Una forma de congelar el agua al instante
El mismo edificio se congela instantáneamente y necesita absorber mucho calor al instante. El objetivo de este experimento es la "sal" (la sal es absolutamente imposible).
El hielo seco es un método para congelar agua al instante.
El método de congelación instantánea era realmente engañoso a primera vista, pero el error salió a la luz después de leerlo dos veces. Cuando la mano de la persona desapareció de la pantalla durante 45 a 48 segundos, ¿notaste que el brillo de la imagen cambiaba? Esto se debe a la mala exposición de sus fotografías. Utilizó un método de fotografía similar a la "animación stop-motion" o un método de reproducción de velocidad variable para lograr este efecto. Mire estos dos vídeos:
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Este vídeo se compone de muchas fotos, por lo que no se ven manos ni personas operándolo.
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Este vídeo es similar en principio, o igual a lo dicho anteriormente.
El agua no puede congelarse tan rápidamente; ni siquiera el nitrógeno líquido a -170 grados centígrados puede hacerlo. Este vídeo es mentira.
Suplemento:
Pero puedes ver otro vídeo, que es aún más impresionante:
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Este vídeo es 100% cierto.
Existen muchas formas de congelar agua al instante.
Por ejemplo, enfriamiento instantáneo; aplicación instantánea de alta presión a una temperatura relativamente baja, etc.
Por supuesto, todos estos se basan en la termodinámica y son básicamente poco prácticos en la vida.
He visto algunos vídeos de congelación instantánea en Internet, que se dividen principalmente en dos situaciones.
Uno se llama agua sobreenfriada y el otro se llama cristalización de solución sobresaturada.
De hecho, la llamada congelación o cristalización requiere un proceso (la llamada termodinámica) y no ocurre de la noche a la mañana.
En primer lugar, es necesario que en la solución acuosa haya núcleos cristalinos, normalmente impurezas o defectos en la solución (¡esto es muy importante!).
Luego, a una temperatura adecuada, las moléculas de la solución se unirán gradualmente a la superficie del núcleo del cristal, se extenderán lineal, horizontal o radialmente y eventualmente crecerán hasta convertirse en grandes cristales/hielo.
El agua sobreenfriada mencionada anteriormente se debe a que el agua es relativamente pura y tiene pocas impurezas, lo que dificulta el crecimiento de cristales. Por lo tanto, incluso por debajo de 0 grados, todavía no puede cristalizar.
Pero el agua sobreenfriada se encuentra, después de todo, en un estado muy inestable (agua líquida por debajo de 0 grados). Simplemente agregarle algunas impurezas o agitar el líquido puede inducir una cristalización/congelación extremadamente rápida.
Otro tipo de cristalización en solución sobresaturada, la que vi estaba hecha con acetato de sodio. (De hecho, usar otras sales con agua de cristalización tendrá efectos similares).
Los pasos son los siguientes:
1. Ponga una cantidad adecuada de acetato de sodio en el agua. a punto de hervir, revolver y disolver.
2. Después de disolver, verter la mezcla en un vaso y meter en el frigorífico para que se enfríe. Tenga cuidado de no verter acetato de sodio sin disolver en el vaso.
3. Vierte la mezcla enfriada en el recipiente y tócalo con los dedos, se congelará rápidamente.
En realidad no se trata de hielo, sino de cristales de acetato de sodio con agua cristalina.
El primer paso, la disolución sobrecalentada, es prepararse para disolver el exceso de acetato de sodio. Porque la solubilidad aumenta con la temperatura;
El segundo paso, el enfriamiento rápido, es obtener una solución salina sobresaturada más estable. Porque
Finalmente, al ser una solución sobresaturada muy inestable, la sal cristalizará cuando haya una ligera perturbación externa. Este primero actuará como un núcleo de cristal, y la sal hidratada circundante cristalizará rápidamente y se esparcirá a su alrededor, creando un efecto similar a la congelación instantánea.
¿Existe alguna forma de congelar el agua al instante? Siempre que se pueda generar suficiente presión para comprimir el agua y luego permitir que el agua comprimida pase a través de la válvula de expansión como refrigerante a través de la válvula de expansión, el agua se congelará instantáneamente.
Baja rápidamente la temperatura por debajo del punto de congelación o busca algo de hielo seco. Tenga cuidado de no verter acetato de sodio sin disolver en la taza, ya que la solubilidad del acetato de sodio disminuye. Después de disolver, vierta la mezcla en un vaso, aumente la concentración de la solución y colóquela en el refrigerador para que se enfríe. Por lo tanto, esta taza de solución de acetato de sodio está insaturada cerca del punto de ebullición. En este momento, la temperatura de esta taza de solución es inferior al punto de congelación, por lo que se solidifica. ¡Vierta la mezcla enfriada en el recipiente! O puedes conseguir un recipiente cerrado, como una botella de agua mineral, congelarlo con agua durante 1 hora y luego golpearlo verticalmente en un lugar duro para convertirlo en hielo. Después de golpearlo, mírelo con atención o guárdelo en el frigorífico.
Lo siguiente es copiado por mí.
