Разновидности сухого льда и цели его применения. Приготовление сухого льда в домашних условиях

Сухим льдом именуют простое вещество, твердую фазу CO 2 . Часто его используют во время транспортировки продуктов питания. Полезен он и при чистке технических поверхностей. Если же создать его в домашних условиях, сухой лед станет бесценным источником экспериментов. К примеру, испарения сухого льда можно поймать мыльным пузырем.

Особенность сухого льда

Это вещество очень интересно по своей структуре. Сухой лед может сублимироваться, то есть из твердого состояния может переходить в газообразное, без жидкой фазы. Температура сублимации сухого льда составляет -78,5 °С.

В магазинах сухой лед продается либо брикетами, либо гранулами. Если покупать его для опытов, то предпочтительно выбрать гранулы, так как они удобней в дозировании. Следует помнить, что это расходный материал, а значит, заранее покупать его не нужно. В течение дня может испариться до 15 % массы сухого льда. Ко всему прочему, это достаточно дорогая покупка.

Сухой лед можно производить на промышленных объектах с использованием специального оборудования. Но в небольших количествах для проведения экспериментов его можно сделать и дома.

Почему нужен огнетушитель

Всем, кому интересно, как сделать сухой лед, следует помнить о том, что этот процесс небезопасен. Готовиться к нему следует тщательно.

Прежде всего, потребуется огнетушитель. Нет, пожара не будет, но тем не менее это один из главных компонентов. Иначе эксперимент не получится. Если же кого-то интересует, как сделать сухой лед без огнетушителя, то это возможно только в промышленных условиях с использованием специальной установки. Но для домашних опытов дорогостоящая установка не подойдет.

Как сделать сухой лед? Для его самостоятельного изготовления понадобится большое количество углекислого газа. Просто подышать в пакет, надеясь на объемы своих легких, недостаточно. Поэтому и требуется огнетушитель.

Внутри огнетушителя большое количество двуокиси углерода, которая затвердевает на воздухе. При его использовании вылетает белая пена, которая абсолютно безопасна. Она не содержит примесей и токсинов и ничем не пахнет. Именно эта двуокись и нужна для эксперимента.

Приступаем к созданию сухого льда

В понимании того, как сделать сухой лед дома, нет ничего сложного. Понадобятся два огнетушителя, толстые перчатки и мешок для сбора льда. Первый огнетушитель понадобится для самого эксперимента, здесь предпочтение следует отдать углекислотной модели. Второй же понадобится в качестве меры безопасности.

Толстые хлопчатобумажные перчатки нужны для собственной безопасности. Также желательно прикрыть все открытые участки кожи и глаза. Во время проведения опыта баллон может выскользнуть из рук.

Баллон укладывается на бок и закрепляется на поверхности пола. Затем нужно взять полотняный мешок. Оптимальная его емкость составляет 3-4 литра. Его следует плотно привязать к горловине воронки огнетушителя. Можно даже проволокой воспользоваться.

И о том, как сделать сухой лед в домашних условиях. Аккуратно нажимаем на рычаг огнетушителя, а затем держим его 2 секунды и отпускаем. Если же у вас в руках оказался баллон старого образца, то у него нужно откручивать вентиль. Делается это медленно. Мешок наполнится за 2-3 минуты. В процессе опыта вокруг может скопиться дымка, похожая на молочный туман. Бояться его не нужно - он абсолютно безвреден.

Все работы производятся только в толстых перчатках. В противном случае легко можно получить ожог низкими температурами.

Получившаяся в ходе эксперимента субстанция похожа на плотный и хрустящий снег, но она тем не менее таковой не является.

Вот и все, что нужно знать о том, как сделать сухой лед в домашних условиях.

Хранение

Получившуюся субстанцию можно хранить при температурах от -5 до 5 градусов. Лучше всего поместить ее в картонную коробку с утепленными пенопластом стенками. Он обеспечит постоянную температуру. После того как сухой лед окажется в коробке, все щели плотно проклеиваются скотчем. Так не будет циркулировать воздух, а значит, сухой лед может пролежать до 60 дней.

Использование сухого льда

Мы разобрались с тем, как сделать сухой лед. Но вот для чего он может пригодиться? Помимо разнообразных опытов, он полезен и в быту. Если понадобится срочно охладить большое количество кипятка, скажем, литров 200, то достаточно бросить в него 1 килограмм сухого льда. Температура воды практически сразу же опустится до 50-60 градусов.

Небольшое количество сухого льда может поддерживать температуру холодной воды до суток даже в самую жаркую погоду. Интересно наблюдать за тем, что происходит при контакте воды с сухим льдом. Реакция их взаимодействия напоминает кипение. Но даже при том, что сухой лед находится в воде, прикасаться к нему не стоит. Можно попросту отморозить пальцы.

