Trockeneis

Trockeneis, manchmal als "Trockeneis" bezeichnet, ist die feste Form von Kohlendioxid. Es ist in erster Linie als Kältemittel verwendet. Zu seinen Vorteilen zählen geringere Temperatur als die von Wasser und Eis alle Rückstände nicht verlassen. Es ist nützlich für die Erhaltung der Tiefkühlkost, Speiseeis, usw., wobei mechanische Kühlung ist nicht verfügbar.

Trockeneis sublimiert bei -78,5 ° C bei Atmosphärendruck der Erde. Diese extreme Kälte macht der feste gefährlich, ohne Schutz zu behandeln aufgrund von Verbrennungen durch Gefrieren verursacht. Während in der Regel nicht sehr giftig, kann das Ausgasen von ihm Hyperkapnie durch Anhaftungen an engen Stellen verursachen.

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Trockeneis ist die feste Form von Kohlendioxid, die zwei Sauerstoffatome an ein einzelnes Kohlenstoffatom gebunden ist. Es ist farblos, mit einem sauren pikanten Geruch, nicht brennbar und leicht sauer.

Bei Drücken unterhalb von 5,13 atm und Temperaturen unter -56,4 ° C, CO2 ändert sich von einem festen in einen gas ohne dazwischen flüssiger Form, durch einen Prozess namens Sublimation. Der umgekehrte Prozess wird als Abscheidung, wobei CO2 Veränderungen vom Gas zum Festphase. Bei Atmosphärendruck erfolgt Sublimation / Abscheidung bei -78,5 ° C.

Die Dichte von Trockeneis variiert, aber liegt üblicherweise im Bereich zwischen etwa 1,4 und 1,6 g / cm. Die niedrigen Temperaturen und direkte Sublimation zu einer Gas macht Trockeneis eine effektive Kühlmittel, da es kälter als Wassereis und hinterlässt keine Rückstände, wie es seinen Zustand ändert. Seine Sublimationsenthalpie 571 kJ / kg.

Trockeneis ist unpolar, mit einem Dipolmoment von Null, so attraktiv inter van der Waals Kräfte wirken. Die Zusammensetzung führt zu geringer thermischer und elektrischer Leitfähigkeit.

Geschichte

Es ist allgemein anerkannt, dass Trockeneis wurde erstmals 1835 von Französisch Erfinder Adrien-Jean-Pierre Thilorier, der das erste Konto des Stoffes veröffentlicht beobachtet. Bei seinen Versuchen, stellte er fest, dass beim Öffnen des Deckels aus einem großen Zylinder mit flüssigem Kohlendioxid, die meisten der flüssigen Kohlendioxids schnell verdampft. Dies ließ nur feste Trockeneis in dem Behälter. Im Jahr 1924 angewendet Thomas B. Schiefer für ein US-Patent auf Trockeneis kommerziell zu verkaufen. Anschließend wurde er der erste Trockeneis erfolgreicher als Industrie zu machen. Im Jahr 1925 wurde diese feste Form von CO2 durch das Trockeneis Corporation of America als "Trockeneis" markenrechtlich geschützt, was zu seinen gemeinsamen Namen führen. Noch im selben Jahr das Trockeneis Co. verkauft die Substanz im Handel zum ersten Mal; Vermarktung für Kühlzwecke.

Der alternative Name "Trockeneis" ist ein eingetragenes Warenzeichen von Air Liquide UK Ltd. Es wird manchmal als "Karte Eis" geschrieben.

Produktion

Trockeneis ist leicht herzustellen. Erste, Gase mit einer hohen Konzentration an Kohlendioxid erzeugt. Solche Gase können ein Nebenprodukt eines anderen Prozesses, wie beispielsweise der Herstellung von Ammoniak aus Stickstoff und Erdgas oder Fermentation in großem Maßstab ist. Zweitens wird das kohlendioxidreiche Gas unter Druck gesetzt und gekühlt, bis es sich verflüssigt. Als nächstes wird der Druck reduziert. Wenn dies der Fall einige flüssiges Kohlendioxid verdampft, so dass eine schnelle Absenkung der Temperatur der verbleibenden Flüssigkeit. Als Ergebnis veranlaßt die Flüssigkeit, in eine schneeartigen Konsistenz verfestigt die extreme Kälte. Schließlich wird die schneeartige festem Kohlendioxid entweder in kleine Pellets oder größere Blöcke aus Trockeneis komprimiert.

Eine Lehre Labordemonstration für die Herstellung von Trockeneis ist es, ein Kohlendioxid-Feuerlöscher mit einem porösen Stoff Sammelbeutel über der Düse zu verwenden. Die Expansion des Gases senkt die Temperatur genug, um Trockeneisschnee, der in dem Beutel gesammelt, zu produzieren. Dies ist ein ineffizienter Prozess, und für noch im Labormaßstab Produktion ungeeignet. Die Erweiterung ist ineffizient, Feuerlöscher sind ein teurer Weg, um Kohlendioxid zu kaufen, und es besteht die Gefahr, dass die Sicherheit Feuerlöscher sind leer geblieben und nicht wieder aufgefüllt.

