¿Cómo conseguiste el hielo seco?
La zona circundante aún está seca, a diferencia de los restos de agua que quedan tras el derretimiento del hielo, por lo que también se le llama "hielo seco". En apariencia, el hielo seco es igual que el hielo común
Nuestro hielo es realmente similar, excepto que la temperatura del hielo seco es más baja que la del hielo común (78,5 ℃). Con temperaturas tan bajas, no es de extrañar que las manos de los perforadores se congelaran. ¡El hielo seco tiene muchos usos! Se puede utilizar como refrigerante forzado; cuando alimentos como pescado y carne se congelan con hielo seco, no se mojarán por todas partes durante el transporte y los alimentos se pueden almacenar en el sótano durante un período de tiempo más largo con hielo seco.
Lo que es aún más sorprendente es que en muchas películas y series de televisión, ¡el hielo seco también es responsable de las escenas de niebla!
Debido a que el hielo seco se evapora en el aire para formar una gran cantidad de gas dióxido de carbono, al público se le presenta una escena "blanca".
¡Además, el hielo seco es experto en producir lluvia artificial!
Tres. Dióxido de carbono y lluvia artificial
Utilice métodos artificiales para aumentar los cristales de hielo en las nubes o aumentar los cristales de hielo y las gotas de agua en las nubes para formar precipitación. En la actualidad, la lluvia artificial es una especie de refrigerante (hielo seco u otros productos químicos) que se siembra en las nubes, provocando que la temperatura en las nubes baje significativamente, aumentando rápidamente las diminutas gotas de agua y el hielo. cristales, y obligarlos a caer para formar precipitación; el otro es esparcir la humedad en las nubes.
Los fuertes núcleos de condensación (como la sal, el cloruro de calcio, etc.) hacen que las gotas de las nubes se conviertan en gotas de lluvia y caigan; también hay poderosas ondas de choque generadas al bombardear las nubes con cañones de tierra y flechas de tierra, causando nubes. las gotas chocan entre sí. No importa qué método se utilice para la lluvia artificial, la existencia de nubes es la condición principal, que es el factor interno, el transporte del catalizador a la nube es el factor externo, que sólo puede funcionar a través de factores internos. Por tanto, la lluvia artificial tiene ciertas limitaciones.
Los métodos artificiales ayudan a que las nubes produzcan lluvia y nieve. Cuando las nubes frías están compuestas de gotas de agua sobreenfriada, es difícil que se produzcan precipitaciones porque no hay cristales de hielo. Si se crea la cantidad justa de cristales en una nube, se puede alterar la estructura estable de la nube y posiblemente producir precipitación. Basándonos en este principio, podemos introducir refrigerantes como el hielo seco en las nubes a través de aviones o cañones antiaéreos, y utilizar las nubes locales para enfriarlas violentamente y producir cristales de hielo, o introducir núcleos de hielo artificiales como el yoduro de plata para producir cristales de hielo a partir de los núcleos de hielo artificiales. Por ejemplo, los cúmulos grumosos que aparecen en el sur de mi país en verano son nubes cálidas que generalmente dificultan la lluvia. Para cambiar la uniformidad de la distribución espectral de las gotas de las nubes y promover el proceso de colisión gravitacional, provocando así precipitaciones, a menudo se esparcen en las nubes sustancias higroscópicas como sal, urea y nitrato de amonio. En algunas zonas áridas de China, las operaciones de lluvia artificial (nieve) son más comunes.
El dióxido de carbono sólido, también conocido como "hielo seco", se utiliza principalmente como refrigerante. El uso de aviones para rociar "hielo seco" a gran altura puede condensar vapor de agua en el aire y formar lluvia artificial. En el laboratorio, el "hielo seco" mezclado con líquidos volátiles como el éter puede proporcionar un baño de baja temperatura de aproximadamente -77°C. El "hielo seco" también se puede utilizar como conservante de congelación rápida para los alimentos.
Materiales de referencia:
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1. ¿Qué es el hielo seco?
