Что выделяет холодный лед

В чём разница?

Разница между Льдом и Сухим льдом

Основное различие между Льдом и Сухим льдом состоит в их химической структуре, Лёд имеет химическую формулу H₂O, а Сухой лёд имеет химическую формулу CO₂

Люди часто видят и обычный лед и сухой лед, в очень похожих формах льда. Это не удивительно, так как они действительно выглядят одинаково. Хотя обе формы льда используются для охлаждения, они все же сильно отличаются друг от друга.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое Лёд
3. Что такое Сухой лёд
4. В чем разница между Льдом и Сухим льдом
5. Заключение

Что такое Лёд

Лед — это твердое вещество, образующееся при замерзании водяного пара или жидкой воды. При температуре ниже 0 °C водяные пары превращаются в иней на уровне земли и снежинки (каждая из которых состоит из одного ледяного кристалла) в облаках. Также ниже 0 °C жидкая вода образует твердое вещество, например в реках — речной лед, в морях — морской лед, в облаках — град. Кроме того лёд, производится в коммерческих целях для охлаждения продуктов и других веществ.

Лёд

Мы все знакомы с поведением воды в твердом и газообразном виде. Мы знаем, что на уровне моря вода замерзает при 0 °C и кипит при 100 °C. Однако при изменении давления вода ведет себя по-разному. Когда понижается давление, температура кипения падает. Если достаточно снизить давление, вода закипит при комнатной температуре.

Лед встречается на разных континентах Земли, а также в поверхностных водах в различных формах. Наиболее заметными являются континентальные ледники (ледниковые щиты), которые покрывают большую часть Антарктиды и Гренландии. Меньшие массы многолетнего льда, называемые ледяными шапками, занимают части Арктической Канады и других высокоширотных регионов, а горные ледники встречаются в более ограниченных областях, таких как горные долины и равнины внизу. Другие случаи появления льда на суше включают различные типы грунтового льда, связанные с вечной мерзлотой, то есть постоянно мерзлая почва, обычная для очень холодных регионов. В океанических водах полярных регионов айсберги возникают, когда большие массы льда отрываются от ледников или шельфовых ледников и уходят. Замерзание морской воды в этих регионах приводит к образованию слоев морского льда, известного как паковый лед. В зимние месяцы подобные ледяные тела образуются на озерах и реках во многих частях света.

Что такое Сухой лёд

Сухой лед — это замороженный углекислый газ. Сухой лёд имеет температуру поверхности -78,5 °C. Сухой лед также имеет интересную особенность — сублимацию. Когда он тает, он превращается сразу в газообразный углекислый газ, а не в жидкость. Сверххолодная температура и функция сублимации делают сухой лед отличным для охлаждения. Например, если нужно отправить что-то замороженное на дальнее расстояние, можно упаковать этот груз в сухой лед. Когда груз достигнет пункта назначения, он будет заморожен, ​​и не останется грязной жидкости, как с обычным льдом.

Сухой лёд

Многие люди знакомы с жидким азотом, который кипит при температуре -196 °C. Жидкий азот довольно опасный и сложный в обращении. Так почему же азот является жидким, а углекислый газ — твердым? Эта разница вызвана особенностями твердого-жидкого газа азота и углекислого газа.

При нормальном атмосферном давлении углекислый из твердого вещества переходит сразу в газообразное. Только при гораздо более высоких давлениях, углекислый газ становится жидкий. Например углекислый газ в жидком состоянии содержится в углекислотных огнетушителях или в резервуарах высокого давления с углекислым газом.

Безопасность при использовании Сухого льда

Если у вас есть необходимость использовать сухой лёд, вы должны быть уверены, что надели прочные перчатки. Слишком холодная температура поверхности может легко повредить кожу, если вы прикоснетесь ей к сухому льду. По той же причине вы никогда не попробовать или глотать сухой лед.

Другой важной проблемой при работе с сухим льдом является вентиляция. Необходимо убедиться, что помещение хорошо проветривается. Углекислый газ тяжелее воздуха, и при сублимации сухой лед может концентрироваться в нижних слоях воздуха или около пола в закрытых помещениях. Нормальный воздух содержит — 78% азота, 21% кислорода и только 0,035% углекислого газа. Если концентрация углекислого газа в воздухе поднимается выше 5%, углекислый газ может стать токсичным. Обязательно проветривайте помещение, содержащее сухой лед, и не перевозите его в закрытом автомобиле.

