Углекислый газ в твердом состоянии помогает в решении разных вопросов - от охлаждения продуктов без электричества до проведения фокусов в домашних условиях. Обладая необходимыми материалами и знаниями, сухой лед можно сделать самостоятельно.
Содержание статьи:
Сухой лед - это диоксид углерода, который именуется также углекислым газом. В твердом состоянии он белого цвета, а при давлении вещество принимает газообразную форму, создавая шикарный дымовой эффект. Его создание в домашних условиях - довольно кропотливая работа, которую нужно выполнять осторожно, соблюдая правила безопасности. Чтобы получить сухой лед, первым делом вам предстоит раздобыть специальный огнетушитель.
Это вещество предназначено для таких целей:
Полезные свойства газа:
Какой вред может принести сухой лед:
Чтобы обезопасить себя во время процедуры изъятия газа, наденьте перчатки из плотной ткани, защитные очки, халат, который прикроет руки и ноги. После этого можете приступать к процедуре.
Этапы добычи сухого льда:
Важно знать не только, как сделать сухой лед дома, но и как правильно его хранить. Хорошо, если вам повезет раздобыть из огнетушителя один цельный кусок льда. В таком виде он дольше хранится, а вот небольшие осколки или вещество, которое уже раскрошилось и стало больше похоже на снег, нужно использовать как можно быстрее, чтобы оно не испарилось.
Любые манипуляции с огнетушителем желательно проводить на открытом воздухе или в комнате с открытыми окнами, так как при высокой концентрации газа можно получить отравление. К симптомам относится высокое артериальное давление, тошнота и головокружение. В случае отравления сразу же выйдете на свежий воздух и обратитесь к врачу.
Это вещество можно применять для решения разных бытовых вопросов. Во-первых, сухой лед в два раза эффективнее обычного обеспечивает охлаждающий эффект. Во-вторых, полностью испаряется при транспортировке, что значительно упрощает процесс перевоза продуктов. И, в-третьих, его специфический белый дым может любому торжеству придать особый шарм.
При помощи диоксида углерода продукты можно хранить двумя методами:
Сухой лед в этом вопросе - незаменимое вещество. Для этого возьмите на природу несколько брусков и, когда разместитесь, отнесите лед на пару десятков метров от вашей локации, все комары в округе слетятся на его запах. Оказывается, диоксид углерода для насекомых обладает тонким, притягивающим ароматом.
Избавиться нужно от всего сухого льда, который вы взяли в поход, если оставите хоть немного рядом с палаткой или, что еще хуже, в ней, рискуете быть с ног до головы искусанными комариками.
Надуваем сухим льдом воздушный шарик
Этот фокус должен проводить взрослый человек, следуя правилам безопасности. Для этого нужно взять обыкновенный шарик, желательно не тонкий, высокого качества, и через отверстие просунуть в него маленький кусочек сухого льда. Затем просто ниткой крепко завяжите шарик. Подождите несколько минут, и он начнет сам надуваться! Это зрелище станет для детворы настоящим волшебством.
Не используйте для этого фокуса много сухого льда, иначе шарик быстро надуется и лопнет, ведь газ будет стремительно испаряться и разорвет тонкую резину.
Делаем из сухого льда дым
Для того чтобы усилить романтическую обстановку во время танца жениха и невесты или просто создать спецэффект во время домашней дискотеки, можно самостоятельно сделать туман из сухого льда.
Для этой цели вам понадобится несколько довольно крупных брусков диоксида углерода, потому что плотный белый пар получится только от достаточно большого количества льда. Если вам нужно добиться максимальной концентрации плотного тумана, наберите в емкость теплой воды и опустите в нее сухой лед, а если процесс нужно растянуть - используйте холодную воду.
Можно подготовить несколько емкостей с водой, предварительно расставив их в помещении, где планируете танцевать. В этом случае мистический дым окутает всю комнату и гостей праздника.
