乾冰與不同溶劑形成不同溫度的低溫冰浴,原理是什麼?

時間 2021-05-31 00:51:27

1樓:李元鶴

天天扔乾冰玩。

非特殊情況,冷媒與介質的混合體系的平衡相變溫度近似是冷媒[或]介質的相變溫度。

冷媒相變溫度低於介質的相變溫度時,冷浴溫度與介質有關,反之亦然。

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以乾冰-水為例,因為你用的乾冰比表面太小(塊太大),乾冰-液態水溫差很大,使得固化都在乾冰表面發生,將乾冰表面覆蓋,仔細觀察可見乾冰變得光滑,於是乾冰-水變成了冰-水(固態水-液態水平衡體系),自然就是水的熔點(介質的相變溫度)。

將放入水中片刻的長條乾冰用剪下斷,可見外層有透明冰殼。

同樣的,如乾冰-甲苯浴就是固態甲苯-液態甲苯浴,乾冰-四氯化碳,乾冰-乙腈也一樣,平衡溫度都接近介質的熔點(請自行對照查閱)。PS,表中乾冰-苯的溫度確實是苯的凝固點5度,但是請不要用類似這種的遭天譴的冷浴。

用液氮的話現象會更明顯,如液氮-甲醇浴,將液氮倒進去甲醇就凝固了,保證留存一定液態甲醇時,就是固態甲醇-液態甲醇平衡體系,為甲醇的熔點。

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需要注意的是,"介質的相變溫度"不一定寫出來的字面介質,如乾冰-甲苯浴,介質是被二氧化碳飽和的甲苯,而不是純的甲苯,故平衡溫度會稍有差別。

這個效應在強相互作用體系內顯著,類似冰鹽浴的相變溫度比水的熔點就低許多。

在某些情況下這一影響會使得之前的定律稍有例外,如乾冰-丙胺浴,乾冰是-78昇華,丙胺-83凝固,按照我上面提出的規律,本應是乾冰的-78,但類似冰鹽浴中冰可製冷的溫度低於冰的熔點0度,此時乾冰的昇華點有所降低,而低於了丙胺凝固點-83,從而制得了固態丙胺,又變成了固態丙胺-液態丙胺浴,為丙胺的熔點-83。

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對乾冰-丙酮浴、乾冰-乙醇浴,由於冷媒相變溫度高於介質的相變溫度,平衡溫度[基本上]是冷媒的相變溫度,對乾冰近似是-78。

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