В чем разница между Льдом и Сухим льдом

Прежде всего, обычный лед и сухой лед различаются по способу их изготовления или по общей структуре. Это означает, что обычный лед получается путем замерзания воды при температуре замерзания. Сухой лед, напротив, производится путем сжатия CO₂ (газообразного диоксида углерода) с использованием очень высоких давлений. Следовательно, обычный лед в своей химической форме, независимо от состояния вещества, имеет формулу H₂O, тогда как сухой лед — это CO₂ (в буквальном смысле твердая форма газа CO₂).

Во-вторых, оба типа льда отличаются тем, что их можно сжижать. Обычный лёд сначала перед сжижением необходимо растопить . Понижая общее атмосферное давление, можно уже растопить сухой лед. Тем не менее, в процессе сублимации сухой лед переходит из твердого состояния сразу в газообразное.

При замерзании, лёд становится «льдом», когда вода достигает температуру 0 °C. Сухой лед образуется при -78,5 °C

Обычный лед используется в напитках. Сухой лед обычно используется для охлаждения при транспортировке и для сохранения продуктов. Причём сухой лед категорически не должен использоваться для охлаждения напитков, поскольку он может нанести вред здоровью человека.

Заключение — Лёд против Сухого льда

Основное различие между Льдом и Сухим льдом состоит в том, что Лёд имеет химическую формулу H₂O, а Сухой лёд имеет химическую формулу CO₂. Кроме того, обычный лёд можно принимать внутрь, а Сухой лёд нельзя. Сухому льду нужна намного более низкая температура, чтобы замерзнуть, в отличие от обычного льда.

Источник

Сухой лёд: что это такое и как с ним обращаться. Простые правила

Сухим льдом называется твёрдая форма диоксида углерода — CO2, он же углекислый газ. Называется льдом, потому что выглядит похоже: белые холодные куски.

Очень холодные: температура, при которой сухой лёд перестает быть «льдом» и превращается в газ (то, что мы видим как туман), -79 градусов Цельсия. Сухой лёд не может храниться долго — даже если положить его в контейнер с термоизоляцией, то он постепенно будет испаряться (примерная скорость исчезновения — от 2,5 до 5 килограммов в сутки).

В хозяйстве это весьма полезная вещь: им и сантехники пользуются, и мороженщики, и бармены. Одни с его помощью перекрывают воду в трубах (ледяная пробка), другие охлаждают продукты или поддерживают красоту ледяных фигур из настоящего льда. Способов применения масса. Его можно даже в напитки добавлять: красиво и не токсично.

Кстати, генераторы тумана тоже на нём работают.

Но чтобы было красиво и безопасно, необходимо соблюдать определенные условия. Правила безопасности использования сухого льда — это не сверхъестественное знание, все предостережения обусловлены простой логикой.

• Не стоит трогать его голыми руками. Руки мерзнут, краснеют и болят, даже когда зимой в -5 по улице идешь без перчаток. Представляете, что будет, если схватиться за предмет, температура которого чуть-чуть не дотягивает до -100? А будет сильнейшее обморожение. Так что трогать вещество без перчаток не следует. Сухой лед фактически замораживает клетки кожи. Полученная травма будет очень похожа на ожог. И уж точно нельзя тянуть сухой лёд в рот.
• Сухой лёд — это углекислый газ в твердой форме, который при обычных условиях превращается в газ. Именно по этой причине его нельзя использовать в закрытых помещениях — дышать просто будет нечем. А если сухой лед кинуть в теплую воду, то скорость перехода из твердого в газообразное состояние будет очень высокой. CO2, который был белым куском, очень резко станет частью той смеси, которой мы дышим. Если в воздухе диоксида углерода слишком много, то высок риск, что тело, миновав этапы «головокружение» и «тошнота», просто отключится. Человек может не успеть покинуть помещение и потеряет сознание. Если вынести бессознательное тело вовремя никто не сможет, и дышать все так же будет нечем, то сами знаете, чем это может закончится . Токсичной считается концентрация CO2 выше 5 процентов.

Нормальный состав воздуха — 78 процентов азота, 21 процент кислорода и только 0,035 процента углекислого газа.

• Нельзя просто взять и выбросить остатки сухого льда в раковину или в закрывающийся мусорный бак. В первом случае потом возможно придется потратиться на замену труб, а во втором — бак может разорвать из-за скопления газа в изолированном пространстве. Просто нужно ждать пока сухой лёд сам не превратится в газ, положив оставшийся кусок на поверхность, которая выдержит холод.

