Құрғақ мұз – қатты көмірқышқыл газы. Температураны төмендетуге, азық-түлік сақтауға және театрларда эффект үшін қолданылады. Ерімейтін, қалдық қалдырмайтын суытқыш.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қатты көмірқышқыл газ
Solid carbon dioxide
Сулы мұз деп көмірқышқыл газдың қатты күйін жай ғана атайды. Ол көбінесе уақытша салқындату үшін қолданылады, себебі CO2 қалыпты атмосфералық қысымда сұйық күйге өтпейді, тікелей қатты күйден газ күйіне сублимацияланады. Ол негізінен салқындатқыш ретінде қолданылады, сондай-ақ театрлардағы тұман машиналарын арнайы эффекттер үшін пайдалануға болады. Оның артықшылықтары – су мұзынан төмен температура және қалдық қалдырмауы (атмосферадағы ылғалдан пайда болатын тоң қабығынан басқа). Механикалық салқындату мүмкін болмаған жағдайда, тоңазытылған өнімдерді (мысалы, балмұздақты) сақтау үшін өте пайдалы. Сулы мұз Жер атмосферасының қысымында сублимацияланады. Осының салдарынан, қатты мұзды қорғанышсыз ұстағанда тоңудан зардап шегу қаупі бар. Жалпы, ол аса улы емес, бірақ одан шығатын газ жабық кеңістікте көмірқышқыл газының деңгейінің жоғарылауына (гиперкапния) алып келуі мүмкін.
Dry ice colloquially means the solid form of carbon dioxide. It is commonly used for temporary refrigeration as CO2 does not have a liquid state at normal atmospheric pressure and sublimes directly from the solid state to the gas state. It is used primarily as a cooling agent, but is also used in fog machines at theatres for dramatic effects. Its advantages include lower temperature than that of water ice and not leaving any residue (other than incidental frost from moisture in the atmosphere). It is useful for preserving frozen foods (such as ice cream) where mechanical cooling is unavailable. Dry ice sublimes at at Earth atmospheric pressure. This extreme cold makes the solid dangerous to handle without protection from frostbite injury. While generally not very toxic, the outgassing from it can cause hypercapnia (abnormally elevated carbon dioxide levels in the blood) due to buildup in confined locations.
Тарих
Құрғақ мұзды алғаш рет 1835 жылы француз өнертапқышы Адриан Жан Пьер Тилори (1790–1844) байқаған, ол осы зат туралы алғашқы мәліметтерді жариялаған. Оның тәжірибелерінде сұйық көмірқышқыл газы бар үлкен цилиндрдің қақпағын ашқанда, сұйық көмірқышқыл газының көп бөлігі жылдам буланып кететіні анықталды. Нәтижесінде контейнерде тек қатты құрғақ мұз қалды. 1924 жылы Томас Б. Слейт құрғақ мұзды коммерциялық мақсатта сату үшін АҚШ патентіне өтініш берді. Кейіннен ол құрғақ мұзды өнеркәсіп ретінде табысты дамытқан алғашқы адам болды. 1925 жылы осы қатты күйдегі CO2 Американың DryIce корпорациясымен "Dry ice" деп тіркелді, осылайша ол оның жалпылама атауына айналды. Сол жылы DryIce Co. компаниясы осы затты алғаш рет саудаға шығарды, оны суыту мақсатында қолдануға ұсынды. Құрғақ мұзды өндірудің ең көп таралған өндірістік әдісі көмірқышқыл газының жоғары концентрациялы газынан басталады. Мұндай газдар азот пен табиғи газдан аммиак өндіру, мұнайды қайта өңдеу немесе ірі масштабты ферментация сияқты басқа процестердің қосалқы өнімі болуы мүмкін. Пеллеттердің тығыздығы блоктардың тығыздығының 60–70% құрайды. Құрғақ мұз криогендік ауаны бөлудің қосалқы өнімі ретінде де өндіріледі, бұл сала негізінен сұйық азот және сұйық оттегі сияқты өте суық сұйықтықтарды өндірумен айналысады. Бұл процесте көмірқышқыл газы азот пен оттекті сұйықтау үшін қажетті температурадан әлдеқайда жоғары температурада сұйықталады немесе қатып қалады. Құрғақ мұздың жабдықты бүлдірмеуі үшін процесс кезінде көмірқышқыл газын шығарып тастау қажет, ал бөлінгеннен кейін жоғарыда сипатталғандай, коммерциялық құрғақ мұзға өңдеуге болады.