Cuando se coloca acetato de sodio en agua hirviendo, no cristaliza simplemente porque no hay cristal semilla u otros medios para romper este estado metaestable. Se congela rápidamente y el punto de congelación desciende.
Principio:
La solubilidad del acetato de sodio en agua aumenta a medida que aumenta la temperatura. En este momento, debido a la disminución de la concentración de acetato de sodio en la fase líquida, el punto de congelación de la solución aumenta, agitándose y disolviéndose. Después de congelarla en el refrigerador, la temperatura descendió muy por debajo de los 0 grados Celsius, pero aún no lo suficiente como para que la solución se congelara. En este punto, la solución está sobresaturada. Cuando el estado metaestable se rompe por el contacto con los dedos, una gran cantidad de cristales de acetato de sodio precipitarán en la fase sólida. Agregue nitrato de amonio al agua y coloque la pajita encendida en el agua rápidamente, aproximadamente 5 segundos, luego se congelará. ¿Puedes usar sal para congelar agua instantáneamente cuando la tocas con el dedo?
No, solo puede ser congelación acelerada, no congelación directa.
Una forma mágica de congelar el agua al instante. El video habla de sal, pero no es sal, es nitrato de amonio (un fertilizante con alto contenido de nitrógeno que puede absorber mucho calor cuando se disuelve en agua) (la sección sobre fertilizantes químicos en los libros de texto de química de la escuela secundaria y secundaria se introduce)
Condiciones: el agua está cerca de 0 grados y la temperatura ambiente también está cerca de 0 grados. La probabilidad de éxito es muy alta.
Principio: Debido a que la temperatura del tubo delgado quemado es extremadamente alta, se inserta rápidamente en el agua para disolver NH4NO3 (nitrato de amonio) y absorber una gran cantidad de calor, lo que hace que el agua se congele.
He estado pensando, la sal es cloruro de sodio, ¿de dónde viene el amonio? Resulta que puso nitrato de amonio en lugar de sal.
Para el agua ultracongelada, prepara un vaso opaco, un poco de agua (no demasiada), una esponja (se puede fijar en el vaso) y un cubito de hielo. Coloca el bizcocho en un vaso opaco y coloca los cubitos de hielo dentro. Prepárate y deja que comience el espectáculo. Xiushui, puedes tomar un sorbo para demostrar que no hay ningún problema. Luego vierte el agua en la taza. El agua será absorbida por la esponja y después de unos segundos el hielo estará listo para derramarse.
Principio de congelación instantánea del agua corriente;
1. La solubilidad del acetato de sodio en agua aumenta a medida que aumenta la temperatura.
2. A medida que aumenta la concentración de la solución, el punto de congelación disminuye y viceversa.
Análisis:
Cerca del punto de ebullición, esta taza de solución de acetato de sodio está insaturada. Después de colocarlo en el refrigerador, la temperatura descendió muy por debajo de los 0 grados Celsius, pero aún no lo suficiente como para que la solución se congelara. Pero en este momento, la solubilidad del acetato de sodio disminuye y la solución se sobresatura. No hay cristalización simplemente porque no hay cristal semilla u otros medios para romper este estado metaestable. Cuando este estado metaestable se rompe por el contacto con los dedos, una gran cantidad de cristales de acetato de sodio precipitarán y se convertirán en una fase sólida. En este punto, el punto de congelación de la copa aumentará debido a la disminución de la concentración de acetato de sodio en la fase líquida.
Una forma mágica de congelar agua al instante en 5 segundos. ¿Quién lo hizo? Para comprender el proceso de pensamiento, haga y responda las preguntas:
Pregunta 1: ¿En qué circunstancias se congela el agua?
En términos generales, el agua por encima de 0°C primero libera calor y se enfría hasta 0°C, y luego el agua a 0°C libera calor para formar hielo a 0°C (para aquellos que tienen dificultades para entender, Consideremos el proceso inverso: el hielo se derrite y absorbe calor, el agua se calienta y absorbe calor.
Pregunta 2: ¿Qué tipo de agua quieres usar para el experimento del vídeo?
Para que el agua se congele debemos encontrar una manera de hacer que el agua libere calor. Cuanto menos calor necesitemos liberar, más fácil será lograrlo.
Según la respuesta a la pregunta 1, obviamente lo más conveniente es utilizar directamente agua a 0 grados Celsius, eliminando el proceso de liberación de calor al enfriar el agua a 0 grados Celsius.
Pregunta 3: Quiero poner algo extraño en agua a 0 grados centígrados. Cuando lo metas, el agua se congelará. ¿Qué condiciones debería cumplir esta cosa extraña?
Como el agua necesita desprender calor, ponle algo que absorba el calor. Si absorbe calor, ¿no se congelará el agua?
Así que pon algo que pueda absorber el calor.
Pregunta 4: ¿Qué significa la sal del vídeo?
La primera reacción de la mayoría de las personas debe ser: ¡la sal es sal! ¡Cloruro de sodio!