Si el gas dióxido de carbono se presuriza y se enfría hasta cierto punto, se formará un sólido blanco como la nieve. Este sólido puede convertirse directamente en gas sin fundirse, por eso se le llama "hielo seco".
El hielo seco tiene un buen efecto refrescante, como hacer helado. El hielo seco también es un gran conservante. El pescado, la carne y otros alimentos perecederos pueden transportarse miles de kilómetros en barco y estos alimentos pueden mantenerse frescos con hielo seco. Los huevos se pueden congelar con hielo seco casi indefinidamente. Si se coloca una rosa en dióxido de carbono, los capullos pueden seguir floreciendo durante tres días.
El "hielo seco" se puede utilizar para la lluvia artificial. Si no llueve en un caluroso día de verano, se pueden disparar balas de cañón llenas de "hielo seco" hacia el cielo nublado. Pronto la lluvia caerá a cántaros. Esto se debe a que el "hielo seco" se vaporiza y absorbe calor, lo que hace que el vapor de agua se condense en gotas de agua y produzca lluvia artificial.
2. Sublimación y sublimación
Los cambios de estado de la materia no siempre se producen en el orden de sólido, líquido, gas o gas, líquido y sólido. En ocasiones, el cambio de estado físico de algunos objetos también se puede realizar directamente entre sólido y gas.
En el caso del calor, la transformación directa de un objeto de sólido a gas se llama sublimación. La transformación directa de un objeto del estado gaseoso al estado sólido se llama sublimación.
La sublimación o sublimación se puede ver muchas veces en nuestra vida diaria. En el frío invierno, la ropa se tiende al aire libre. Debido a que la temperatura es inferior a 0 ℃, el agua de la ropa mojada se congelará rápidamente. Aunque el hielo no se derretirá, la ropa se secará con el tiempo. Esto se debe a que el hielo se sublima formando vapor de agua y se escapa. Las bolas sanitarias o bloques de alcanfor colocados en la maleta se irán haciendo cada vez más pequeños y acabarán desapareciendo por completo, quedando sólo unas pocas.
La sublimación de la mayoría de sustancias sólidas no es evidente. Sólo algunas sustancias sólidas se subliman fácilmente. En la producción, la gente suele utilizar la sublimación para purificar algunas sustancias que son fáciles de sublimar. Por ejemplo, en la producción química, el alcanfor, el yodo, el azufre y otras sustancias se purifican mediante sublimación. Hace más de 2.000 años, la gente de la antigua China utilizaba la sublimación y la sublimación para purificar algunas sustancias químicas. La llamada "alquimia" es un ejemplo.
Coloque el sulfuro de mercurio rojo natural en un recipiente de alquimia y calcínelo. El azufre se oxidará en dióxido de azufre y el mercurio metálico se separará. La combinación de mercurio y azufre produce sulfuro de mercurio negro. Cuando se calienta, el sulfuro de mercurio negro se sublima y su vapor se recoge en un recipiente y se enfría para condensarse, formando sulfuro de mercurio rojo cristalino.
Se puede decir que el sulfuro de mercurio rojo cristalino es uno de los primeros productos fabricados por humanos mediante métodos químicos, y también es un resultado importante de las antiguas actividades de "alquimia" china. Aunque los alquimistas han incorporado algunas supersticiones en sus actividades de alquimia, como llamar al sulfuro de mercurio rojo "Hui Dan", pero después de repetidos calentamientos y condensaciones, también se le llama "Nine Turns Hui Dan". Algunas personas dicen que comerlo hará que las personas sean inmortales. . Esto no está bien. Esto es mentira y debería abandonarse. Sin embargo, lo explica.
3. ¿Por qué hay varios patrones en el hielo de las ventanas de cristal?
Contando nueve días fríos, me desperté por la mañana y miré por la ventana de cristal. ¡sí! Está cubierto de flores brillantes; algunas son como orquídeas, otras como pino macizo y otras como flores.
