Was ist Trockeneis?
Trockeneis ist gefrorenes Kohlendioxid, dasselbe Material, das Tiere ausatmen und Pflanzen für die Photosynthese benötigen. Aufgrund seiner niedrigen Temperatur von -78,5 ° C eignet sich Trockeneis als Kühlmittel. Es ist auch relativ einfach zu machen.
Wissenschaftler brauchen manchmal nur eine kleine Menge Trockeneis. Dies kann nur erreicht werden, indem das Ventil eines Tanks mit flüssigem Kohlendioxid geöffnet und ein Stoffbeutel über die Ausstoßdüse gelegt wird. Ein Gemisch aus gasförmigem Kohlendioxid und Trockeneis entsteht, wenn ein Teil des austretenden Gases auf dem Tuch kondensiert. Dieser Ansatz ist der einfachste Weg, eine kleine Menge Trockeneis für den Laborgebrauch herzustellen.
Um größere Mengen Trockeneis zu produzieren, ist eine Verdunstungskühlung erforderlich. Zunächst wird flüssiges Kohlendioxid durch Komprimieren von Kohlendioxidgas erzeugt. Da die Temperatur einer Substanz beim Komprimieren ansteigt, muss das Gas während des gesamten Kompressionsprozesses gekühlt werden, um die Bildung einer Flüssigkeit zu fördern. Wenn das Gas in dem Gefäß ungefähr Raumtemperatur hat, beginnt die Verflüssigung, wenn der Druck ungefähr 870 Pfund pro Quadratzoll (ppsi) oder ungefähr 6.000 Kilopascal beträgt.
Der nächste Schritt ist ziemlich einfach. In einem bestimmten Materiestück bewegen sich bestimmte Moleküle sehr schnell und einige viel langsamer. Ihre Durchschnittsgeschwindigkeit nennen wir die Temperatur. Wenn eine Wanne flüssigen Stickstoffs teilweise verdampfen kann, entweichen die energiereicheren Moleküle, wodurch der durchschnittliche Impuls der Moleküle in der Mischung und damit die Temperatur sinken. Nachdem genügend Wärme verdunstet ist, sinkt die Temperatur der Flüssigkeit unter den Gefrierpunkt, es kommt zu einem Phasenübergang und es verbleibt festes Kohlendioxid - Trockeneis.
Trockeneis wird normalerweise in isolierten Behältern gelagert. An der Luft setzt es sofort Kohlendioxid frei, weil der Temperaturunterschied zwischen Trockeneis und Umgebung so groß ist, dass es meist die flüssige Phase überspringt und sich nur in Gas verwandelt. Etwas Kohlendioxid wird in Dampf verwandelt, wodurch es wie Nebel aussieht. Trockeneis wird ständig zur Erzeugung von künstlichem Nebel für Aufführungen verwendet. Es kann auch in Kombination mit Laserlichtshows verwendet werden, wobei das Licht gestreut wird, so dass es leicht gesehen werden kann.