It is generally accepted that dry ice was first observed in 1835 by French inventor Adrien Jean Pierre Thilorier (1790–1844), who published the first account of the substance. In his experiments, it was noted that when opening the lid of a large cylinder containing liquid carbon dioxide, most of the liquid carbon dioxide quickly evaporated. This left only solid dry ice in the container. In 1924, Thomas B. Slate applied for a US patent to sell dry ice commercially. Subsequently, he became the first to make dry ice successful as an industry. In 1925, this solid form of CO2 was trademarked by the DryIce Corporation of America as "Dry ice", leading to its common name. That same year the DryIce Co. sold the substance commercially for the first time, marketing it for refrigeration purposes. The most common industrial method of manufacturing dry ice starts with a gas having a high concentration of carbon dioxide. Such gases can be a byproduct of another process, such as producing ammonia from nitrogen and natural gas, oil refinery activities or large scale fermentation. Density of pellets is 60–70% of the density of blocks. Dry ice is also produced as a byproduct of cryogenic air separation, an industry primarily concerned with manufacturing extremely cold liquids such as liquid nitrogen and liquid oxygen. In this process, carbon dioxide liquefies or freezes at a far higher temperature compared to that needed to liquefy nitrogen and oxygen. The carbon dioxide must be removed during the process to prevent dry ice from fouling the equipment, and once separated can be processed into commercial dry ice in a manner similar to that described above.
Өнеркәсіптік
Құрғақ мұз асфальт еден плиткаларын немесе автомобильдің дыбыс оқшаулау материалдарын босату үшін қолданылуы мүмкін, оларды оңай ажыратуға, сондай-ақ жөндеу үшін клапансыз құбырлардағы суды мұздатуға болады. Құрғақ мұзды механикалық қолданудың ең ірі түрлерінің бірі – құмшаң тазалау. Құрғақ мұз гранулалары қысылған ауамен соплодан шығарылады, гранулалардың жылдамдығының күші мен сублимацияның әсерін біріктіреді. Бұл өнеркәсіптік жабдықтардан қалдықтарды жоюға мүмкіндік береді. Жойылатын материалдарға мысал ретінде боя, желім, май, сызба, саңырауқұлақ және резеңке жатады. Құмшаң тазалаудың негізгі экологиялық қалдығы – сублимацияланған CO2, сондықтан бұл әдіс басқа тазалау техникаларынан қалған қалдықтардың қажет емес болған жағдайларда тиімді. Жақында құмшаң тазалау өрттен кейін ғимараттардан түтін іздерін жою әдісі ретінде енгізілді. Құрғақ мұз жанарлы буларды сақтау ыдыстарынан шығару үшін де пайдалы – ыдыстан шығарылған және желдетілген жерге құрғақ мұз гранулаларының сублимациясы жанарлы буларды алып жүретін CO2 шығаруына себеп болады. Ірі қозғалтқыштардағы цилиндр қабыршақтарын алып тастау және орнату үшін құрғақ мұзды пайдалану қажет, осылайша қабыршақты салқындатып, қысқартуға болады, ол қозғалтқыш блогына оңай сырғанап кіреді. Қабыршақ қызғанда кеңейеді және осылайша берік қысыммен орнында ұсталады. Осыған ұқсас процедуралар жоғары беріктігі бар механикалық жиынтықтарды жасау үшін қолданылуы мүмкін, бұл штифттердің, кілттердің немесе дәнекерлеудің қажеттілігін жояды. Сонымен қатар, ол кесу сұйықтығы ретінде де пайдалы.
Dry ice can be used for loosening asphalt floor tiles or car sound deadening material, making them easy to prise off, as well as freezing water in valveless pipes to enable repair. One of the largest mechanical uses of dry ice is blast cleaning. Dry ice pellets are shot from a nozzle with compressed air, combining the power of the speed of the pellets with the action of the sublimation. This can remove residues from industrial equipment. Examples of materials removed include ink, glue, oil, paint, mold and rubber. Dry ice blasting can replace sandblasting, steam blasting, water blasting or solvent blasting. The primary environmental residue of dry ice blasting is the sublimed CO2, thus making it a useful technique where residues from other blasting techniques are undesirable. Recently, blast cleaning has been introduced as a method of removing smoke damage from structures after fires. Dry ice is also useful for the de gassing of flammable vapours from storage tanks — the sublimation of dry ice pellets inside an emptied and vented tank causes an outrush of CO2 that carries with it the flammable vapours. The removal and fitting of cylinder liners in large engines requires the use of dry ice to chill and thus shrink the liner so that it freely slides into the engine block. When the liner then warms up, it expands, and the resulting interference fit holds it tightly in place. Similar procedures may be used in fabricating mechanical assemblies with a high resultant strength, replacing the need for pins, keys or welds. It is also useful as a cutting fluid.