Источник

Необычное состояние воды: Лёд температурой в несколько тысяч градусов

Немногим более года назад в Брайтонской Лаборатории лазерной энергетики был произведен весьма любопытный эксперимент. Желая изучить поведение воды в условиях экстремальных температур, ученые направили на каплю воды один из самых мощных лазеров, создав ударную волну огромной силы. В результате на ничтожно малую долю секунды давление воды в капле увеличилось до нескольких миллионов атмосфер, а температура — до нескольких тысяч градусов. По идее, в таких условиях вода должна либо превратиться в газ, либо стать перегретой жидкостью, но случилось совсем нечто иное.

Вода застыла, образовав кристаллы льда. Впрочем, неожиданностью это бы стало для обывателя, что до экспериментаторов, то они явно ожидали чего-то подобного. И вообще, лед необязательно должен быть холодным, при определенных условиях его температура может достигать до пяти тысяч градусов и при этом он будет продолжать оставаться твердым. Такое необычное состояние воды называется суперионным льдом или льдом XVIII . Эту форму жидкая вода принимает при сильном сжатии, например, чтобы получить суперионный лед при комнатной температуре, нужно обеспечить давление порядка 2,5 гигапаскалей.

При таком высоком давлении ионы кислорода образуют жесткую решетку, по которой подобно жидкости перемещаются ионы водорода. Чем выше температура, тем более сильным должно быть давление. Кстати, астрономы считают, что именно в таком состоянии находится вода в недрах Нептуна и Урана.

Но способность оставаться твердым не единственное отличие суперионного льда от льда обычного, в изобилии встречающегося в холодное время года на Земле. Плотность суперионного льда в четыре раза выше, чем у обычного льда, а еще он должен иметь черный цвет.

Также предполагается, что суперионный лед в той или иной мере должен проводить электрический ток. В основе оного предположения лежит способность ионов водорода свободно перемещаться по кристаллической решетке, и именно они должны играть роль электронов. К таким выводам ученые пришли еще до экспериментального получения суперионного льда, когда существование последнего было лишь теорией. Зато писатели и популяризаторы науки не особо стеснялись в своих фантазиях. Так, известный американский писатель Курт Воннегут в своем романе «Колыбель для кошки» описывал лед IX — вещество, способное вызвать кристаллизацию всей жидкой воды на планете, случись ему попасть в мировой океан.

Почему такими губительными свойствами был наделен именно лед IX?

Да потому что на момент написания романа Воннегутом науке было известно только восемь модификаций льда. Если бы писатель трудился над своей книгой в 2020 году, свои фантазии ему пришлось бы перенести на гипотетическую восемнадцатую модификацию льда, открытие которой не исключено ожидать в будущем. Сегодня же науке известно три аморфных состояния и семнадцать кристаллических модификаций льда, и ни одна из них не обладает убийственными для всего живого свойствами. Зато многие из них, включая лед XVIII, могут приблизить ученых к разгадке тайн таких ледяных гигантов, как Нептун и Уран.

По словам Джошуа Сокола из Quanta Magazine , ученые предполагают, что этот горячий лед может быть самой распространенной формой воды во вселенной.

Источник

ЗдоровьеЕсть ли польза от холода: Как он влияет на наше тело

И стоит ли бояться низких температур

Когда температура за окном становится ниже, мы начинаем кутаться в тёплые пледы и объёмные шарфы, предпочитаем оставаться дома почаще и начинаем разыскивать сериалы подлиннее. Но что происходит с нашим телом? Почему организм реагирует на холод так, а не иначе? Разбираемся, есть ли в холодном времени хоть что-то полезное.

текст: Марина Левичева

Обветренность, обморожение, переохлаждение

Если человек долгое время находится на холоде, с ним, конечно, может ничего и не случиться. Но может и случиться, потому что обусловленных низкими температурами состояний достаточно.

Обветренность, например, возникает, когда кожа теряет свои натуральные масла из-за воздействия холодных температур и низкой влажности воздуха. Чаще всего кожа становится красной, сухой и зудящей, а иногда — опухает и нагревается. Отдельно специалисты говорят и о «ветровом ожоге», при котором с кожей происходит всё то же самое, но в солнечную погоду. Поскольку снег и лёд могут отражать до 80 % УФ-лучей, а ветер снижает естественную защиту кожи от ультрафиолета, риски заметно увеличиваются.