Если же сухой лед опустить в небольшую емкость, затем плотно закрыть и интенсивно взболтать, итогом станет настоящий газированный напиток. Бармены со всей планеты пользуются этим свойством продукта.

В заключение

Разобраться в том, как сделать сухой лед, несложно. Нужно только правильно подойти к этому вопросу. Соблюдая меры предосторожности, можно даже дома сделать сухой лед. Он помогает охлаждать продукты и напитки. Его можно использовать для различных интересных экспериментов. И главное - он абсолютно безопасен.

Фокус сухого льда в том, что он из твердого состояния сразу переходит в газообразное без промежуточной жидкой фазы (такой процесс называется сублимацией). Температура сублимации диоксида углерода составляет -78,5°С. Сухой лед свободно продается в двух формах — брикетами и гранулами. Для опытов удобнее использовать гранулы, поскольку они небольшого размера, их проще дозировать. С другой стороны, сухой лед — расходный материал: за день в пенопластовом контейнере испаряется до 15% его массы.

1. В одну емкость наливаем теплую воду, во вторую — средство для мытья посуды (можно использовать жидкое мыло или жидкость для мыльных пузырей).

Принцип опыта

Большая часть опытов с сухим льдом основана на одном и том же принципе. Дело в том, что при контакте с водой сухой лед начинает бурно переходить из твердого состояния в газообразное, и выглядит это как кипение, только со значительно более ярким и характерным парообразованием. Причем испаряющаяся двуокись углерода тяжелее воздуха (плотность 1,9768 кг/м3 против 1,225 кг/м3), и потому «дым» стелется по поверхности, окружающей емкость с водой, а не поднимается вверх.

2. Смазываем мылом края емкости с водой. Берем тряпичную ленту (например, вырезанную из старой наволочки) и погружаем ее в мыло.

Экспериментатор наливает в емкость воду, а затем бросает туда лед. Чем теплее вода, тем быстрее лед будет испаряться, тем короче и визуально эффектнее реакция. Вот здесь-то и возникает разделение на опытные направления. Первый вариант — это позволить ледяному пару спокойно выходить наружу и наблюдать за его распространением.

3. Бросаем в воду сухой лед — достаточно примерно половины от объема воды. Чем больше вы используете льда, тем более активным будет парообразование.

Второй вариант — ограничить ареал распространения пара, то есть, иначе говоря, испарять лед в замкнутом пространстве. Если делать это, например, в закрытой пластиковой бутылке, из нее выбьет пробку (или вообще разорвет — никогда подобного не повторяйте!), поскольку в газообразном состоянии CO2 занимает значительно больше места (плотность газа, напомним, 1,9768 кг/м3, а твердой фазы — 1560 кг/м3). Но делать это с бутылками достаточно опасно, значительно интереснее и проще надуть двуокисью углерода мыльный пузырь.

4. С помощью мыльной ленты аккуратно натягиваем на емкость мыльную пленку. Двуокись углерода окажется запертой внутри, начнет надуваться огромный мыльный пузырь (чаще всего в совокупности с множеством мелких).

Меры предосторожности:

При грамотном использовании сухой лед совершенно безопасен, как и обычный, водяной. Но необходимо соблюдать определенные меры предосторожности:

1) Обязательно используйте перчатки и никогда не допускайте длительного контакта сухого льда с кожей. Его температура -78,5 С ниже нуля, и можно получить холодный ожог. Достаточно простых матерчатых перчаток.

2) При транспортировке и хранении льда обязательно оставляйте в емкости два-три мелких отверстия диаметром по паре миллиметров. Это предохранит емкость от разрыва. Никогда не помещайте лед в герметичный контейнер.

3) Старайтесь минимально вдыхать испарения CO2 — это моэет вызвать головную боль.

Впервые твердая углекислота (сухой лед) появилась на арене истории в 1835 году, благодаря французскому ученому К. Тидорье. Однако идея нашла применение лишь 90 лет спустя, в США, лед стали использовать для сохранности продуктов во время железнодорожных транспортировок. Приблизительно к 1932 году производство сухого льда было поставлено на поток.

Твердая углекислота получается путем быстрого испарения жидкой, под уменьшенным давлением. Внешне сухой лед, конечно, больше напоминает гранулы или бруски тщательно спрессованного снега, нежели затвердевшую воду.