Ғылыми
Зертханаларда құрғақ мұзды органикалық еріткіштегі суспензиясы суық химиялық реакциялар үшін және роторлық буландырғыштарда еріткіштерді конденсациялау үшін пайдалы салқындатқыш қоспа болып табылады. Құрғақ мұз бен ацетон суық ваннаны құрайды, мысалы, Сверн тотығуында жылулық қашудың алдын алу үшін қолданылуы мүмкін. Бұлт жауын-шашындарын өзгерту процесі құрғақ мұзды пайдалану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.
In laboratories, a slurry of dry ice in an organic solvent is a useful freezing mixture for cold chemical reactions and for condensing solvents in rotary evaporators. Dry ice and acetone forms a cold bath of , which can be used for instance to prevent thermal runaway in a Swern oxidation. The process of altering cloud precipitation can be done with the use of dry ice.
Құрғақ мұз бомбалары
"Құрғақ мұз бомбасы" – пластик бөтелке сияқты герметикалық жабық ыдыста құрғақ мұзды қолданатын шар тәрізді құрылғы. Құрғақ мұздың сублимациясын үдету үшін әдетте су қосылады. Құрғақ мұз сублимацияланғанда қысым артады, нәтижесінде бөтелке қатты дауыспен жарылады. Бұрандалы қақпақты резеңке тығынмен алмастыру арқылы су ракеты жасауға болады. Бұл құрылғы MythBusters бағдарламасының "Mentos and Soda" атты 57-ші эпизодында көрсетілген, ол алғаш рет 2006 жылдың 9 тамызында көрсетілді. Сондай-ақ ол Time Warp және Archer бағдарламаларының эпизодтарында да пайда болды.
A "dry ice bomb" is a balloon like device using dry ice in a sealed container such as a plastic bottle. Water is usually added to accelerate the sublimation of the dry ice. As the dry ice sublimes, pressure increases, causing the bottle to burst with a loud noise. The screw cap can be replaced with a rubber stopper to make a water rocket. The dry ice bomb device was featured on MythBusters, episode 57 Mentos and Soda, which first aired on August 9, 2006. It was also featured in an episode of Time Warp, as well as in an episode of Archer.
Жерден тыс құбылыс
1966 жылы "Маринер-4" ғарыш кемесі Марс планетасының жанынан өтіп кеткеннен кейін ғалымдар Марстың полярлық шапкалары толығымен құрғақ мұздан тұрады деген қорытындыға келді. Дегенмен, 2003 жылы Калифорния технология институтының зерттеушілері Марстың полярлық шапкаларының көбінесе су мұзынан тұратынын, ал құрғақ мұз тек маусымдық түрде қалыңдап, жұқаратын жұқа беттік қабатты құрайтынын көрсетті. Марстың полярлық аймақтарында құрғақ мұз дауылдары деп аталатын құбылыс пайда болуы мүмкін екені болжамдалды. Бұл құбылыс Жердегі найзағайларға ұқсас, тек бұлттардағы судың орнына кристаллдық СО2 болады. Сондай-ақ, Марстағы гейзерлердің пайда болу механизмі ретінде құрғақ мұз қарастырылады. 2012 жылы Еуропалық ғарыш агенттігінің "Venus Express" зонды Венера атмосферасында көмірқышқыл газының үштік нүктесіне жақын температурасы бар суық қабатты анықтады, онда құрғақ мұздың ұсақ түйіршіктері жаууы мүмкін. "Вояджер-2" ғарыш кемесі Уран планетасының жанынан өтіп келе жатқанда алынған мәліметтер, оның ірі серіктері Ариэль мен Умбриэльдің бетінде құрғақ мұз бар екенін көрсетті. "Вояджер-2" Нептунның серігі Тритонды бақылағанда оның бетінде құрғақ мұздың болуына қатысты мәліметтер алынды, бірақ кейінгі зерттеулер көрсеткендей, беттегі көміртек мұзы көміртек оксидінен тұрады, алайда серіктің қабығы құрғақ мұздан тұрады.