Está bien, pensemos que sí por el momento ~ Pero el experimento con cloruro de sodio falló al 100%, porque la sal en su conjunto se disuelve en agua y no absorbe calor, por lo que la sal no puede ser cloruro de sodio.
Si la intención original del autor del vídeo es sal, entonces el vídeo 100 es falso.
¿Y qué pasa si la sal no es sal? ¡Hay mucha sal en la química, cariño! ¡Es el producto de la neutralización ácido-base! ¡El nitrato de potasio y el cianuro de sodio son sales! Parece haber esperanza
¿Qué tipo de sal es? Primero debemos hacer la siguiente pregunta:
Pregunta 5: ¿Por qué los subtítulos en chino están en negrita? ¿Por qué no aparece nitrato de amonio en los subtítulos originales?
Hay dos situaciones: una es que el autor del subtítulo sabe que el papel clave en este experimento es el nitrato de amonio (la fuente es desconocida), y la otra es que el autor del subtítulo especula basándose en su propio conocimiento. . De cualquier manera, el nitrato de amonio fue un gran avance. ¿Por qué? ¡Porque este producto se disuelve y absorbe calor!
Pregunta 6: Entonces, ¿de dónde viene el nitrato de amonio?
La copa es de cristal, evidentemente no. ¿Eso es de... una pajita? Desafortunadamente, las pajitas son de plástico y los plásticos son polímeros (el polipropileno no es importante en este experimento), por lo que solo puede ser que la sal sea nitrato de amonio, lo que significa que la sal mencionada al principio del video es nitrato de amonio.
Pregunta 7: ¿El agua a 0 grados centígrados y el nitrato de amonio están congelados en un todo?
Esto parece razonable... pero espera, analicemos cuantitativamente la viabilidad.
El calor de solución del agua es de aproximadamente 3,35× 10 5j/kg, es decir, 1 kg de hielo necesita absorber 3,35× 10 5j para fundirse en 1 kg de agua, es decir, 1 kg de es necesario liberar agua cuando se congela 3,35 × 1 kg de hielo.
¿Cuánto cuesta un vaso de agua en el vídeo? El vaso tiene aproximadamente el mismo tamaño que una lata de Coca-Cola (355 ml). Suponiendo de forma conservadora que sólo hay 200 ml (0,2 kg) de agua, el calor que se liberará es 6,70 × 10 4j. Si se ignora el calor introducido por la paja caliente, el calor que el nitrato de amonio necesita absorber es 6,70×10 4j.
Pregunta 8: ¿Puede el nitrato de amonio absorber tanto calor?
Originalmente quería encontrar el calor de disolución del nitrato de amonio[1], pero pensé que no era confiable. Si no es confiable, prueba esto primero:
Calor de disolución 2614 kJ/mol
Peso molecular del nitrato de amonio 80
El poquito agregado en el video no excede 3 gramos (en realidad quiero decir 1 gramo)
El calor absorbido por una pequeña cantidad de nitrato de amonio es 3/80×2614×1000 = 98025j = 9,80×104j.
9.80×10^4j gt; 6.70×10^4J
¿Parece factible?
Pero esta información no es poco fiable... probemos con otra.
Este sitio web [3] proporciona un programa de experimento de simulación (en realidad existen métodos de cálculo, pero soy demasiado vago para simular el experimento directamente), que parece ser bastante confiable. Varios sitios web utilizan los cálculos de esta página.
Directamente en el Experimento 2, asumiendo que el nitrato de amonio es 3 g, el agua solo puede ser 100 g como máximo, por lo que son 100 g. De todos modos, calculemos cuánto calor pueden absorber 3 g de nitrato de amonio (calculado en función de la capacidad calorífica específica en función de la diferencia de temperatura entre el agua antes y después).
Datos experimentales: La temperatura del agua bajó de 23,2 a 265438±0,4, una diferencia de 65438±0,8 grados Celsius.
La capacidad calorífica específica del agua es 4,2J/g℃.
Durante este proceso, el agua libera 4,2×1,8×100=756J de calor.
Este calor es aparentemente absorbido por el nitrato de amonio.
¿Qué? ¿3 g de nitrato de amonio solo pueden absorber 756 J de calor?
Calor inverso de solución 756/(3/80)= 20160j/mol = 20,16KJ/mol.
¡El anterior es realmente poco fiable! ¡Deberían ser más de 20! ¡Cien veces peor! ¡Cien veces peor!
Por tanto, el calor absorbido por 3g de nitrato de amonio es mucho menor que el calor liberado al congelar un vaso de agua.
¿Entonces este vídeo es falso?
Entonces, tal vez alguien hable sobre el tema del agua fría
La última pregunta: Si este vaso de agua está demasiado frío, ¿podrá tener éxito este experimento?
Bueno, si la colcha es agua sobreenfriada, la perturbación causada al agregar sal e insertar la pajita es suficiente para que el agua sobreenfriada se solidifique, pero en el video, no se solidifica hasta que se retira la pajita. , lo cual obviamente es incorrecto.
Conclusión:
Este vídeo es falso, al menos no lo conseguirá hasta que cambie la magnitud del calor de disolución del nitrato de amonio.