Как при помощи сухого льда сделать гигантский пузырь
Большие мыльные пузыри - незаменимый атрибут любого детского праздника. Организовать фокус, в результате которого получится один плотный белый пузырь, окруженный паром, можно при помощи диоксида углерода за считанные минуты. Такое чудо на празднике удивит гостей любого возраста.
Для этого не требуется соединять несколько ингредиентов по типу мыла, шампуня и глицерина. Просто положите на дно глубокой стеклянной емкости с широкими краями увесистый брусок сухого льда весом около 500-700 г и залейте его литром дистиллированной воды.
Заранее приготовьте отрез натуральной ткани, длина которого будет больше диаметра стеклянной емкости, а ширина 5-10 см, хорошенько смочите ее в жидкости для мытья посуды. Этой тканью проведите по краям емкости, как бы срезая густой пар, который будет из нее валить.
Подождите буквально несколько секунд, и на ваших глазах из емкости начнет появляться белый плотный пузырь, который надуется до внушительного объема, а затем лопнет, оставляя после себя волну белого пара. Эффект получится потрясающий!
Как сделать сухой лед в домашних условиях - смотрите на видео:
Сухой лед – это газ! Как бы странно это ни звучало, но это истина. Углекислый газ, минуя жидкую форму, сразу превращается в твердое вещество. Сухой лед совсем не похож на привычный, получаемый путем замораживания воды. Он скорее похож на прессованный снег, чем на цельную глыбу. Преимущества сухого льда уникальны. Он абсолютно безопасен, нетоксичен, не имеет запаха, бесцветен, не горюч. В производстве сухой лед известен в двух разновидностях: брикеты или блоки и гранулы. Изначально еще в советское время сухой лед выпускался брикетами. Но наука не стоит на месте, и в настоящее время наиболее востребован сухой лед разного диаметра в гранулах. Он более плотный, благодаря своей форме его удобнее дозировать. И в отличие от брикетированного сухого льда, его не надо измельчать перед применением.
Сухой лед получает гранулированный вид на специальном приборе.
Учитывая, что чем больше диаметр гранул, тем меньше времени они способны сохранять низкие температуры, для заморозки продуктов лучше использовать гранулы меньшего размера.
Отрасли применения сухого льда обширнее и разнообразнее, чем кажется на первый взгляд. Это универсальный, безопасный и потрясающий по своим свойствам лед. Практически все области, как частного бизнеса, так и в производственных масштабах являются основными заказчиками сухого льда. Ведь с его помощью они могут улучшать и сохранять полезные свойства своей продукции, а это прямым образом отражается на выручке. Поэтому фирмы, занимающиеся производством, упаковкой и доставкой сухого льда, используют новейшие разработки, чтобы доставлять свой продукт высокого качества. К числу таких принадлежит компания Dr. Sauber, ознакомиться с продукцией можно на сайте
Куда и на какой срок в хозяйстве можно определить на хранение сухой лед?
Начнем с того, что сухой лед – это твердое состояние углекислого газа . Для удержания его в изначальной твердой консистенции требуется температура не выше -78,5˚C, иначе он начнет перетекать (сублимировать) в более привычное для себя газообразное состояние.
Соответственно, наиболее долго этот продукт будет храниться при температуре в пределах от -80 ˚C до -90˚C, создание которой при помощи бытового холодильника не представляется возможным.
Однако и при комнатной температуре без какой-либо изоляции вы потеряете открытые сухие гранулы в течение часа. Что же делать?
Сухой лед производится промышленным путем при низких температурах и высоком давлении в специализированных установках, хранят готовую продукцию в специальных ящиках, обладающих изотермическими свойствами.
В естественной природе такого материала, как сухой лед, не существует, он полностью рукотворный. В промышленных масштабах его хранение возможно на протяжении нескольких недель за счет ограничения скорости перетекания вещества из твердого в газообразное состояние. То есть потери все равно будут, но они будут происходить медленнее и менее интенсивно.
