[ начало ] [ О ]

Охладительные смеси

— растворение как средство для получения искусственного холода применялось, по-видимому, издавна; так, например, римляне для охлаждения вина пользовались растворением селитры в воде. Этот же способ охлаждения вновь был применен физиком Blasius Villafranca в Риме в 1550 г. О более сильном охлаждении упоминает Latinus Tancredus в Неаполе в 1607 г.; он брал смесь снега с селитрой; наконец, о смеси толченого льда и поваренной соли упоминается Санторио в 1626 г. Эта же смесь, вероятно, применялась для замораживания жидкостей, а также покойников народом, называемым эстонским, как это приводит христианский писатель V века Орозий. В наше время О. смеси применяются в домашнем быту, в лабораториях и вообще там, где не требуется очень сильное и продолжительное охлаждение. Для последнего и для заводских целей наука и экономический расчет создали более могущественные средства искусственного охлаждения (см. Лед искусственный). О. смесей очень много, так как вообще всякая химическая реакция (в том числе и растворение), совершающаяся с поглощением тепла, может служить для охлаждения; применение той или другой О. смеси зависит от того, что имеется под руками, и от желаемого понижения температуры. Можно объяснить себе в общих чертах причину охлаждения при употреблении О. смесей. Возьмем, например, смесь снега и алкоголя; 73 вес. части снега и 77 ч. алкоголя, взятого около 4° Ц., будучи смешаны, охлаждаются до —30°. Явление в целом представляет собой растворение твердого тела — льда в спирте. Лед, как и всякое тело, твердое или жидкое, представляет собой систему молекул, обладающих колебательными движениями (тепловыми) и в то же время находящихся в сфере взаимного притяжения; покуда эта система остается в одном из состояний подвижного равновесия, физическое (и химическое) состояние тела остается неизменным. При соприкосновении частиц льда (или твердой воды) и спирта к системе сил, существующих между молекулами льда, прибавляются силы химического сродства спирта и воды; поэтому взаимное притяжение между частицами льда ослабевает, лед плавится; при этом силы, обусловливающие тепловое движение, могут произвести работу и ее производят на счет тепловой энергии смеси (теплота переходит в работу); теплота поглощается. В то же время соединение спирта с водой, вызываемое сродством, сопровождается выделением тепла. Окончательный результат выразится разностью количеств теплоты, поглощенной при дисгрегации частиц льда или плавлении его, и теплоты соединения спирта с водой. Так как первая превосходит в данном случае вторую, то получается охлаждение смеси. Сосуд, в котором производится смешивание, конечно, должен быть хорошо изолирован непроводниками теплоты, чтобы полнее утилизировать искусственный холод, и само смешивание производится как можно быстрее; для этого все твердые вещества, как то: лед, соли, должны быть хорошо измельчены. Температура смеси, наконец, достигнет своего minimum'a, при котором установится некоторое подвижное равновесие между частицами (и атомами) всех тел, находящихся в смеси. Подобное же объяснение относится и к другим смесям (см. ниже), содержащим лед и разбавленные серную, азотную и другие кислоты; для расчета количеств тепла и понижения температуры нужно знать теплоты соединения их с водой и теплоемкости получаемых растворов. Эти данные см. в ст. Термохимия. Приведенное общее объяснение явления охлаждения, очевидно, применимо и к растворению солей в воде, с той лишь разницей, что при растворении многих солей не столь ясно выражено химическое сродство между растворителем и растворяемым телом, как это, напр., имеет место при растворении спирта или серной кислоты в воде; но в настоящее время многими уже принят взгляд на растворы как на определенные химические соединения в состоянии диссоциации, в отношении же к употребительным в О. смесях солям эта теория особенно применима, так как большинство из них дает всем известные гидраты. Смеси солей и снега, само собой разумеется, дают охлаждение как результат дисгрегации соли, льда и теплот соединения. При смешении многих тел зараз с водой или снегом могут происходить уже более сложные явления, двойные разложений солей и пр. Как направятся реакции соединения и разложений в этом случае, это можно сказать на основании или уже известных в химии примеров, или на основании общего принципа термохимии, под которым мы разумеем обобщенный Гельмгольцем принцип Бертло (см. Обратимость химич. реакций).

Наиболее употребительные О. смеси (Landolt, "Physik. Tabelle").

Серная кислота H 2SO4 + 2,874H2 O (66,19 %) со снегом, по Пфаундлеру:

1 кг серной кисл. при 0° Ц. Темп. смеси minimum. Ц. Темп. раств. по растаянии льда Поглощ. тепла в больших калор.
С 1,097 кг снега —37° —37° 0
" 1,98 " " —32 —16,5 73
" 3,54 " " —27 —8,6 264
" 6,00 " " —22 —3,9 407
" 11,76 " " —17 —2,3 867

Хлористый кальций крист. со снегом

1 кг соли при 0° Темп. смеси падает до Поглощ. тепла в больших калориях
С 0,39 кг снега —4,3 52,8
" 0,43 " " —10,6 51,9
" 0,49 " " —19,7 49,5
" 0,61 " " —39,0 40,3
" 0,70 " " —54,9 30,0
" 0,81 " " —40,3 46,8
" 1,19 " " —22,7 88,5
" 2,46 " " —8,1 213,1

Смесь азотно-аммиачной соли с снегом

1 кг соли при 0° Темп. смеси падает до Поглощ. тепла в больш. кал.
С 0,94 кг снега —40 122,2
" 1,04 " " —8 125,1
" 1,14 " " —12 128,0
" 1,26 " " —16 129,5
" 1,31 " " —17,5 131,9
" 1,49 " " —16 145,3
" 2,20 " " —12 209,8
" 3,61 " " —8 327,0
" 7,82 " " —4 675,0

Смеси солей со снегом. 100 частей сухого снега, смешанные с мелкоистолченной солью:

    Темп. падает до
Серно-калиевая соль К 24 10 ч. —1,9° Ц.
Сода Na 2 СО 3 x 10Н 2O 20 " —2,0
Селитра калиевая KNO 3 13 " —2,85
Нашатырь NH 4Cl 25 " —15,4
Поваренная соль NaCl 33 " —21,3

О смесях азотно-аммиачной соли с водой см. Лед искусственный.

Смеси соли с водой 100 частей воды с Температура падает
от до на
Уксусно-натровая соль, крист. 85 ч. соли +10,7° —4,7 15,4° Ц.
Нашатырь 30 " " +13,3 —5,1 18,4
Селитра натр. 75 " " +13,2 —5,3 18,5
Серноватисто-натровая соль, крист. 110 " " +10,7 —8,0 18,7
Йодистый калий 140 " " +10,8 —11,7 22,5
Хлористый кальций, крист. 250 " " +10,8 —12,4 23,3
Роданистый аммоний 133 " " +13,2 —18,0 31,2
" калий 150 " " +10,8 —23,7 34,7

Н. А. Смирнов. Δ.


Page was updated:Tuesday, 11-Sep-2012 18:16:04 MSK