¿Quién pintó un cuadro tan bonito sobre el cristal de la noche a la mañana?
¿Quién más sino la naturaleza? Esto se representa mediante hielo helado.
¿Hielo? Todos lo hemos visto. Si no estuviera atrapado en el agua, sería un hexágono con forma de copo de nieve. ¿Pero quién puede ver el hielo como las orquídeas y el pino macizo?
Sí, el hielo en el agua está en pedazos porque las moléculas de agua son relativamente densas. Cuando se congela una gran cantidad de agua, los cristales de hielo se enredan entre sí y los copos de nieve son hexagonales, principalmente porque el hielo se enreda en pedazos. Moléculas de vapor de agua escasas. Cuando se condensan, no están sujetos a una presión desequilibrada del exterior. Los cristales de hielo adquieren sus propias formas. De hecho, los grandes bloques de hielo también son hexagonales porque están entrelazados entre sí. Simplemente no podemos verlo; al igual que la sal pequeña, podemos verlo como un cristal hexagonal, la sal grande no puede verlo tal como es.
Las flores de hielo en las ventanas de vidrio eran originalmente hexagonales. Cuando se forman los primeros cristales de hielo, estos crecen gradualmente a su alrededor. Llegados a este punto la situación se complica. A veces el viento es muy fuerte, a veces el viento es muy ligero; y algunos vasos son lisos, otros son ásperos, algunos tienen microsuciedad y otros están impecables, por lo que el vapor de agua se cubrirá de manera desigual en algunos lugares; hay demasiada acumulación de vapor de agua. En algunos lugares hay menos acumulación de vapor de agua. A medida que los cristales de hielo se extienden, el agua se vuelve más espesa y se acumula más vapor de agua. Donde haya pocos será más fino, y donde haya pocos no se formará, o se formará y se derretirá al exponerlo a un poco de calor o presión. De este modo se forman varios patrones. Es como pintar, con más pintura.
4. Nieve en invierno
Como todos sabemos, las nubes están compuestas por muchas pequeñas gotas de agua y pequeños cristales de hielo, y las gotas de lluvia y los copos de nieve están compuestos por estas pequeñas gotas de agua y pequeños cristales. cristales de hielo. Entonces, ¿cómo se forma la nieve?
En las nubes de agua, las gotas de nube son pequeñas gotas de agua. Se convierten en gotas de lluvia principalmente al continuar condensándose y chocando entre sí.
Las nubes de hielo están compuestas por diminutos productos de hielo. Cuando estos pequeños cristales de hielo chocan entre sí, la superficie de los cristales de hielo se calienta y se derrite, se pegan entre sí y se congelan nuevamente. Si esto se repite muchas veces, la cantidad de cristales de hielo aumentará. Además, hay vapor de agua en las nubes, por lo que los cristales de hielo pueden seguir creciendo debido a la condensación. Sin embargo, las nubes de hielo son generalmente relativamente altas y no gruesas. Hay mucho vapor de agua, la condensación crece lentamente y no hay muchas posibilidades de colisión, por lo que no puede ocurrir.
Nubes mixtas que son más propicias para el crecimiento de gotas de nubes. Las nubes mixtas están compuestas de pequeños cristales de hielo y gotas de agua sobreenfriada. Cuando una masa de aire alcanza la saturación con cristales de hielo, aún no ha alcanzado la saturación con gotas de agua. En este momento, el vapor de agua de la nube se condensa en la superficie de los cristales de hielo. Las gotas de agua sobreenfriada se están evaporando. En este momento, los cristales de hielo "absorberán" el vapor de agua de las gotas de agua sobreenfriada. En este caso, los cristales de hielo crecen rápidamente. Además, las gotas de agua sobreenfriada son muy inestables y se congelarán al entrar en contacto. Por lo tanto, cuando las gotas de agua sobreenfriada chocan con los cristales de hielo en la nube mixta, se congelan y se adhieren a la superficie de los cristales de hielo, lo que hace que crezcan rápidamente. Cuando los pequeños cristales de hielo crecen lo suficiente como para superar la resistencia del aire.
