냉동 혼합물

Frigorific mixture

냉동 혼합물은 화학 시스템에서 두 개 이상의 상이 혼합된 것으로, 동일한 보정 동안에 어떤 상도 소비되지 않는 한, 그것들이 혼합되기 전에 상들의 시작 온도와 독립적인 평형 온도에 도달한다. 평형온도는 또한 하나 이상을 소비하지 않고 평형에 도달하기 위해 각각 충분한 양이 존재하는 한 사용되는 단계의 양과는 무관하다.

얼음

예를 들어, 액체 물과 얼음은 0°C 또는 32°F에서 냉동 혼합물을 형성한다. 이 혼합물은 한때 0°C를 정의하는 데 사용되었다. 그 온도는 이제 잘 정의된 동위원소 비율을 가진 물의 3중 점으로 정의된다. 염화암모늄, 물, 얼음의 혼합물은 약 -17.8°C 또는 0°F에서 냉동 혼합물을 형성한다. 이 혼합물은 한때 0°F를 정의하는데 사용되었다.[1][2]

설명

냉동 혼합물의 존재는 깁스 단계 규칙의 결과로 볼 수 있는데, 이 규칙에서는 성분의 수, 공존 단계의 수, 이질적인 평형의 조건에 의해 허용되는 자유도의 수 사이의 평형에서의 관계를 설명한다. 특히 일정한 대기압에서 C 선형 독립 화학 성분을 포함하는 시스템에서 C+1 단계가 평형 상태에 존재하도록 지정되면 시스템이 완전히 결정된다(자유도는 없음). 즉, 모든 단계의 온도와 구성이 결정된다. 따라서 화학적인 시스템 H2O-NaCl는 두가지 요소가 있예를 들어, 세 단계의 동시 존재 액체, 얼음, hydrohalite만 대기 압력에서–21.2 °C[표창 필요한]의 독특한 온도에서 존재할 수 있다.평형에 냉각시키는 혼합물의 접근 방식 자연스러운 온도 변화의 변환에 의해 포함한다. 평형 접근과 관련된 열역학적 전위 감소를 수용하도록 위상 비율이 조정될 때 지각 열로 잠열.

기타 예

다른 냉동 혼합물의 예는 다음과 같다.[3]

자재 부품(w/w) 평형온도
염화암모늄(NHCl4) 5 -12°C/10°F/261K
질산칼륨(KNO3) 5
물 16
염화암모늄(NHCl4) 5 -15.5°C / 4°F / 257.5K
물 16
질산암모늄(NHNO43) 1 -15.5°C / 4°F / 257.5K
물 1
황산나트륨(NaSO24 3 -16°C / 3°F / 257K
희석 질산(HNO3) 2
황산나트륨(NaSO24 8 −18 °C / 0 °F / 255 K
염산(HCl) 5
눈/얼음 1 −18 °C / 0 °F / 255 K
일반 소금(NaCl) 1
눈/얼음 1 −26 °C / −15 °F / 247 K
수산화칼륨, 결정화(KOH) 1
눈/얼음 1 -51°C / -60°F / 222K
황산, 희석(HSO24) 1
눈/얼음 2 -55°C / -67°F / 218K
염화칼슘(CaCl2) 3
황산, 희석(HSO24) 10 -68°C / -90°F / 205K
눈/얼음 8

사용하다

냉동 혼합물을 사용하여 주변 온도보다 낮은 재생 가능한 온도를 가진 액체 매체를 얻을 수 있다. 그러한 혼합물은 온도계를 보정하는 데 사용되었다. 화학에서는 강한 발열 반응의 온도를 조절하기 위해 냉각 욕조를 사용할 수 있다.

냉동기 혼합물을 기계식 냉동장치의 대안으로 사용할 수 있다. 예를 들어 가공된 두 개의 금속 부품을 함께 장착하기 위해, 한 부분은 냉동 혼합물에 놓이게 되어, 냉각되지 않은 두 번째 부품에 쉽게 삽입될 수 있도록 수축된다. 두 부품을 예열하면 두 부품이 함께 단단히 고정된다.

산 염기 슬러시의 한계

Mixtures relying on the use of acid base slushes are of limited practical value beyond producing melting point references as the enthalpy of dissolution for the melting point depressant is often significantly greater (e.g. ΔH -57.61 kJ/mol for KOH) than the enthalpy of fusion for water itself (ΔH 6.02 kJ/mol); for reference, ΔH for the dissolution NaCl은 3.88 kJ/mol이다. [5] 따라서 원하는 온도에서 순 냉각 용량이 거의 또는 전혀 없으며 혼합물 최종 온도가 애초에 예상했던 것보다 더 높다. 표에서 주장하는 값은 먼저 사전 추출한 다음 이전 온도 증가의 혼합물로 둘러싸인 각 후속 혼합물과 결합하여 생성된다. 혼합물은 서로 '스택'되어야 한다. [6][7][8]

이러한 산성 염기 세척은 부식성이 있으므로 취급 문제가 있다. 또한 냉매를 추가할 때마다 혼합물의 부피가 증가하기 때문에 쉽게 보충할 수 없다. 컨테이너(목욕탕이나 차가운 손가락)는 결국 넘치지 않도록 비우고 다시 채워야 한다. 이는 컨테이너를 비우는 동안 냉각 표면이 존재하지 않기 때문에 이러한 혼합물을 합성 용도에 사용하기에 대체로 부적합하다.

참고 항목

참조

  1. ^ Parker, Matthew T. (7 March 2019). Humble Pi. Riverhead Books. p. 91.
  2. ^ "Farenheit [sic] Scale". Boundless.
  3. ^ United States. Army. Ordnance Dept (1862). Theodore Thaddeus Sobieski Laidley (ed.). The Ordnance Manual for the Use of the Officers of the United States Army (3rd ed.). J.B. Lippincott & Company. pp. 462.
  4. ^ 워커, R. (1788) 인공감기의 생산에 관한 실험 리처드 워커 씨, 옥스퍼드의 래드클리프 의무실로 가십시오. 헨리 캐번디쉬, 에스크 FRS, A.S.에게 보내는 편지 런던 왕립 협회의 철학적 거래, 78(0), 페이지 395-402.
  5. ^ 분석물질 용액의 엔탈피, CRC
  6. ^ 회색, S.(1828). 그 화학자. 런던: 허스트, 찬스. 166쪽.
  7. ^ 워커, R. (1788) 인공감기의 생산에 관한 실험 리처드 워커 씨, 옥스퍼드의 래드클리프 의무실로 가십시오. 헨리 캐번디쉬, 에스크 FRS, A.S.에게 보내는 편지 런던 왕립 협회의 철학적 거래, 78(0), 페이지 395-402.
  8. ^ 워커, R. 그리고 월, M. (1795) 인공 감기를 생산하는 최선의 방법에 대한 관찰. 리처드 워커 씨가. 마틴 월, 런던 왕립 협회의 M. D. F. R. S. 철학적 거래 85(0), 페이지.270-289에 의해 전달된다.