یخ خشک چیست؟ چگونه درست میشود و چه کاربردی دارد؟

ستاره | سرویس علوم – منظور از یخ خشک چیست؟ آیا یخ خشک خوراکی است؟یخ خشک چگونه تهیه می‌شود و چه کاربردهایی دارد؟ درباره این ماده جالب و کاربردی و خطرات استفاده از یخ خشک بیشتر بدانید.

 

یخ خشک چیست؟

یخ خشک یا dry ice در واقع کربن دی اکسید (co²) است که بر اثر کاهش دمای شدید، فشرده و جامد شده است. کربن دی اکسید در دمای ۷۸- درجه سانتیگراد متراکم شده و تبدیل به جسم سفید رنگ جامدی به نام یخ خشک می‌شود.

یخ خشک ذوب نمی‌شود بلکه تصعید می‌شود؛ تصعید یخ خشک یعنی این ماده با افزایش دما از فاز جامد مستقیما به فاز بخار می‌رود. یخ خشک عالی با فشردن مستقیم گاز اتمسفر در دمای ثابت ۷۸٫۵- درجه سانتیگراد (−۷۸/۵ °C و -۱۰۹.۲ °F) از حالت جامد به گاز تبدیل می‌شود.

 این ماده غیر سمی و غیر خوراکی است. هر کیلوگرم یخ خشک، حدود ۱.۶ کیلو ژول گرما جذب کرده و تبدیل به گاز می‌شود. یخ خشک را به راحتی می‌توان برش زد و قطعه قطعه کرد.

اگر يخ خشک در آب قرار گيرد به شدت تصعيد می‌شود و حباب‌های زيبايی ايجاد می‌شود.

چرا به دی اکسید کربن جامد، یخ خشک می‌گوییم و مزیت آن نسبت به یخ معمولی چیست؟

زیرا این ماده سفید رنگ جامد، همچون یخ سرد است اما از خود هیچ رطوبتی بر جا نمی‌گذارد؛ زیرا با افزایش دما ذوب نمی‌شود، تصعید می‌شود. (آب نمی‌شود بلکه بخار می‌شود.) یخ خشک در مقایسه با یخ معمولی ، وزن کمتری و چگالی بالاتری دارد بنابراین حمل و نقل آسان‌تری دار. این ماده در صورت استفاده در مواد خوراکی باعث عوض شدن طعم و مزه آنها نمی‌شود.

یخ خشک از کجا بخریم؟

یخ خشک در داروخانه یا فروشگاه های اینترنتی به فروش می‌رسد. یخ خشک سفری، یخ خشک کلمن و … برای مسافرت، تولد و کاربردهای رایج قابل خرید است. 

 

 

یخ خشک چگونه درست میشود؟

تولید یخ خشک بی‌رنگ (مرغوب) با فشرده کردن گاز دی اکسید کربن امکان‌پذیر است. روش‌های تولید یخ خشک به‌طور خلاصه به ترتیب زیر است:

۱. گاز دی اکسید کربن خالص را زیر فشار و سرما قرار می‌دهند تا به مایع تبدیل شود.

۲. در هنگام فشرده کردن مقداری از دی اکسید مایع تبخیر می‌شود و با پایین آمدن درجه حرارت دی اکسید کربن مایع، مقدار باقی مانده در نهایت به‌طور کامل از مایع به جامد تبدیل می‌شوند.

۳. در نهایت دی اکسید کربن جامد را که فشرده و جامد شده ‌است با قالبهای کوچک یا بزرگ مکعبی، یخ خشک را بسته‌بندی می‌کنند. استانداردهای این قالب‌های مکعبی تقریباً ۳۰ کیلوگرم است.

برای ساختن یخ خشک لازم نیست وسایل سرمایش قوی داشته باشیم. تنها کافی است دی اکسید کربن (با فشار بالا) داشته باشیم. مثلاً اگر کپسولی از CO۲ با فشاری در حدود حداقل ۷۵ بار و دمای حدود ۳۱ درجه سانتیگراد داشته باشید، چنانچه آن را برعکس کنید طوری که شیر خروجی آن در پایین قرار گیرد و سپس شیر را باز کنید، CO۲ به صورت یخ خشک از آن خارج می‌شود.