Вопреки чрезвычайно низкой температуре, она не слишком ощутима для пальцев, что связано с защитной прослойкой углекислого газа, образуемой при соприкосновении. На деле же, уровень холодопроизводительности сухого льда в два раза превышает тот же показатель, характерный для льда стандартного.

Применение сухого льда

Широко используется в качестве охлаждающего элемента при , а также транспортировке пищевых продуктов. Кроме того, применяется для получения и поддержания низких температур в условиях научно-исследовательских экспериментов и при испытательных сборках в области машиностроения.

Эффективность использования сухого льда в пищевой промышленности объясняется углекислой средой, которая препятствует жизнедеятельности микроорганизмов. Иными словами, продукты защищены не только от сырости, но и от появления плесени, бактерий, насекомых и даже грызунов.

Помимо вышеупомянутых областей применения сухого льда, следует отметить: безабразивную очистку всех видов поверхностей, хлепопекарную область (для замедления роста дрожжевых бактерий), срочную замену морозильных камер в условиях неисправности, газирование напитков, клеймение скота, удаление небольших участков напольной керамической плитки, замедление процесса цветения, медицина, ритуальные услуги и многое другое.

Можно забавы ради прижать металлическую ложку к кусочку углекислоты, что вызовет акустический эффект в виде писка. Этот «феномен» объясняется микровибрацией при возгонке льда (переходе из твердого в газообразное состояние).

При помещении гранул сухого льда в воду, возникает эффект, визуально напоминающий процесс бурления воды. Сие вызвано все той же углекислоты.

Кусочек сухого льда в закупоренной с проточной водой после взбалтывания обратит обычную воду в газированную. Если же превысить количество сухого льда, возможен взрывной эффект.

Известно, что несколько кусков углекислоты способны погасить горящий бензин.

По представлениям многих людей может использоваться только в промышленных целях. Однако на самом деле это не так. Сравнительная простота технологий, позволяющих изготовить это нетоксичное вещество в домашних условиях, заметно расширила область его применения. Главное достоинство сухого льда заключается в способности быстро испаряться, переходя из твердого в газообразное состояние. В результате за короткое время высвобождается большое количество холода, который можно использовать для заморозки различных продуктов питания, включая рыбу, мясо, грибы, овощи и ягоды.

Поскольку этот процесс происходит очень быстро, в них сохраняется больше полезных веществ, да и внутренняя структура почти не нарушается. Смесь из сухого и обычного льда широко применяется для того, чтобы охлаждать различные продукты, а также пивные кеги. Использование сухого льда в чистом виде заметно повышает риск повредить их или полностью заморозить.

Это наиболее очевидная, но далеко не единственная область применения сухого льда в домашних условиях. Так некоторые хозяйки научились использовать данное вещество для приготовления кваса и других газированных напитков. Это вполне логично, поскольку столь любимые многими пузырьки представляют собой углекислый газ, который образуется в процессе брожения или же закачивается в напиток искусственно. В то же самое время данное вещество способно замедлить рост дрожжей. Это свойство используется при изготовлении некоторых мучных изделий.

Если вы хотите, чтобы цветы дольше радовали вас, насыпьте на поверхность почвы немного сухого льда, который создаст эффект охлаждения и поможет задержать момент распускания. Чтобы не навредить растению, следите за тем, чтобы оно не соприкасалось с гранулами непосредственно.

Изредка данное вещество используют в тех случаях, когда нужно изолировать небольшой участок трубопровода. Для этого на него надевают специальный кожух, под который подается жидкая двуокись углерода либо закладывается сухой лед. В процессе испарения он поглощает большое количество тепла, приводя к образованию так называемой «ледяной пробки» (это единственный способ остановить на время циркуляцию воды, если отсутствуют отсечные вентили).

Ели вам нужно избавиться от старой керамической плитки, то для облегчения работы стоит посыпать ее поверхность сухим людом и подождать, пока он испарится. В результате отдельные элементы сожмутся, и убрать их будет легче. В целом это достаточно трудоемкий способ, однако он идеально подходит для тех случаев, когда нужно заменить поврежденный фрагмент, состоящий всего из нескольких плиток

Находятся также народные умельцы, которые ухитряются с помощью сухого льда сводить бородавки, охлаждать компьютеры и даже приманивать насекомых: оказывается, комары любят запах двуокиси углерода. Используйте ее, чтобы отвлечь их и обеспечить себе спокойный отдых на природе. С помощью сухого льда также можно без проблем потушить горящий бензин (достаточно бросить в пламя всего пару гранул).