В бытовых условиях сохранить вещество долго не удастся, поэтому приобретается оно как можно ближе по срокам к моменту использования, а брать его впрок не имеет смысла. Однако при необходимости можно найти в продаже сухой лед, который поставляется сразу в оборудованной изотермической упаковке.
Углекислый газ в виде льда используется во многих отраслях промышленности, в науке, медицине, на транспорте, в сфере услуг:
Поскольку сухой лед не тает, а испаряется, его часто используют, например, в шоу-бизнесе или при организации праздничных мероприятий – для создания эффекта белого дыма, дымящегося напитка или чаши. Кроме того, им часто охлаждают переносные ящики с мороженым.
Эффект «дыма без огня» возникает, когда лед попадает в воду, особенно в горячую. При обычном испарении вне воды процесс практически незаметен глазу.
Испаряясь, двуокись углерода смешивается с окружающим воздухом, но поскольку это известный всем СО2, то и меры предосторожности по использованию его в закрытых помещениях – те же. Ведь в концентрированном виде углекислый газ может вызывать тошноту и головокружение.
Сухой лед можно приобрести в специализированном магазине химических реактивов, в интернете и даже в супермаркете.
Производители поставляют его для организаций оперативно в нужной объеме в форме гранул в термоемкостях по 250–300 литров.
Можно приобрести и в розницу в объеме от 1 до 25 кг и более, но розничная упаковка будет менее надежна в плане сохранения продукта. Срок хранения небольшого количества в пенопластовой упаковке из интернет-магазина – до трех суток. Для более длительного хранения можно взять в аренду у продавца качественный изотермический контейнер.
Разновидностью считают и так называемый сухой снег – только он представляет собой хлопья, а не гранулы. Некоторые умельцы добывают его из обычных , что не безопасно и может привести к травме по неосторожности.
В интернете можно заказать специальные емкости – контейнеры для хранения сухого льда, их стенки собираются из нержавеющей стали или ударопрочного пластика, а теплоизоляцию обеспечивает слой пенопласта или полиуретана.
Стенки емкости не пропускают тепло и позволяют содержимому сохранять изначальную температуру. Чем толще стенки, тем лучше.
Чем ниже температура снаружи контейнера, тем медленнее будет проходить процесс сублимации углекислоты из твердого в газообразное состояние.
Однако лед все равно испаряется, активно заполняя собой свободное пространство емкости. Это главное его свойство необходимо помнить, чтобы соблюдать меры предосторожности.
Примеры теплоизолирующих емкостей для льда
Зная основное свойства сухого льда – перетекать из твердого состояния в газообразное, его экстремально низкую температуру и другие качества, нужно соблюдать некоторые меры предосторожности:
Резюмируем: если вы приобретаете сухой лед единовременно с конкретной целью, то делайте это впритык к дате, когда он вам понадобится, или арендуйте контейнер у продавца. Если вы намерены делать регулярные покупки в достаточных объемах для своего бизнеса или хозяйства, то имеет смысл приобрести и специальный контейнер для содержания летучего продукта.
Знайте, что производители обязательно снабжают свой продукт инструкцией, в которой указано, как хранить сухой лёд и безопасно использовать.
При атмосферном давлении, при понижении температуры газообразного диоксида углерода CO2 до уровня -78,5°C, происходит его десублимация, то есть прямой переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкую фазу. При давлении выше 5,1 бар, двуокись углерода проходит при охлаждении и жидкую фазу. Получающаяся твердая форма двуокиси углерода была, в свое время, названа сухим льдом как раз из-за того, что при повышении температуры твердый CO2 не тает, то есть не превращается в жидкость, а без следов испаряется, переходя в газообразное состояние. (Название «сухой лед» изначально было в 1925 году зарегестрировано как торговая марка американской компанией DryIce Corporation of America , впервые в истории начавшей коммерческое производство сухого льда для продажи его как охладителя. С тех пор, термин «сухой лед» перешел в разряд нарицательных, подобно, например, «ксероксу» как в английском, так и в русском языках, или «памперсам» в русском.)