А ещё в холоде может произойти обморожение — состояние, при котором замерзают кожа и ткани. Как правило, оно начинается с пальцев рук и ног, ушей и носа, где меньше крови. Хорошая новость в том, что тело обязательно даёт нам предупреждающий сигнал: если кожа покраснела, а вы ощущаете покалывание или онемение в этой области, нужно как можно скорее попасть в тёплое помещение. В противном случае увеличивается риск глубокого обморожения и повреждения тканей и сосудов, при котором без помощи врача обойтись уже не получится.

Длительное воздействие холода может привести и к переохлаждению. Или, как ещё называют это состояние, гипотермии. Гипотермия возникает, когда тело человека теряет тепло быстрее, чем производит, так что температура начинает быстро падать (обычно ниже 35 градусов). Всё это может привести к тому, что органы и системы окажутся в состоянии шока, увеличивая риск сердечного приступа и даже смерти. Есть данные, что в холодное время года смертность от сердечных приступов, инсультов и других сердечно-сосудистых причин увеличивается до 70 %. Основные симптомы переохлаждения: дрожь, заторможенная речь, замедленное дыхание, отсутствие координации и спутанность сознания.

Удивительно, но люди могут испытать переохлаждение при относительно прохладной, но не холодной температуре — от минус 1 до минус 10 градусов. И особенно если они мокрые или, что ещё хуже, погружены в холодную воду, потому что в воде тело теряет тепло в 25 раз быстрее, чем на воздухе.

Почему мы дрожим и шмыгаем носом на морозе

На холоде мы, прежде всего, дрожим. И это не просто так, потому что быстрые мышечные сокращения — один из способов, которым наше тело может генерировать тепло. Здесь на коже могут появиться мурашки — своего рода эволюционное эхо времён, когда мы были покрыты плотным слоем шерсти. Их стимулирует гипоталамус — область в промежуточном мозге, которая запускает «отопительные» реакции тела, чтобы максимально долго держать в тепле жизненно важные органы.

Также мы начинаем шмыгать носом, потому что насморк, как ни странно, тоже может защитить нас от холода. Являясь частью дыхательных путей, нос играет ключевую роль в нагревании, увлажнении и очистке воздуха, которым мы дышим. Так что когда в нём оказывается холодный и сухой воздух, он моментально увеличивает выработку слизи, чтобы создать более подходящие условия.

А ещё холодный воздух может стать причиной одышки и хрипов, раздражая лёгкие. Хотя это, справедливости ради, в первую очередь касается людей с астмой, бронхитом и хронической обструктивной болезнью лёгких (ХОБЛ), а уже потом всех остальных.

Ну и не будем забывать о том, что поздней осенью и зимой даже без обморожения наша кожа находится под угрозой. Так как уровень влажности падает, она становится всё более сухой и шелушащейся, если не обеспечить ей дополнительный уход. Вот почему Американская ассоциация кожи, например, рекомендует почаще пользоваться увлажняющими кремами на открытых участках кожи.

Полезные (а иногда и неочевидные) свойства холода

Для начала — хороший сон. Исследования показывают, что, когда мы засыпаем, температура нашего тела начинает естественным образом падать. Однако люди, страдающие бессонницей, похоже, не могут правильно регулировать температуру тела, что приводит к трудностям с засыпанием.

Эксперимент с «охлаждающими колпачками», которые надевали на голову участникам с бессонницей, позволил говорить о том, что холодные температуры положительно сказываются на качестве сна. С другой стороны, учёные обнаружили, что у людей с апноэ, например, качество сна в прохладной комнате улучшилось, однако симптоматика, наоборот, ухудшилась. И это тоже стоит иметь в виду. Современные рекомендации сходятся на том, что оптимальная температура для спальни составляет 15–19 градусов.

Холод обладает свойством сжигания жира (хотя, как мы помним, для большинства людей это вовсе не должно быть целью). Правда, не всего, а только бурого (зато это справедливо даже для умеренно холодных температур). А ещё сжигание жира стимулирует дрожь от холода: в процессе выделяется гормон ирисин, который, по некоторым данным, за 15 минут дрожания может дать эффект как от часовой тренировки. Хотя к этой информации, если честно, мы бы советовали отнестись с долей здоровой иронии.

