Question

Почему вода ускоряет процесс перехода сухого льда в газ?

Нужна ли Н2О для перехода сухого льда в газообразное состояние, почему?

Answer 1

Проведите простой эксперимент. Например, Вы можете войти в горячую сауну, в которой воздух нагрет даже выше 100 °С (читал, что даже до 130 °С, но сам не видел). Ну пусть даже до 80 °С. Вы заходите, и не испытываете никакого дискомфорта. А попробуйте не то что нырнуть, хотя бы сунуть руку в горячую воду с температурой 80 °С. Будет очень некомфортно, и Вы быстро вынете руку из этой горячей воды.

<hr />

Теперь немного теории (и практики). Есть такое понятие удельная теплоёмкость. Это количество тепла, которое нужно затратить, чтобы нагреть (или освобождается при охлаждении) 1 кг вещества (воды, ли газа ли) на 1 градус Цельсия. Так вот, удельная теплоёмкость воды около 4200 кДж/(кг*град), а воздуха около 1000 кДж/(кг*град). Обратите внимание, что удельная теплоёмкость выражена на кг вещества, и у воздуха она всего в 4 раза меньше. Но если выразить её в кДж/(м^3*град), то картина получится уже другая. Вода плотнее воздуха примерно в 800 раз. Значит удельная теплоёмкость воды (на единицу объёма) примерно в 3000-3500 раз больше чем у воздуха. Теперь представьте такой эксперимент. В литровый стакан с воздухом поместили кусочек сухого льда. Этот литр воздуха остыл до -78 °С, и при этом сублимировал определённое количество углекислого газа. А теперь бросим тот же кусочек сухого льда в стакан с литром воды. Даже за то время, пока вода остынет до 0 °С, она успеет передать сухому льду в 600-700 раз больше тепла.

Таким образом, в воде процесс сублимации по крайней мере в 600-700 раз быстрее, т.е. почти взрывообразно (можно сопоставить с тем, как если раскалённую сковородку в одном случае. оставить просто охлаждаться на воздухе, а в другом налить в неё некоторое количество воды.).

Answer 2

Сухой лед переходит в газ при нагревании. А вода смачивает сухой лед и процесс нагрева идет быстрее. Кроме того, при растворении углекислого газа в воде то же происходит химическая реакция образования угольной кислоты с выделением тепла. Но, при этом, весь газ растворится не может.

Answer 3

Температура сухого льда около минус восьмидесяти по Цельсию.

Сначала вспомним, что такое сублимация. Только не в смысле "вытеснение" по Фрейду, а в смысле школьного курса физики.

Сублимация - это переход из твёрдого состояния вещества в газообразное, минуя жидкую фазу.

Испаряются даже металлы. Как пример это испарение вольфрамовой нити в лампе накаливания. Все же видели тёмный налёт внутри колбы перегоревшей лампы?

Так вот, с сухим льдом та же история.

В основном он испаряется из-за конвективного теплообмена с окружающим воздухом температура которого, если это комнатная температура, на целых 100 градусов выше. То есть воздух обтекает массу сухого льда, и с поверхности льда испаряются молекулы СО2.

ТО же самое происходит и в воде, но поскольку плотность воды почти в тысячу раз выше, интенсивность теплообмена с сухим льдом возрастёт в сотни раз.

То есть мы будем наблюдать даже не просто испарение, а самое настоящее кипение.

С поправкой на то, что небольшая часть сухого льда покроется коркой обычного "водяного" льда и кипение временно прекратится, а часть углекислоты растворится в воде (типа как в газировке), большая часть газообразного СО2 скопится у поверхности воды, поскольку углекислый газ тяжелее воздуха.