100 g snehu.

Tabuľka 3

A, d

∆ T, °C

NaCl

-18

NaNO 3

-14

NH 4 Cl

-12

CO (NH 2 ) 2

(močovina)

-18

záver: najväčší hypotermický účinok vykazovala močovina a chlorid sodný. Použitie ľadu alebo snehu zvýši chladiaci účinok.

2.5. Závislosť chladiaceho účinku od koncentrácie rozpustenej látky.

Pripravila sa zmes snehu a jemne mletej kuchynskej soli určitej koncentrácie. Zmerala sa teplota výslednej zmesi. Údaje boli prezentované vo forme tabuľky.

Závislosť teploty zmesi snehovej soli od jej zloženia

Tabuľka 4

záver: čím vyšší je obsah kuchynskej soli v zmesi, tým väčší je hypotermický (chladiaci) efekt. Maximálne ochladenie na teplotu -21°C dosiahneme pri príprave zmesi z 3 dielov snehu a 1 dielu soli. Pri ďalšom zvýšení koncentrácie soli sa zmes neochladzuje.

2.6. Paradox H 2 SO 4 (koniec) (Príloha č. 5)

Koncentrovaná kyselina sírová má po rozpustení vo vode silný hypertermický účinokso snehom má dobrý chladiaci účinok.

V prvom prípade je energia deštrukcie kryštálovej mriežky kyseliny menšia ako energia hydratácie kyseliny vodou, preto je reakcia vysoko exotermická.

V druhom prípade sa energia mriežky ľadových kryštálov ukázala väčšia ako energia hydratácie kyseliny sírovej vodou, t.j. viac tepla sa spotrebuje na topenie ľadu, ako sa uvoľní z kombinácie kyseliny s vodou.

H 2 SO 4 (koniec)+ 100 g snehu

12,6

-12

H 2 SO 4 (koniec)+100 vody

12,6

+12

Všeobecný záver:

Vykonané experimenty potvrdili naše hypotézy: dusíkaté hnojivá a kuchynská soľ sú lacné a pomerne účinné látky na prípravu chladiacich zmesí. Najväčší hypotermický účinok majú soli dusičnanu amónneho a močoviny, keď sú rozpustené vo vode.

Chladiaci účinok je priamo úmerný obsahu soli v zmesi a stavu agregácie rozpúšťadla.

Odporúčania pre spôsob prípravy chladiacich zmesí.

Záver.

Na záver by som rád poznamenal, že som bol veľmi unesený prácou na probléme "Chladiace zmesi". Pre seba som našiel odpovede na svoje otázky, dozvedel som sa o paradoxných vlastnostiach určitých látok (kyselina sírová). Dozvedel som sa, že chladiace zmesi sa používajú veľmi široko a v rôznych oblastiach činnosti: od každodenného života až po veľké priemyselné laboratóriá.

Pre tých, ktorí si chcú nezávisle pripraviť chladiace zmesi, môžete dať malé odporúčania:

1. Nádoba, v ktorej sa mieša, musí byť dobre izolovaná tepelnými izolantmi (plast, polystyrén), aby sa naplno využil umelý chlad.

2. Čo najrýchlejšie premiešajte.

3. Látky, ktoré sa majú zmiešať, musia byť v jemne mletom stave, aby sa zväčšila ich kontaktná plocha.

4. Zoznam použitej literatúry.

A. I. Perevozchikov „Problematické skúsenosti s interakciou kyseliny sírovej s vodou“ vyd. "Chémia v škole" č.7,2011.

2. Stanovenie aniónov solí

P Príloha č.2 Chladenie: soľ + voda

Zmes NH 4 NIE 3 + H 2 O

( NaCl + H 2 O )

( NaNO 3 + H 2 O )

(NH 4 Cl + H 2 O)
( CO (NH 2 ) 2 + H 2 O)

(močovina)

Príloha č. 3 Chladenie: voda + soľ + soľ

Príloha č. 4 Chladenie: soľ + sneh

NH 4 Cl + sneh NaCl + sneh

NaNO 3 + sneh

Príloha č. 5

Chladiace zmesi

Niektoré plyny majú pomerne vysoký bod varu, ktorý
umožňuje získať ich v tekutej forme aj doma
laboratóriách. Príkladom je oxid dusičitý (Bp =
21,1 °C), bután (bp = -0,5 °C) a oxid siričitý (bp = -10,0 °C).
Schematický diagram zariadenia na skvapalňovanie plynu je pomerne jednoduchý. Plyn
získané v banke pomocou vhodnej reakcie alebo odobraté z balóna.
Plyn potom prechádza trubicou v tvare U s vysúšadlom (napr.
chlorid vápenatý) a vstupuje do druhej trubice v tvare U, spustenej do
veľkú nádobu s chladiacou zmesou. V poslednej trubici je plyn čiastočne
kondenzuje.