علت این پدیده فرایند اختناق یا خفگی است که در آن چنانچه فشار سیالی به صورت ناگهانی کم شود دمای سیال نیز کم می‌شود (البته بسته به مقدار ضریبی به نام ضریب ژول-تامسون). از همین پدیده در یخچال برای خنک کردن گاز سردکننده استفاده می‌شود.

 

کاربردهای یخ خشک چیست؟

۱. استفاده یخ خشک در صنعت پزشكی، صنايع هوايی، صنایع غذایی و …

• پزشکی:

پزشکان برای منجمد کردن پوست، برای از بین بردن زگیل‌ها از یخ خشک استفاده می‌کنند؛ همچنین نمونه های پزشکی را همراه با یخ خشک به آزمایشگاه ها می فرستند. برای جلوگیری از جابجایی استخوان در هنگام حمل ونقل، آن را با یخ خشک منجمد می‌کنند. 

 

 

• کاربرد در صنعت نفت:

برای تمیز کردن تانکرها از یخ خشک استفاده می‌شود. زمان جمع شدن پارافین و لجن در این تانکرها برای به هم زدن ته تانکر ماده ای شیمیایی به کار می‌رود. این کار مایع و آب را از نفت جدا می‌کند تا نفت جمع آوری شود. برای افزایش جریان نفت در چاه از کربن دی اکسید مایع استفاده می‌شود.

• نابود کردن جوندگان با یخ خشک:

برای نابود کردن لانه ی جوندگان در هر لانه تکه ای یخ خشک قرار دهید و با خاک روی آن را بپوشانید زیرا یخ خشک از هوا سنگین تر است به راحتی وارد لانه ی آنها می‌شود.

• استفاده از یخ خشک در دستگاه جرم گیر:

دستگاه جرم گیر با استفاده از دانه‌های فشرده‌ی یخ خشک، به قطر ۳ میلیمتر موجب رسوب زدایی ماشین آلات و سطوح مختلف می‌گردد.

• استفاده از یخ خشک در گلخانه ها برای رشد گیاهان

از آنجا که دی اکسید کربن در یک گلخانه به دو طریق «مبادله طبیعی هوا و فتوسنتز» کاهش می یابد، نیاز به دی اکسید کربن تکمیلی وجود دارد. برای تامین دی اکسید کربن می‌توان از ظروف محتوی دی اکسید کربن جامد،  یخ خشک استفاده کرد که با قرار گرفتن در معرض هوا خودبه خود از آنها دی اکسید کربن خالص آزاد می شود

• ترمیم آسیب های ناشی از تگرگ:

یخ خشک فلزها را منقبض می‌کند و فرورفتگی‌های کوچک روی خودرو ها را ترمیم می‌نماید یا آنها را کاهش می‌دهد.

• کپسول‌های آتش نشانی با یخ خشک:

در کپسولهای آتش نشانی برای خاموش کردن مواد نفتی از یخ خشک استفاده می‌کنند زیرا یخ خشک از آب سبک تر است

• برای تهیه نوشابه و نوشیدنی‌های گازدار از یخ خشک استفاده می‌شود.

 

 

۲. ذخیره یا انتقال مواد به واسطه یخ خشک

• نگهداری از چسب‌ها با کند کردن واکنش شیمیایی

برای نگهداری و حمل ونقل چسب های مخصوص می‌توان از یخ خشک  استفاده کرد؛ دمای پایین یخ خشک برخی از واکنش‌های شیمیایی را کند یا متوقف می‌کند. همچنین برای خنثی کردن برخی قلیاها می‌توان از یخ خشک استفاده کرد.

• جابجایی گاز با یخ خشک بعنوان بی اثر کننده‌ی محیط

برای جابجایی تانکرهای گاز زیرزمینی از یخ خشک استفاده می‌کنند زیرا از آتش سوزی پیشگیری می‌کند. همچنین برای کاهش واکنش پذیری استیلن در حمل ونقل، از یخ خشک به عنوان گاز بی اثر در کپسول‌های جوشکاری استفاده می‌کنند زیرا از گازهای بی اثر ارزان تر است.