Trockeneis wird in der Regel in zwei Standardformen hergestellt: Blöcke und Zylindergranulat. Ein Standard-Block mit einem Gewicht von ca. 30 kg ist am häufigsten. Diese werden üblicherweise in Versand verwendet, da sie zu sublimieren relativ langsam durch ein niedriges Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Pellets sind etwa 1 cm Durchmesser und kann leicht eingesackt werden. Diese Form ist mit kleinen Einsatz zB bei Lebensmittelgeschäften und Laboratorien, in denen es in einem dicht isoliert Brust gespeichert ist geeignet.

Anwendungen

Gewerbe

Die häufigste Verwendung von Trockeneis ist die Konservierung von Lebensmitteln, wobei nicht-zyklische Kühlung.

Es wird häufig verwendet, um Gegenstände, die kalt oder gefroren bleiben müssen, wie Eiscreme oder biologischen Proben, zu verpacken, ohne die Verwendung von mechanischen Kühl.

Trockeneis kann Flash-freeze Lebensmittel oder Labor biologischen Proben, Carbonat Getränken verwendet werden, und stellen Sie Eis.

Trockeneis kann verwendet werden, zu verhaften und zu verhindern, dass Insektenaktivität in geschlossenen Behältern von Getreide und Getreideprodukte, da es den Sauerstoff verdrängt, aber nicht den Geschmack oder die Qualität der Lebensmittel zu verändern. Aus dem gleichen Grund kann es zu verhindern oder zu verzögern, Speiseölen und -fetten ranzig.

Wenn Trockeneis in Wasser gegeben wird Sublimation beschleunigt und Niedergang, dichten Wolken von Rauch-wie Nebel erzeugt werden. Dies ist in Nebelmaschinen eingesetzt, in Theatern, Spukhaus Attraktionen und Diskotheken für dramatische Effekte. Anders als die meisten künstlichen Nebelmaschinen, in denen Nebel erhebt sich wie Rauch, Nebel aus Trockeneis schwebt über dem Boden. Trockeneis ist nützlich bei Theaterproduktionen, die dichten Nebeleffekte erforderlich.

Es wird gelegentlich verwendet, das Einfrieren und die Warzen zu entfernen. Jedoch führt flüssigem Stickstoff besser in dieser Rolle, da sie kälter ist, so erfordert weniger Zeit, um zu handeln und weniger Druck. Trockeneis hat weniger Probleme mit Lagerung, da es aus komprimierten Kohlendioxidgas nach Bedarf erzeugt werden.

Installateure verwenden Geräte, die unter Druck stehende Flüssigkeit CO2 in einen Mantel um ein Rohr zwingt. Das Trockeneis gebildet bewirkt, dass das Wasser zu gefrieren, bilden eine Eis-Stecker, so dass sie Reparaturen ohne Ausschalten der Wasserleitungen durchzuführen. Diese Technik kann an Rohren bis zu 4 Zoll im Durchmesser verwendet werden.

Trockeneis kann als Köder zu fangen Mücken, Wanzen und andere Insekten verwendet werden, die aufgrund ihrer Anziehung zu Kohlendioxid.

Industriell

Trockeneis kann zum Lösen Asphaltbodenfliesen oder Auto schalldämmenden Material macht es einfach, abhebeln sowie Gefrieren von Wasser in ventillosen Rohren, um die Reparatur zu ermöglichen verwendet werden.

Einer der größten mechanischen Anwendungen von Trockeneis-Strahlreinigung. Trockeneispellets aus einer Düse mit Druckluft geschossen, die die Leistungsfähigkeit von der Geschwindigkeit der Pellets mit der Wirkung der Sublimation. Diese können Rückstände aus industriellen Anlagen zu entfernen. Beispiele für Materialien entfernt sind mit Tinte, Klebstoff, Öl, Farbe, Form und Gummi. Trockeneisstrahlen kann Sandstrahlen, Dampfstrahlen, Wasserstrahlen oder Lösungsmittelstrahlen ersetzen. Der primäre Umwelt Rest Trockeneisstrahlen ist das sublimierte CO2, so dass es eine nützliche Technik, wo die Rückstände anderer Strahltechniken sind unerwünscht. In jüngerer Zeit hat gestrahlt als Verfahren zum Entfernen von Rauchschaden von Strukturen nach Bränden eingeführt.

Trockeneis ist auch nützlich für die Entgasung von Flüssigkeitsdämpfen aus Lagertanks die Sublimation von Trockeneis-Pellets im Inneren ein entleert und entlüftet Tank verursacht eine outrush von CO2, die mit ihm die brennbare Dämpfe trägt.