К бытовой сфере его использования также можно отнести создание искусственного дыма. Его используют не только во время концертов или на дискотеках - эффектную дымовую завесу, которая стелется по самому полу, несложно организовать и на домашней вечеринке. Для этого достаточно спрятать где-нибудь сосуд с водой и в нужный момент всыпать в него сухой лед. В результате скорость испарения резко возрастет, создавая запоминающийся декоративный эффект (дымовые машины военного или промышленного назначения в этом плане заметно уступают). Если добавить в смесь мыльный раствор, то дополнительно будут образовываться воздушные пузыри. Аналогичным способом можно создать дымовую завесу над ванной или джакузи.

Области применения сухого льда в промышленности

Сухой лед пользуется популярностью в медицине. С его помощью можно быстро и эффективно заморозить биологические образцы, чтобы затем подвергнуть их анализу или поместить на хранение в специальные резервуары. Сухой лед также широко используется при перевозке донорской крови и трансплантатов. Кроме того, ранее жидкая двуокись углерода (наряду с жидким азотом) иногда использовалась для удаления бородавок, папиллом, сухих мозолей и некоторых других дефектов внешности.

Если говорить строго о промышленном использовании сухого льда, то в первую очередь следует упомянуть такую область, как струйно-абразивная обработка поверхностей. Для этого используются гранулы сухого льда, которые с помощью сжатого воздуха выстреливаются из специальной установки. Соприкасаясь с очищаемой поверхностью, они удаляют с нее клей, краску, ржавчину, следы жира и другие типы загрязнений. Преимущества данного метода перед другими способами абразивной обработки заключаются в том, что сухой лед быстро испаряется, не оставляя после себя ни твердых, ни жидких частиц, от которых в противном случае пришлось бы избавляться.

Другой важной областью применения является дегазация резервуаров, используемых в различных областях промышленности. Для этого достаточно засыпать в них гранулы сухого льда: в процессе сублимации они переходят в газообразное состояние и устремляются к выходному отверстию, унося с собой различные нежелательные примеси.

Очистка предметов сухим льдом - видео 1

Способность сухого льда выделять за короткое время большое количество холода находит себе применение на сборочных производствах, когда нужно соединить или наоборот разобрать плотно соединенные друг с другом детали. Дело в том, что металлы в процессе охлаждения сжимаются, в результате уменьшается и размер изготовленной из них детали. Это дает возможность установить ее на нужное место. По мере нагревания деталь снова расширится, обеспечив тем самым высокую надежность соединения.

В химической промышленности сухой лед выполняет функцию ингибитора, то есть вещества, замедляющего протекание некоторых реакций. В связи с этим он оказывается полезен при перевозке адгезивных составов, а также при нейтрализации щелочи. Поскольку CO2, являясь инертным газом, не поддерживает горения, он также применяется для вытеснения кислорода (например, при демонтаже подземных резервуаров, используемых для хранения горючих газов или жидкостей).

С помощью сухого льда удаляют облой и заусенцы с изделий, изготовленных из ПВХ, резины, винила и некоторых других материалов. Способность данного вещества при испарении расширяться в 800 раз позволяет создать в сосудах избыточное давление. В связи с высокой опасностью взрыва данная операция должна осуществляться только под контролем квалифицированного персонала. Гранулы сухого льда используются в пищевой промышленности для контактной заморозки различного сырья.

Сухой лед используется в первую очередь для охлаждения, хранения и перевозки пищевых продуктов. Ценность сухого льда заключается не только в его охлаждающем действии, но и в том, что продукты в углекислом газе не плесневеют, не гниют.

В медицине сухой лед применяется для перевозки и хранения крови и трансплантатов.

Сухой лед можно использовать для создания избыточного давления и инертной среды в емкостях, а также в качестве химического ингибитора.

Бросив в пламя несколько гранул сухого льда, можно быстро потушить горящий бензин.

С помощью сухого льда можно создавать различные пиротехнические эффекты.

Некоторые более конкретные случаи применения сухого льда:

1. Охлаждение пищевых продуктов. Насыпать немного гранул сухого льда в термос или контейнер с двойными стенками, сверху насыпать обыкновенный лед, затем положить пищевые продукты или напитки. Лучше не допускать прямого контакта сухого льда с продуктами, т.к. температура сухого льда -78,33°С. Продукты могут храниться таким образом от 5 до 7 дней.

Таблица приблизительного времени хранения продуктов в стандартном термоизолированном контейнере при помощи сухого льда.

2. Заморозка пищевых продуктов. То же, что и п. 1, но сухой лед следует класть сверху пищевых продуктов. Если завернуть сухой лед в бумагу, это продлит время его испарения.