Сухой лед представляет собой твердую субстанцию белого цвета, с плотностью, варьирующейся в диапазоне от 1,4 до 1,6 г/см³. Сухой лед имеет низкую как теплопроводность, так и электрическую проводимость.
Куски сухого льда
Изготовление сухого льда представляет собой относительно несложный процесс, основными стадиями которого являются:
1. Получение оксида углерода-4 (он же CO 2) или газовой смеси с высоким его содержанием. В промышленности, диоксид углерода получают, в том числе, как побочный продукт синтеза аммиака из азота и природного газа, а также, опять же, побочный продукт при ферментации (брожении). Также, CO2 можно получить сжиганием углеводородного топлива и в ходе многих других химических реакций. В промышленности, с использованием специализированного оборудования, получение и выделение CO2 не сложно; в домашних условиях, сложность представляет не столько само получение диоксида углерода, сколько его сбор и изоляция от побочных продуктов той или иной реакции.
2. Сжатие газообразного диоксида углерода до давления ниже 5,1 атмосферы при его одновременном охлаждении до температуры ниже -56,4°C → происходит переход газа в жидкую фазу.
3. Затем, давление уменьшают. Расширяющаяся жидкая двуокись азота испаряется, активно поглощая тепло. Это быстрое охлаждение не дает испариться всему CO2 - часть его затвердевает, кристаллизуясь в похожие на снег хлопья. Это уже и есть твердый CO 2 - для того, чтобы превратить его в «полноценный» сухой лед, хлопья спрессовывают в бóльшие по габаритам куски, как правило, в форме брусков-параллепипедов массой порядка 30 кг или в форме небольших цилиндров диаметром около 1 см. Бруски удобны тем, что благодаря малой, относительно объема, площади поверхности они медленно сублимируются (испаряются). Цилиндрики же удобны при упаковке и широко используются при работе с небольшими количествами сухого льда, например, в лабораториях или в упаковке продуктов для отправки их конечному потребителю.
Наиболее масштабно сухой лед используется для замораживания и поддержания в охлажденном состоянии пищевых продуктов, в том числе мороженого и газированных напитков, когда использование механического (циклического) охлаждения невозможно, неудобно или нежелательно по другим причинам. Как частный случай, можно упомянуть мгновенное замораживание, которое иногда используется для замораживания как продуктов, так и биологических образцов, лабораторных проб и т.д.
Другой сферой коммерческого использования сухого льда является создание искусственного сценического дыма - который все видели, но не все знают, что клубящиеся у пола дымовые завесы на сцене и танцевальных площадках создаются путем помещения сухого льда в воду, которая увеличивает скорость его сублимации (испарения). Собственно, искусственный дым можно, конечно, производить и другими способами, но отличие эффекта дымовых машин, использующих сухой лед, от других их типов заключается в том, что «дым» от CO2 стелется по земле - что обычно не требуется от промышленных или военных дымовых машин, но востребовано в декоративных целях.
Коммунальные службы иногда используют сухой лед для замораживания небольшого участка водяного трубопровода, при невозможности его изоляции более «конвенциональными» способами (например, при отсутствии отсечных вентилей): участок изолируется кожухом, в который подается жидкий CO2. Часть его испаряется, поглощает тепло, и оставшаяся бóльшая часть превращается в сухой лед, который, в свою очередь, начинает медленно сублимироваться, дальше поглощая тепло - что, в конечном итоге, приводит к замерзанию воды в трубе на строго изолированном участке, то есть образованию в трубе ледяной пробки.
Среди других бытовых применений сухого льда можно назвать такие «экхотические», как удаление бородавок, приманка насекомых (многих насекомых привлекает диоксид углерода) и охлаждение компьютеров.