1 - banka na výrobu plynu, 2 - v tvare U
trubica s vysúšadlom (pre jednoduchosť ho možno vynechať), 3 - chladenie
zmes, 4 - rúrka v tvare U na kondenzáciu plynu.

Najprv sa pozrime na to, ako pripraviť chladiace zmesi.

Existuje veľa receptov na rôzne chladiace zmesi. ale
chemici zvyknú používať len niekoľko z nich. Pri výbere
dostupnosť komponentov je pre chladiacu zmes veľmi dôležitá.
Najľahšie dostupné zmesi, ktoré sa často používajú v laboratóriu,
sú uvedené nižšie.

1. Zmes 3 hodín snehu (alebo drveného ľadu) a 1 hodiny varenia
soľ umožňuje dosiahnuť teplotu -21 ° C. Ak potrebujete vyššiu
teplota, pomer ľad/soľ sa zmení.

Závislosť teploty zmesi ľad-soľ od jej zloženia

2. Zmes 1,5 h hexahydrátu chloridu vápenatého CaCl 2 · 6H 2 O s 1 h snehu umožňuje dosiahnuť teplotu -55 °C.

3. Zmes 1 hodiny dusičnanu amónneho a 1 hodiny snehu dáva teplotu až -20 °C.

4. Pridajte do dietyléteru, acetónu, benzínu alebo alkoholu
suchý ľad (pevný oxid uhličitý). Zmes vám umožní dosiahnuť teplotu
až do -78°C.

5. Zmes snehu (ľadu) a
koncentrovaná kyselina sírová však táto zmes má prevažne
historický význam, keďže pre kyselinu sírovú viac
racionálne využitie.

V nižšie popísaných experimentoch sa použila zmes ľadu a soli
pomer 3 lyžičky ľadu a 1 lyžička soli. Komponenty sú zmiešané v plaste
podnos a zmes preneste do sklenenej nádoby alebo pohára. Pre lajky
cieľový lúč použite plastové nádoby, alebo ešte lepšie z
Polystyrén a, keďže tieto materiály sú oveľa menej tepelne vodivé ako
sklo. Avšak v sklenenej nádobe alebo pohári bude zážitok vyzerať
jasnejšie.

Nádoba s ľadovo-soľnou chladiacou zmesou vyzerá celkom dobre
zvyčajne: ako kúsky ľadu plávajú vo vode, ale ak sú ponorené do zmesi
skúmavku s vodou, voda zamrzne asi do minúty, čo môže
ľahko overiť odstránením skúmavky a otočením hore dnom.
Čoskoro budú vonkajšie steny plechovky pokryté námrazou - to je
vlhkosť zo vzduchu kondenzuje a zamŕza.

Chladiace nemrznúce zmesi nacl a suchého oxidu uhličitého. Získavanie chladiacich zmesí z plynov

Preventívne opatrenia

Činidlá a vybavenie:

Pokyny krok za krokom

Vysvetlenie procesov

Kvapalné zmesi (kvapaliny)

 V zime sa používajú nemrznúce zmesi, ktoré nezamŕzajú pri teplotách do -40 °C.

 Nízko tuhnúce chladiace kvapaliny sú určené na použitie v chladiacich systémoch motora.

Mazacie a chladiace kvapaliny.

Spracovanie kovov

 Frézovanie (odvod tepla z rezných nástrojov)

 Závitové diely

 Valcovanie plechu

Pevné zmesi

Sublimácia suchého ľadu (pevný oxid uhličitý) sa široko používa na chladenie a mrazenie potravinárskych výrobkov, ako aj na ich skladovanie a prepravu v zmrazenom stave.

Zmrazovanie pár ortuti (metanol + tuhý oxid uhličitý)

Ľadovce, v ktorých je zabezpečená teplota blízko nule, sa využívajú v poľnohospodárstve a čiastočne v obchode a mliekarenskom priemysle, hlavne na skladovanie rýchlo sa kaziacich produktov.

V medicíne