A principios de primavera y finales de otoño, el aire cerca del suelo está por encima de O ℃, pero esta capa de aire no es espesa y la temperatura no es alta, lo que evitará que los copos de nieve caigan al suelo y se desintegren por completo. fusión. Esto se llama "nieve húmeda" o "lluvia y nieve cayendo juntas". Este fenómeno se llama "aguanieve" en meteorología.
Del mismo modo, el tamaño de la nieve también se clasifica en función de la cantidad de precipitación. La nieve se puede dividir en tres categorías: nieve ligera, nieve moderada y nieve intensa. La precipitación de 24 horas es inferior a 2,5 para nieve ligera, de 2,6 a 5,0 para nieve moderada y más de 5,0 para nieve intensa. En unas horas la precipitación será inferior a 1. o Hay nieve ligera, 1.1 ~ 3.o Hay nieve intensa mayor que 3.o.
Entonces, ¿por qué la forma básica de los copos de nieve es hexagonal, columnar o escamosa?
Esto está relacionado con el hábito de cristalización cuando el vapor de agua se condensa y cristaliza. Los copos de nieve cristalizados por vapor de agua y el hielo congelado por agua natural pertenecen al sistema cristalino hexagonal. Nos sentimos fácilmente atraídos por los cristales puros y transparentes del museo. Los cristales y los cristales de hielo son cristales hexagonales, pero ambos son cristales de sílice, mientras que los cristales de hielo son cristales de agua.
El sistema cristalino hexagonal tiene cuatro ejes cristalinos. Entre ellos, los tres ejes auxiliares se cruzan entre sí en un ángulo de 60 grados en el plano base, y el cuarto eje (el eje principal del cristal) es perpendicular al plano base formado por los tres ejes auxiliares. El representante más típico del sistema cristalino hexagonal es el cilindro hexagonal geométrico regular. Cuando el vapor de agua se condensa y cristaliza, si el eje cristalográfico principal se desarrolla lentamente y muy corto en los otros tres ejes cristalográficos menores, el cristal adoptará la forma de escamas. Si el eje principal del cristal se desarrolla rápidamente y se extiende durante mucho tiempo, el cristal adoptará una forma columnar. Los copos de nieve son generalmente hexagonales porque el cristal crece mucho más lentamente a lo largo del eje cristalográfico mayor que a lo largo de los tres ejes cristalográficos menores.
Para un copo de nieve hexagonal, debido a que la curvatura de su superficie no es igual (convexa, plana, cóncava), la presión de vapor de agua saturado en cada superficie también es diferente, por lo que se genera un gradiente de densidad de vapor de agua entre ellas, de modo que la transferencia direccional de vapor de agua. La dirección de generación y transferencia del vapor de agua es convexa → plana → cóncava, es decir, se transfiere desde la superficie con gran curvatura a la superficie con pequeña curvatura. Un copo de nieve hexagonal tiene la mayor curvatura en sus seis esquinas, seguidas por las superficies planas en sus bordes. La curvatura de la parte central es mínima, de modo que los copos de nieve hexagonales están siempre en proceso de migración direccional del vapor de agua. Debido a que el vapor de agua de los bordes y las esquinas se transporta hacia los bordes y el centro, la saturación de vapor de agua cerca de los bordes y las esquinas disminuye, provocando la sublimación. La parte central se satura debido al flujo constante de vapor de agua, provocando la sublimación. Este proceso de sublimación y cristalización continúa y los copos de nieve hexagonales evolucionan gradualmente hasta convertirse en cristales de nieve con forma de prisma hexagonal.
