WikiDer > Холодильная смесь
 | Эта статья требует внимания специалиста по физике. (Январь 2014) |
А охлаждающая смесь это смесь из двух или более фазы в химической системе, которая, пока ни одна из фаз не расходуется во время уравновешивания, достигает равновесие температура это не зависит от начальной температуры фаз перед их смешиванием. Равновесная температура также не зависит от количества используемых фаз до тех пор, пока присутствует достаточное количество каждой из них для достижения равновесия без использования одной или нескольких фаз.
Лед
Например, жидкая вода и лед образуют охлаждающую смесь при 0 ° C или 32 ° F. Эту смесь однажды использовали для определения 0 ° C. Эта температура теперь определяется как тройная точка из Вода с четко определенным соотношением изотопов. Смесь хлорид аммония, вода и лед образуют охлаждающую смесь при температуре около -17,8 ° C или 0 ° F. Эту смесь однажды использовали для определения 0 ° F.[нужна цитата]
Объяснение
Существование холодных смесей можно рассматривать как следствие теории Гиббса. правило фазы, который описывает равновесную связь между количеством составные части, количество сосуществующих фазы, а количество степени свободы разрешено условиями гетерогенного равновесия. В частности, при постоянном атмосферном давлении в системе, содержащей C линейно независимый химический составные части, если C+1 фазы определены как присутствующие в равновесии, то система полностью определена (нет степеней свободы). То есть определяется температура и состав всех фаз. Так, например, в химической системе H2O-NaCl, который имеет два компонента, одновременное присутствие трех фаз: жидкости, льда и гидрогалит может существовать только при атмосферном давлении и уникальной температуре –21,2 ° C.[нужна цитата]. Подход к равновесию охлаждающей смеси предполагает спонтанное изменение температуры, вызванное превращением скрытая теплота в явное тепло по мере того, как пропорции фаз меняются, чтобы приспособиться к уменьшению термодинамический потенциал связано с приближением к равновесию.
Другие примеры
Другие примеры охлаждающих смесей включают:[1]
| Материалы | Детали (ж / б) [2] | Равновесная температура |
|---|---|---|
| Хлорид аммония (NH4Cl) | 5 | −12 ° C / 10 ° F / 261 К |
| Азотнокислый калий (KNO3) | 5 | |
| Вода | 16 | |
| Хлорид аммония (NH4Cl) | 5 | −15,5 ° C / 4 ° F / 257,5 К |
| Вода | 16 | |
| Аммиачная селитра (NH4НЕТ3) | 1 | −15,5 ° C / 4 ° F / 257,5 К |
| Вода | 1 | |
| Сульфат натрия (Na2ТАК4) | 3 | −16 ° C / 3 ° F / 257 К |
| Разбавить Азотная кислота (HNO3) | 2 | |
| Сульфат натрия (Na2ТАК4) | 8 | −18 ° C / 0 ° F / 255 К |
| Соляная кислота (HCl) | 5 | |
| Снег / лед | 1 | −18 ° C / 0 ° F / 255 К |
| Поваренная соль (NaCl) | 1 | |
| Снег / лед | 1 | −26 ° C / −15 ° F / 247 К |
| Гидроксид калия, Кристаллизованный (КОН) | 1 | |
| Снег / лед | 1 | −51 ° C / −60 ° F / 222 К |
| Серная кислота, разбавить (H2ТАК4) | 1 | |
| Снег / лед | 2 | −55 ° C / −67 ° F / 218 К |
| Хлорид кальция (CaCl2) | 3 | |
| Серная кислота разбавленная (H2ТАК4) | 10 | −68 ° C / −90 ° F / 205 К |
| Снег / лед | 8 |
Использует
Холодную смесь можно использовать для получения жидкой среды, которая имеет воспроизводимую температуру ниже температуры окружающей среды. Такие смеси использовались для калибровки термометры. В химия охлаждающую баню можно использовать для контроля температуры сильного экзотермический реакция.
Холодная смесь может использоваться как альтернатива механической охлаждение. Например, чтобы соединить две обработанные металлические части вместе, одну часть помещают в охлаждающую смесь, заставляя ее сжиматься, чтобы ее можно было легко вставить во вторую неохлаждаемую часть; при нагревании две части держатся плотно.
Ограничения кислотно-щелочных слякоти
Смеси, основанные на использовании кислотно-основных шламов, имеют ограниченную практическую ценность, помимо получения эталонных точек плавления, поскольку энтальпия растворения депрессора точки плавления часто значительно больше (например, ΔH -57,61 кДж / моль для КОН), чем энтальпия плавления сама вода (ΔH 6,02 кДж / моль); для справки, ΔH для растворения NaCl составляет 3,88 кДж / моль. [3] Это приводит к незначительной или нулевой чистой охлаждающей способности при желаемых температурах и температуре конечной смеси, которая выше, чем была вначале. Значения, указанные в таблице, получены путем предварительного охлаждения с последующим объединением с ней каждой последующей смеси, окруженной смесью с предыдущим приращением температуры; смеси должны быть «уложены» одна в другую. [4][5][6]
Такие слякоти на кислотной основе являются коррозионными и поэтому создают проблемы при обращении. Кроме того, их нелегко пополнить, поскольку объем смеси увеличивается с каждым добавлением хладагента; емкость (будь то ванна или холодный палец) в конечном итоге потребуется опорожнить и снова наполнить, чтобы предотвратить ее переполнение. Это делает эти смеси в значительной степени непригодными для использования в синтетических материалах, поскольку во время опорожнения контейнера не будет охлаждающей поверхности.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Соединенные Штаты. Армия. Артиллерийский департамент (1862 г.). Теодор Фаддей Собески Лэйдли (ред.). Руководство по артиллерийскому вооружению для офицеров армии США (3-е изд.). Дж. Б. Липпинкотт и компания. стр.462.
- ^ Уокер, Р. (1788). Эксперименты по производству искусственного холода. Мистер Ричард Уокер, аптекарь больницы Рэдклиффа в Оксфорде. В письме Генри Кавендишу, эсквайру. F.R.S. и, как. Философские труды Лондонского королевского общества, 78 (0), стр. 395-402.
- ^ Энтальпия раствора аналитов, CRC
- ^ Грей, С. (1828). Оперативный химик. Лондон: Херст, шанс. Стр.166.
- ^ Уокер, Р. (1788). Эксперименты по производству искусственного холода. Мистер Ричард Уокер, аптекарь больницы Рэдклиффа в Оксфорде. В письме Генри Кавендишу, эсквайру. F.R.S. и, как. Философские труды Лондонского королевского общества, 78 (0), стр. 395-402.
- ^ Уокер, Р. и Уолл, М. (1795). Наблюдения за лучшими методами производства искусственного холода. Мистер Ричард Уокер. Сообщение Мартина Уолла, M. D. F. R. S. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 85 (0), pp.270-289.