3. Создание тумана. В большую металлическую чашку налить горячей воды, затем добавить гранул сухого льда. Образуется густой плотный туман, который будет стлаться по земле. Так создают туман на эстрадных сценах и в ночных клубах. Лучше проделывать эту процедуру в проветриваемом помещении. Таким же образом можно создать туман в бассейне или джакузи.

4. Охлаждение и заморозка. Сухой лед имеет замораживающую способность, в 15 раз превышающую замораживающую способность водяного льда, время испарения сухого льда может превышать время таяния водяного льда в 5 раз. Смесь сухого льда и водяного льда может использоваться для охлаждения продуктов, пива и пивных кег. Использование только сухого льда может заморозить пиво или повредить кеги.

5. Отвлечение комаров от потенциальных жертв. Сухой лед привлекает комаров. Если насыпать немного сухого льда в стороне от места, где вы находитесь, они сконцентрируются вокруг него.

6. Поющий металл. При прямом контакте металла с сухим льдом металл начинает издавать громкий пронзительный звук. Данный эксперимент можно провести, положив металлическую ложку в сухой лед. В ложку можно налить немного воды для того, чтобы пронаблюдать процесс ее замерзания. Будьте осторожны, так как при длительном контакте ложка охладиться настолько, что может повредить кожу при прямом контакте.

7. Туманные пузыри. При добавлении мыльного раствора в смесь воды и сухого льда образуются пузыри, наполненные плотным туманом.

8. Выстрел. Если насыпать немного гранул сухого льда в пластиковую коробку от фотопленки, закрыть её крышкой и немного подождать, крышка может выстрелить на несколько метров. Точно так же можно запускать ракеты с водой, но для этого необходимы специальные приспособления.

9. Надувание резинового баллона или воздушного шарика. Можно насыпать немного сухого льда в шарик, плотно закрыть его и бросить его в бассейн или какой либо водоем. Сначала шарик утонет, но по мере наполнения газом поднимется на поверхность и взорвется.

10. Звуковая линза. Воздушный шарик, наполненный углекислым газом, может работать как звуковая линза. Дело в том, что в углекислом газе звук движется медленнее, чем в воздухе, точно так же, как свет движется медленнее через стекло, чем через воздух или вакуум. Получить шарик, наполненный углекислым газом, можно. положив в него немного сухого льда. Держите, шарик наполненный углекислым газом на расстоянии примерно 30 см от уха - звуки, проходящие через него, должны усиливаться.

11. Карбонизация напитков. Налейте питьевой воды в стакан и добавьте туда немного гранул сухого льда, после того, как лед испарится, вода должна быть немного карбонизирована.

12. Удаление напольной керамической плитки. Керамическую плитку можно снимать с пола, насыпав на ее поверхность немного сухого льда. Плитка снимается легче за счет охлаждения и сжатия. Эта процедура может занять много времени для снятия большого количества плитки, но для того, чтобы снять 1-2 плитки, она очень удобна.

13. Борьба с грызунами. Если засыпать гранулированный сухой лед в нору грызуна, через некоторое время углекислый газ вытеснит из нее кислород, прекратив доступ воздуха в грудную клетку грызуна. Для достижения полного эффекта необходимо убедиться, что нора не сквозная.

14. Сохранение цветов. Сухой лед охлаждает цветы и задерживает момент их распускания (цветения). Поддержание стабильной низкой температуры значительно замедляет процесс цветения. Для избежания замораживания нельзя допускать прямого контакта цветов с сухим льдом.

15. Химический ингибитор . Низкая температура замедляет процесс некоторых химических реакций. Например, сухой лед используется для транспортировки некоторых адгезивов или в качестве нейтрализирующего агента для щелочи.

16. Создание давления. Когда сухой лед испаряется, он расширяется примерно в 800 раз и поглощает тепло. Его можно использовать для создания избыточного давления в емкостях. ТОЛЬКО ДЛЯ КВАЛИФИЦИРОВАННОГО ПРЕСОНАЛА!

17. Инертная среда. Так как углекислый газ тяжелее воздуха и не поддерживает горение, сухой лед используется для вытеснения кислорода из некоторых емкостей, например для демонтажа подземных резервуаров с горючими газами или жидкостями.

18. Демонтаж металлических деталей. Сухой лед используется для демонтажа некоторых металлических деталей, например, подшипников или втулок. Необходимо добавить сухой лед в 90% спирт чтобы он охладился примерно до -78.5 °С. Затем его можно использовать подобно жидкому азоту для демонтажа деталей.

19. Выпечка. Сухой лед замедляет рост дрожжевых бактерий до определенного времени.

20. Снятие облоя . Сухой лед используется для снятия облоя и заусенцев с некоторых резиновых, виниловых, плексигласовых и поливинилхлоридных изделий.