• انتقال گیاهان، ذخیره یا انتقال مواد غذایی و … با یخ خشک

۳. استفاده در فيلم‌ها، مهمانی‌ها و نمايش‌ها برای ايجاد مه و جلوه های ویژه

اگر یخ خشک را به آب داغ یا بخار آب اضافه کنیم، مه غلیظی تولید شده و این مه روی زمین ته نشین می‌شود. وسایلی که تولید دود، مه یا بخار می‌کنند می‌توانند در تولید جلوه های ویژه هیجان انگیزی به کار روند.

 

 

در برخی رستوران‌ها یا میهمانی‌ها برای زیباتر کردن ظرف بستنی، نوشیدنی، دسر و غیره گاهی از یخ خشک در حال تصعید استفاده می‌شود. همچنین گاهی برای ایجاد دود زیاد و جلوه ویژه برای قلیان در قهوه خانه ها از یخ خشک استفاده می‌کنند. (خوراکی یا نوشیدنی دودی)

 

 

۴. استفاده در آزمايشگاه ها و مراكز علمی

۵. بارور کردن ابرها با یخ خشک

یکی از روش‌های باروری ابرها، پاشانیدن مواد سرما زا مانند یخ خشک به ابرهاست.

چند کاربرد یخ خشک در زندگی روزمره

• یخ خشک برای برداشتن کاشی های کف:

یخ خشک می تواند با انقباض و انجماد کاشی های کف را سست کند و با دمای پایین خود موجب از بین رفتن پیوندها و جدا شدن آن شود. اگر در مرکز کاشی یخ خشک قرار دهیم پس از چند لحظه کاشی بلند می‌شود در غیر اینصورت می‌توانید با وارد کردن یک ضربه چکش، کاشی را به راحتی جدا کنید.

• داغ زدن بر چارپایان با یخ خشک:

برای داغ زدن اسب ها، حیوانات اهلی و سگ های شکاری، از یخ خشک همراه الکل ۹۰% فراسرد شده استفاده می‌شود.

• یخ خشک برای دور کردن پشه ها:

پشه ها انسان‌ها و جانوران را از طریق تنفس و پس دادن کربن دی اکسیدی در اطراف خود می یابند پس می توان پشه ها را با یخ خشک به دام انداخت.

 

خطرات استفاده نادرست از یخ خشک

• تهویه در محیط نگهداری یخ خشک باید مناسب باشد تا گاز دی اکسید کربن به خارج هدایت شود. استفاده از یخ خشک در محیط بسته مشکلات تنفسی ایجاد می‌کند زیرا کربن دی اکسید هوا را افزایش می‌دهد.
• اگر چه یخ خشک غیر سمی است اما در اثر تنفس بیش از اندازه دی اکسید کربن، تنفس سخت و ناخن‌ها و لب‌ها به رنگ آبی تیره می‌شود.
• با تصعید یخ های خشک، گاز دی اکسید کربن ایجاد می‌شود که از هوای معمولی سنگین‌تر است و به همین خاطر به سطح پایین زمین منتقل شده و هوای معمولی بالا می رود.  در صورتی که مقدار دی اکسید کربن در محیط زیاد شود باعث خفگی انسان‌ها می‌گردد.
• تماس پوست دست با یخ خشک باعث انجماد سریع سلولهای دست می‌شود و آسیب‌هایی همچون سوختگی و سرما زدگی ایجاد می‌کند. پس باید هنگام حمل آن از دستکش محافظ استفاده کرد.
• در مخازن آب‌بندی شده نباید یخ خشک قرار دهید، چرا که فشار داخل مخزن به علت تصعید افزایش می‌یابد و باعث انفجار می‌شود. سطح قرارگیری یخ خشک روی آن باید مناسب دمای پایین باشد زیرا ممکن است در اثر سرمای شدید سطح مربوطه ترک بخورد.

 

بیشتر بدانید:

• آشنایی با تاثیر افزایش کربن دی اکسید بر دمای کره زمین
• آزمایش سوختن شمع و تولید بخار آب و کربن دی اکسید