《重现化学 | 降温》
阅历了盛暑的咱们总算盼来了凉快的气候。除了时节替换引发的降温进程,你还知道哪些自发降温进程?让咱们一起来看看视频中5个让人感觉冰爽的试验吧!
蒸腾
蒸腾能够吸热,最常见的比方便是咱们经过排汗和汗液蒸腾给自己降温。狗在夏天吐舌头也是在使用蒸腾进行降温。冰箱和空调的降温原理,也使用了蒸腾进程:首要把制冷液压缩成液体,然后使制冷液的快速气化(蒸腾)到达制冷作用。
咱们依托汗液蒸腾给身体降温
(拍照:Linus Schütz/Pixabay)
狗经过吐舌头蒸腾口水降温
(拍照:Manfred Richter/Pixabay)
其他,蒸腾更快的液体,降温也会更显着,比方乙酸乙酯的蒸腾比水快,视频顶用热成像展现它们显着的温度不同。日子中,咱们用酒精给皮肤消毒时,会觉得酒精比水更凉一些,这是由于酒精比水蒸腾快。
消融
冰消融吸热,这很好了解:夏天咱们常把冰块加到饮猜中给饮料降温。冰消融变成水,而冰水混合物的温度一般是0摄氏度(后边咱们把“摄氏度”简称为“度”),因而冰消融的进程根本保持在0度。可否让冰消融的进程发作低于0度的温度?或者说,可否让冰块在低于0度的条件下消融?
冰镇饮料
(拍照:Jana V. M./Pixabay)
能够的,一个简略的方法便是像视频里边那样,在冰块上撒盐。咱们看到,撒盐的当地温度会降到零下十几度。
咱们能够从两方面了解这个现象。首要盐会加速冰的消融,下雪天咱们在路面撒盐是相同意图。快速消融会吸收很多的热量,导致温度下降到零度以下。其他消融的水会将盐溶解,所以在冰的外表并不是冰水混合物,而是冰-盐水混合物。冰-盐水混合物不容易结冰,其冰点比水更低,所以咱们能够得到低于零度的冰-盐水混合物。
冬季路面撒盐加速冰雪消融
(拍照:Jerzy Górecki/Pixabay)
在化学试验室里,假如咱们期望一些化学反响在低于零度的条件下进行,也能够把冰块和食盐混合起来,做成“冰盐浴”,然后把需求冷却的容器放入其间。但咱们牢记不要用冰盐浴来冰敷消肿,或许会引起冻伤。
溶解
溶解进程既有放热使溶液温度升高的(如氢氧化钠溶解),也有吸热使溶液温度下降的(如视频中的尿素溶解)。
一次性医用冰袋便是使用了溶解吸热的原理。冰袋内装有水和一种无机盐(一般是氯化铵或硝酸铵),互相经过隔离层别离。使用时经过搓弄或揉捏损坏隔离层,使无机盐在水中溶解,吸收很多的热量,到达降温的意图。
吸热反响
能够自发进行的吸热反响并不多见,影片中咱们展现了两个,八水合氢氧化钡和氯化铵的反响以及小苏打(碳酸氢钠)和醋(有效成分是乙酸)的反响。在演示八水合氢氧化钡和氯化铵的吸热反响时,一般会把反响容器放在一个湿润的木块上,反响降温能够把容器和木块冻在一起,到达很好的演示作用。
这两个反响能够很好的展现热力学原理。由于热力学原理比较艰深,这儿咱们只做十分浅显的介绍。
一般来讲,自发的化学反响会向能量更低的方向进行,产品的能量低于反响物,反响会放出热量,也便是咱们说的放热反响。但自发进行的吸热反响要从环境吸收热量,导致产品的能量升高。为什么这样的反响能发作呢?
这是由于产品熵的添加(熵越高表明体系的无序程度越高)。仔细调查这两个反响,它们都有气体(分别是氨气和二氧化碳)和液体(水)发作。由于气体和液体中分子的无序程度要高于固体中分子的无序程度,这两个反响都导致了体系的熵添加,所以也能够自发进行。
影片暗地
《重现化学 | 降温》是2017年11月发布的《重现化学 | 放热反响》的续集。除了内容的互补,在制造进程中,咱们做了如下优化。
2017年影片《放热反响》
1. 更吸引人的可见光镜头。在策划阶段,咱们特别注意拍照目标不光能够在热成像下调查到显着的降温,在可见光下也需求有比较高的“颜值”。其他超微视角和移动镜头的运用,也给可见光镜头增色不少。
2. 添加红外热成像的特写镜头。使用特别热成像微距镜头,咱们近距离拍照吸热进程。不同景其他热成像镜头,让调查更逼真、更生动。
拍照/文字:梁琰
插画:董逸涵
— 关于重现化学—
重现化学是美丽科学和我国化学会的合作项目,也是2019年度科普我国孵化支撑项目。