Наконец, лечение боли. Лёд и холодные компрессы традиционно использовались при шишках и ушибах. Наука подтверждает, что воздействие холода может быть эффективным для уменьшения боли, но замечает, что его лучше использовать в сочетании с лекарствами и другими методами терапии (и только после консультации с врачом).

А ещё есть криотерапия, лечение контролируемыми холодными температурами, которая используется для уменьшения боли и воспалений при таких состояниях, как ревматизм, мышечные и суставные боли, фибромиалгия. И хотя некоторые исследования показывают, что холод для воспалений не более эффективен, чем другие варианты восстановления, кому-то она и правда помогает.

В-четвёртых, чувство сопричастности. Одно любопытное исследование показало, что в плохую погоду мы склонны делать более длинные телефонные звонки, но меньшему количеству людей. То есть, когда за окном холодно и ненастно, мы стремимся восстановить связь с теми, кто имеет для нас наибольшее значение.

Почему мы чаще болеем именно зимой

Долгое время учёные думали, что причины две: вирусы, которые лучше чувствуют себя в холодной и сухой среде, и повышенная концентрация людей в помещениях. Но не так давно была обнаружена и третья причина — кажется, холод всё-таки снижает иммунитет.

К такому выводу пришли исследователи из Йельского университета, которые обнаружили, что низкие температуры ослабляют первую линию иммунной защиты носа. Эксперимент они начали с модификации штамма риновируса, вызывающего большинство простудных заболеваний. Модификация нужна была для того, чтобы «привить» вирус мышам, которые не очень хорошо реагируют на человеческие вирусы. Затем учёные проверили, насколько хорошо клетки, выстилающие дыхательные пути грызунов, борются с вирусом при различных температурах. И обнаружили, что более низкие температуры дают более медленный иммунный ответ и большую восприимчивость к инфекции.

При нормальной температуре тела клетки мышей выстраивали сложную защиту, посылая предупреждающие сигналы незаражённым клеткам вокруг себя. Последние, в свою очередь, начинали готовить войско из противовирусных белков, которые тут же использовались для уничтожения вируса. Но при температуре 2 градуса и ниже информация соседним клеткам доходила медленнее, а сами они довольно слабо защищались.

О пользе холодного душа и питьевой воды

Действительно, есть данные, что люди, принимающие холодный душ, на 29 % реже пропускают работу или школу по болезни (причём в этом исследовании не было разницы, стоял человек под душем 30, 60 или 90 секунд). Но учёные думают, что это может быть связано с тем, что здоровые люди в принципе более склонны практиковать холодный или контрастный душ.

Что касается холодной воды, то она потенциально может усилить головную боль у людей, склонных к мигреням, но может и увеличить производительность во время занятий спортом. А ещё говорят, что прохладная вода увеличивает (но совсем немного) количество сжигаемых калорий. Впрочем, наш аппетит сам по себе возрастает зимой.

Кое-что о способности привыкнуть к холоду

Из-за различий в том, как выглядит и из чего состоит наше тело, мы по-разному чувствуем холод, даже если одеты одинаково. Люди высокого роста, как правило, мёрзнут сильнее, потому что имеют большую площадь поверхности, которая быстрее теряет тепло. А ещё на потерю тепла влияют жировая ткань (чем её больше, тем теплее) и метаболическая активность (чем она выше, тем — по крайней мере в краткосрочной перспективе — человеку теплее).

Вот хорошие новости: мы, кажется, довольно неплохо умеем приспосабливаться к низким температурам. На это намекает эксперимент 2014 года, в котором группа мужчин должна была до трёх часов в день проводить в ванне, заполненной водой температурой 14 градусов, в течение 20 дней.

В самом начале исследования при погружении они сильно дрожали, их сердцебиение и обмен веществ заметно ускорялись и в целом происходило всё то, что и должно происходить в такой ситуации. Но к концу эксперимента дрожь при погружении почти прекратилась, некоторые показатели (сужение сосудов, температура кожи) стали стабильнее, маркеров холодового стресса в крови стало меньше, а сами участники сообщали об отсутствии дискомфорта.

Но как всё-таки эффективно защититься от холода, если привыкание к нему в ваши планы не входит? Рекомендации просты, как всё гениальное: надевайте шарф, шапку и варежки, когда выходите на мороз, и постарайтесь вернуться в тепло, как только почувствуете, что действительно замёрзли.

Источник