В промышленности, основными применениями сухого льдя являются струйно-абразивная обработка поверхностей, удаление нежелательных газообразных примесей из резервуаров, заморажение воды в бесклапанных трубах, извлечение вкладышей из больших цилиндров оборудования или, наоборот, изготовление и сборка компонентов оборудования с высокой надежностью соединений.
При струйно-абразивной обработке поверхностей, небольшие гранулы сухого льда выстреливаются из сопла вместе со сжатым воздухом и, соударясь с очищаемой поверхностью, удаляют с нее чернила, краску, клей, резину, пластиковое покрытие и т.д. Струйная обработка сухим льдом имеет то преимущество перед пескоструйной, паровой, водяной или иной абразивной обработкой, что не оставляет жидких или твердых частиц на месте проведения такой обработки - сухой лед полностью испаряется, превращаясь в газообразную двуокись углерода.
При дегазации резервуаров хранения, в пустой резервуар засыпается сухой лед. Сублимируясь, он устремляется к выходу из резервуара, унося с собой горючие, ядовиты и прочие нежелательные примеси.
Сухой лед применяют для разборки или сборки плотно соединенных частей. Например, в больших цилиндрах, встречающихся в судовых двигателях внутреннего сгорания, обычно имеются вкладыши, предохраняющие стенки самого цилиндра от износа. Вставка вкладышей и их обратное извлечение производится с охлаждением их сухим льдом - охлаждаясь, вкладыш сжимается и свободно заходит или выходит из цилиндра. Будучи вставленным в цилиндр охлажденным, вкладыш затем нагревается, расширяется и очень плотно примыкает к стенке цилиндра. Аналогичным способом собираются и некоторые другие части с требуемой высокой надежностью соединений.
Примитивная самодельная бомба состоит из контейнера (обычно, пластиковой бутылки), который на 20-30% заполняется водой. В бутылку помещают также некоторое количество сухого льда и плотно закрывают. Вода ускоряет сублимацию сухого льда, он испаряется, давление внутри бутылки растет, и она с шумом взрывается.
Доступность ингридиентов и простота создания делают самодельную бомбу с сухим льдом распространенным взрывчатым устройством. При этом, бомба может представлять серьезную опасность: например, в результате помещения в бутылку слишком большого количества льда и/или слишком высокой внешней температуры бомба может взорваться уже через несколько секунд, пока ее создатель еще находится близко (подразумевается, что стоять около снаряженной бомбы или, тем более, держать ее в руках никто не будет). В результате, можно получить повреждения от взрывной волны, от разлетающихся еще не сублимировавшихся кусков сухого льда, а также, при особом невезении, и повреждение слухового аппарата. Отдельным случаем является неразорвавшаяся бомба: с одной стороны, оставлять ее лежать нельзя; с другой стороны, приближаться к ней небезопасно. Неразорвавшуюся бомбу с сухим льдом нужно разорвать с безопасного расстояния, выстрелом или иным способом - целью должно являться повреждение целостности контейнера (бутылки или другого) и, как следствие, выпуск из него давления и обеспечение невозможности его роста внутри контейнера в будущем. Из стеклянных бутылок бомбы с сухим льдом делать не следует.
В большинстве стран бомбы с сухим льдом закон изготавливать запрещает. В России, например, подобные действия могут рассматриваться как «незаконное изготовление взрывных устройств» и, соответственно, подпадать под статью 223 УК РФ. Мы не знакомы с судебной практикой по таким делам, но, вероятно, возможность возбуждения уголовного дела будет определяться, во-первых, обстоятельствами и общественной опасностью конкретного случая изготовления бомбы, и, во-вторых, последствиями или отсутствием таковых. Что же касается результатов следственной и экспертной оценки того, подпадает ли бомба с сухим льдом под понятие «взрывного устроства», то можно с высокой вероятностью предположить, что эксперты дадут ответ «да».
