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干冰是冷冻的二氧化碳——这意味着它非常冷。当达到室温时,它会迅速升华,这意味着随着分子从其表面逸出,固体会直接从固体变成气体。当您将干冰滴入水中时,它会随着 CO2 升华而迅速起泡。你可以在游泳池里做这个,只要你不在室内做——但是你应该遵守一些预防措施。
二氧化碳如何结冰
液体和固体中的分子通过分子间/离子相互作用结合在一起——例如,盐晶体中正离子和负离子之间的吸引力。二氧化碳分子之间的相互作用相对较弱,因此必须将它们冷却到极低的温度才能使二氧化碳结冰。那是因为温度是平均运动能量的量度——所以较低的温度意味着气体中的平均分子移动得更慢。一旦温度降低到冰点以下,二氧化碳分子就会移动得足够慢,以至于它们所经历的弱分子间作用力可以将它们结合在一起成为固体。
泳池中的干冰
泳池中的水分子温度比干冰高得多,因此碰撞将能量从水分子转移到干冰,从而在加热二氧化碳的同时冷却水。随着干冰表面的分子移动得更快,它们获得了足够的能量以脱离固体并以气体形式逸出。产生的大量过量二氧化碳会产生大量气泡,这就是干冰在课堂演示中如此受欢迎的原因。
二氧化碳安全
你的身体需要氧气。当它升华时,干冰会置换一些氧气,暂时形成一个高二氧化碳浓度的区域。因此,它可以作为一种简单的窒息剂,即一种取代氧气的化学物质,并可能变得危险。不要将干冰放入室内游泳池。另请注意,根据您添加的干冰量,室外游泳池正上方的空气最初会比周围空气具有更高的 CO2 浓度,至少在这些高浓度消散之前是这样。不要在泳池中加入大量干冰后再去游泳;不要在密闭空间内放置大量干冰。
冷物体安全
干冰极冷——华氏 109 度或以下。因此,如果您试图用手捡起一块或一块干冰,可能会严重伤害自己——就像您试图捡起一个热的物体一样。如果您将干冰放入泳池中,请勿赤手触摸。最好戴上手套和/或夹子将其放入泳池中,此时它会开始迅速起泡。大量的干冰会在泳池表面上方形成一种“雾”。请记住,这种“雾”含有高浓度的二氧化碳,所以不要试图将头伸进去——你需要氧气来呼吸。
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