Esta es una situación ideal, suponiendo que el vapor de agua no sea transportado desde el exterior. De hecho, las cosas están estrechamente relacionadas con su entorno y, hasta cierto punto, siempre hay vapor de agua en el aire. Si se introduce menos vapor de agua en el aire circundante y esto es insuficiente para transportar la cantidad de vapor de agua al centro, continuará el proceso de desarrollo de los copos de nieve hasta convertirse en cristales de nieve columnares. En zonas polares y de latitudes altas, donde las temperaturas son bajas y el vapor de agua es bajo, a menudo caen cristales de nieve en forma de columnas por este motivo.
Otra situación se produce cuando el aire se llena de vapor de agua. En este momento, el aire circundante continúa transportando vapor de agua a los copos de nieve, lo que hace que los copos de nieve se condensen rápidamente. La condensación reduce la densidad del vapor de agua en la capa de aire que rodea al copo de nieve, lo que a su vez facilita el transporte del vapor de agua desde el exterior al interior. De esta forma, los copos de nieve crecieron rápidamente. Cuando el vapor de agua se transporta rápidamente al copo de nieve, las seis esquinas del vértice son las más afectadas y el gradiente de densidad del vapor de agua es el mayor. No hay tiempo para transportar vapor de agua al interior del copo de nieve. En este punto, habrá algo de peso que sobresaldrá y se ramificará en las esquinas superiores. Estas ramas crecerán en peso hasta cierto punto y no se ramificarán. Las ramas secundarias mantendrán un ángulo de 60 grados con la rama madre, formando así un copo de nieve hexagonal en forma de estrella.
Cuando hace buen tiempo en zonas montañosas o regiones polares, también podemos ver una especie de agujas de hielo, brillantes como gemas, que la gente llama polvo de diamante.
Hay dos condiciones para el crecimiento de agujas de hielo: una es la cristalización espontánea del vapor de agua en condiciones de frío intenso (por debajo de -30 °C) cuando la humedad es muy baja y la otra es el crecimiento de agujas de hielo a lo largo de un determinado eje auxiliar; de los copos de nieve cuando la temperatura es alta (alrededor de -5°C) y la humedad es alta. Producto de un crecimiento particularmente rápido en la esquina superior.
Varios cristales de copos de nieve se formaron en el cielo. Cuando su diámetro alcanza las 50 micras, pueden superar la flotabilidad del aire y comenzar a moverse significativamente hacia abajo, continuando creciendo y cambiando mientras caen con gracia. Esto produce varias formas de copos de nieve. Siempre que los pongamos sobre lana negra o terciopelo negro, inicialmente podremos identificar sus formas a simple vista.
5. Las nubes producen premios Nobel
En el otoño de 1894, el físico británico Wilson estaba de vacaciones en una montaña de Escocia. A menudo hay nubes y niebla en la cima de la montaña, y los turistas quedan embriagados por este encantador paisaje. De repente, Wilson tuvo la idea de crear nubes y niebla en el laboratorio.
De vuelta en el laboratorio, la investigación de Wilson resumió las condiciones para la formación de nubes: primero, el vapor de agua en el aire debe estar saturado, de lo contrario no se condensará en pequeñas gotas de agua; Habrá cierta "condensación" en el aire nuclear". Normalmente, el polvo en el aire actúa como núcleos de condensación. A menudo se acumula cierta carga en estas pequeñas partículas, que condensan el vapor de agua sobresaturado en pequeñas gotas de agua que quedan suspendidas en el aire. .
Como físico, además de comprender las condiciones para la formación de nubes, ¿Wilson también quería utilizar este descubrimiento para estudiar fenómenos físicos? Wilson forma vapor sobresaturado en una botella limpia (es decir, no hay núcleos de condensación en su interior). En este momento, si una partícula microscópica cargada entra corriendo, se condensará en una gota a su alrededor. A medida que la partícula se mueve, una serie de gotas formarán una trayectoria en su trayectoria, cambiando así la trayectoria de las partículas que las personas no pueden ver con los ojos cerrados a una trayectoria compuesta por una serie de gotas que pueden ser vistas por el ojo humano. . Wilson inventó este dispositivo.
Referencias:
http://www.wenhao nombre/Artículo/clase 1/clase 48/8/200412/1195.