В законах некоторых стран взрывные устройства запрещены, но определены как, например, только устройства, взрыв в которых обусловлен химической реакцией (что и происходит в случае «настоящих» взрывчатых веществ - динамита, тринитротолуола, пластита, аммонала и т.д. и т.п.); в бомбе из сухого льда же химических реакций не происходит, а имеет место только фазовый переход вещества из одного состояния в другое - то есть, в таких странах подобные бомбы легальны. Примером может служить американский штат Калифорния, закон в котором составлен настолько неквалифицировано, что действительно запрещает «герметичные контейнеры с сухим льдом», но только «собранные с целью организации взрыва посредством химической реакции« - видимо, калифорнийские законодатели не знали, как работает бомба с сухим льдом.
Само название «сухой лед» звучит немного странно, не правда ли? Мы привыкли, что лед быстро тает и превращается в обычную воду… Но тут всё гораздо сложнее. Сухой лед - это на самом деле газ! Поэтому такой лед не тает, а возгоняется, то есть переходит из твердого состояния сразу в газообразное! В этом эксперименте мы рассмотрим различные физические и химические свойства сухого льда.
Реагенты и оборудование:
Возьмем кусочек сухого льда и положим его на металлическую ложку. Через несколько секунд он начнет слегка подпрыгивать и дребезжать.
Бросим сухой лед в стеклянную чашу с водой - наблюдаем белый дым и бурное выделение пузырьков газа.
Если же добавить в воду несколько капель , появится густая пена из мыльных пузырей, наполненных белым дымом.
Теперь возьмем 3 химических стакана с растворами индикаторов: (синий цвет), фенолфталеином (без цвета) и лакмусом (красно-оранжевый цвет). Далее добавим немного гидроксида натрия. Растворы изменили свою окраску: индигокармин стал зеленым, фенолфталеин – малиновым, а лакмус – синим. Добавим в каждый стакан по несколько кусочков сухого льда. Через некоторое время наблюдаем изменение цвета растворов до первоначальной окраски.
Сухой лед - это очень простое вещество (твердая фаза CO₂). Находится в свободной продаже и применяется в основном для транспортировки пищевых продуктов или очистки технических поверхностей. Но в домашней лаборатории сухой лед превращается в бесценный реагент! «Изюминка» сухого льда заключается в том, что он из твердого состояния сразу переходит в газообразное без промежуточной жидкой фазы (такой процесс называется ).
Температура сублимации составляет -78,5°С. При контакте с водой сухой лед стремительно переходит из твердого состояния в газообразное. Со стороны это похоже на кипение, только с более ярким и характерным парообразованием. Причем испаряющаяся двуокись углерода тяжелее воздуха (плотность 1,9768 кг/м³ против 1,225 кг/м³), и потому « » не поднимается, а стелется по поверхности вокруг емкости с водой.
При добавлении жидкого мыла пузыри выделяющегося газа быстро его вспенивают, и образуется густая пена, наполненная белым углекислым газом.
Если положить сухой лед в металлическую ложку, он будет прыгать и дребезжать. Дело в том, что на теплой металлической поверхности сухой лед очень быстро сублимируется, образуя очаги повышенного давления, из-за чего наша льдинка и «подпрыгивает».
При сублимации сухого льда в воде выделяющийся углекислый газ реагирует с водой, образуя угольную кислоту и меняя кислотность. Это свойство сухого льда можно использовать для красивых цветных превращений с растворами индикаторов. В нейтральной среде индигокармин имеет синюю окраску, лакмус - красно-оранжевую, а фенолфталеин не имеет цвета. При добавлении гидроксида натрия среда становится щелочной, и растворы изменяют свою окраску на зеленую, синюю и малиновую соответственно. При добавлении сухого льда в щелочных растворах образуется угольная кислота. В результате кислотность растворов повышается, среда становится нейтральной и цвет растворов изменяется до первоначального.
Обязательно проводите опыт в перчатках и не допускайте контакта кожи с сухим льдом, чтобы не получить холодный ожог (температура сухого льда равна -78,5 °С).
Вдыхание испарений CO₂ может вызвать головную боль.
Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно.