Following the Mars flyby of the Mariner 4 spacecraft in 1966, scientists concluded that Mars' polar caps consist entirely of dry ice. However, findings made in 2003 by researchers at the California Institute of Technology have shown that Mars' polar caps are almost completely made of water ice, and that dry ice only forms a thin surface layer that thickens and thins seasonally. A phenomenon named dry ice storms was proposed to occur over the polar regions of Mars. They are comparable to Earth's thunderstorms, with crystalline CO2 taking the place of water in the clouds. Dry ice is also proposed as a mechanism for the geysers on Mars. In 2012, the European Space Agency's Venus Express probe detected a cold layer in the atmosphere of Venus where temperatures are close to the triple point of carbon dioxide and it is possible that flakes of dry ice precipitate. Observations from the Uranus flyby by Voyager 2 indicates that dry ice is present on the surface of its large moons Ariel, Umbriel Voyager 2 observations of Neptune's moon Triton suggested the presence of dry ice on the surface, though followup observations indicate that the carbon ices on the surface are carbon monoxide but that the moon's crust is composed of a significant quantity of dry ice.
Қауіпсіздік
Құрғақ мұзға ұзақ уақыт әсер ету қырып ұю арқылы теріге ауыр зақым келтіруі мүмкін, ал пайда болған тұман қауіпсіз түрде байланыстан шығуға тыйым салуы мүмкін. Көп мөлшерде көмірқышқыл газына сублимацияланатындықтан, ол гиперкапния қаупін тудырады, сондықтан құрғақ мұзды жақсы желдетілетін жерде ғана ашық ауада қолдану керек. Құрғақ мұзды жарылыспен тазалауда қолданылатын ұсақ құрғақ мұз гранулаларында майлы қалдықтар жоқ. Құрғақ мұзға қауіпті заттарға арналған БҰҰ коды: БҰҰ 1845 нөмірі тағайындалған. Құрғақ мұз Еуропалық Одақ тарапынан қауіпті зат ретінде немесе АҚШ Көлік департаменті тарапынан құрлықтағы тасымалдау үшін қауіпті материал ретінде жіктелмейді. Кем дегенде бір адам машинадағы суытқыштардағы құрғақ мұздан бөлінген көмірқышқыл газынан қаза тапқан. 2020 жылы Мәскеуде өткен кеште 25 кг құрғақ мұзды бассейнге тастағаннан кейін үш адам қаза тапты; көмірқышқыл газы ауадан ауыр, сондықтан ол су бетіне жақын жерде, жерде ұзақ уақыт қалуы мүмкін.
Prolonged exposure to dry ice can cause severe skin damage through frostbite, and the fog produced may also hinder attempts to withdraw from contact in a safe manner. Because it sublimes into large quantities of carbon dioxide gas, which could pose a danger of hypercapnia, dry ice should only be exposed to open air in a well ventilated environment. Tiny dry ice pellets used in dry ice blast cleaning do not contain oily residues. Dry ice is assigned a UN number, a code for hazardous substances: UN 1845. Dry ice is not classified as a dangerous substance by the European Union, or as a hazardous material by the United States Department of Transportation for ground transportation. At least one person has been killed by carbon dioxide gas subliming off dry ice in coolers placed in a car. In 2020, three people were killed at a party in Moscow after 25 kg of dry ice was dumped in a pool; carbon dioxide is heavier than air, and so can linger near the ground, just above water level.
Ішу
Кейде құрғақ мұз коктейльдерге тұманды эффект беру үшін қолданылады. Бір клиент сусыннан кездейсоқ құрғақ мұздың кесегін жұтып қойып, асқазан, өңеш және он екі елі ішегі ауыр күйік шағып, тамақтануда мәңгілік проблемаларға тап болды. Жылдам сублимациядан газ жиналуы мүмкін, бұл ас қорыту органдарын жарып салуға немесе тұншығуға әкелуі мүмкін. Құрамында құрғақ мұз бар және оны кездейсоқ жұтудан қорғайтын өнімдер осы қауіптерді жояды, сонымен бірге қалаған тұманды эффектті қамтамасыз етеді.
Dry ice is sometimes used to give a fog effect to cocktails. One bar patron who accidentally ingested pellets from a drink suffered severe burns to his esophagus, stomach, and duodenum, causing permanent problems with eating. Rapid sublimation could cause gas buildup that ruptures digestive organs or suffocation. Products that contain dry ice and prevent it from being accidentally ingested eliminate these risks while producing the desired fog effect.