Der Aus- und Einbau von Zylinderlaufbuchsen in großen Motoren erfordert den Einsatz von Trockeneis zu kühlen und damit schrumpfen die Folie, so dass er frei gleitet in den Block. Wenn anstelle erwärmt die resultierende Presssitz verhindert Bewegung. Ähnliche Verfahren können bei der Herstellung von mechanischen Baugruppen mit hoher resultierende Stärke verwendet werden, ersetzen die Notwendigkeit für Stifte, Schlüssel oder Schweißnähte.

Es ist auch nützlich als Schneidflüssigkeit.

Scientific

Im Labor wird eine Aufschlämmung aus Trockeneis in einem organischen Lösungsmittel, ein nützliches Kältemischung für kalte chemische Reaktionen und zum Kondensieren von Lösungsmittel in Rotationsverdampfer.

Der Prozess der Veränderung Wolke Fällung kann mit der Verwendung von Trockeneis erfolgen. Es wurde weit in den Experimenten in den USA in den 1950er Jahren und Anfang der 60er Jahre, bevor sie von Silberjodid ersetzt eingesetzt. Trockeneis hat den Vorteil, dass sie relativ billig und völlig ungiftig. Sein Hauptnachteil ist die Notwendigkeit, unmittelbar in den Bereich der unterkühlten Wolken geliefert werden ausgesät.

Trockeneis Bomben

A "Trockeneis Bombe" ist ein ballonartiges Gerät mit Trockeneis in einem verschlossenen Behälter, wie einer Kunststoffflasche. Üblicherweise wird Wasser zugegeben, um die Sublimation von Trockeneis beschleunigen. Da die Trockeneis sublimiert, Druck steigt, was die Flasche platzen.

Das Gerät wurde am MythBusters 57 Mentos vorgestellten, Episode und Soda, die erstmals am 9. August ausgestrahlt, 2006. Es wurde auch in einer Episode der Time Warp vorgestellt.

Vorkommen auf dem Mars und Venus

Im Anschluss an die Mars-Vorbeiflug der Raumsonde Mariner 4 im Jahr 1966, schloss die Wissenschaftler, dass Mars Polkappen vollständig aus Trockeneis. Allerdings Erkenntnisse im Jahr 2003 von Forschern des California Institute of Technology haben gezeigt, dass Mars Polkappen fast vollständig aus Wassereis bestehen, und das Trockeneis eine dünne Oberflächenschicht, die dicker und dünner saison bildet nur. Ein Phänomen namens Trockeneis Stürme wurde vorgeschlagen, in den Polarregionen des Mars auftreten. Sie sind vergleichbar mit der Erde Gewitter, mit kristallinen CO2 an die Stelle von Wasser in den Wolken.

Im Jahr 2012 erkannt Venus Express-Sonde der Europäischen Weltraumorganisation eine kalte Schicht in der Atmosphäre der Venus, wo die Temperaturen in der Nähe des Tripelpunkt von Kohlendioxid und es möglich ist, dass Flocken von Trockeneis Niederschlag.

Sicherheit

Länger andauernde Einwirkung von Trockeneis kann schwere Hautschäden durch Erfrierungen führen, und das erzeugte Nebel kann auch behindern Versuche, aus dem Kontakt in einer sicheren Weise zu entziehen. Da sie in großen Mengen an Kohlendioxidgas, die eine Gefahr darstellen könnten Hyperkapnie sublimiert, sollte Trockeneis nur Luft in einer gut belüfteten Umgebung öffnen ausgesetzt werden. Aus diesem Grund wird Trockeneis der S-Satz S9 im Rahmen der Laborsicherheit zugeordnet. Industrie Trockeneis können Verunreinigungen, die es unsicher für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln zu machen, enthalten.

Obwohl Trockeneis ist nicht als eine gefährliche Substanz, die von der Europäischen Union eingestuft oder als Gefahrstoff von der United States Department of Transportation für Transport, wenn es durch Luft oder Wasser geliefert, wird sie als Gefahrgut und IATA Verpackungsvorschrift 954 geregelt verlangt, dass sie speziell gekennzeichnet werden, einschließlich einer rautenförmigen schwarz-weißen Etikett, UN 1845 Auch Vereinbarungen müssen erfüllt sein, um eine ausreichende Belüftung zu gewährleisten, so dass Druckaufbau nicht reißt die Verpackung. Die Federal Aviation Administration in den USA ermöglicht es Fluggästen zu tragen bis zu 2,5 kg pro Person entweder als aufgegebenes Gepäck oder Handgepäck, wenn sie im Kühlschrank lagern verderbliche Waren verwendet.

Anmerkungen und Hinweise

Hinweise

  • ^ Über dem dreifachen Punkt geht CO2 durch die besser vertraut Gänge über eine flüssige Phase.

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