یخ خشک چیست؟

 این ماده ذوب نمی‌شود بلکه تصعید شده یعنی با افزایش دما از فاز جامد مستقیماً به فاز بخار می‌رود. در اثر این پدیده دود سفیدی ایجاد می‌شود که برای شبیه‌سازی مه یا دود در فیلم‌سازی از آن استفاده می‌شود.

این ماده معمولاً به عنوان عامل سردکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. 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.

آنتالپی چگالش در ۷۸٫۵- درجه سانتیگراد ۱۹۹ کیلوژول بر کیلوگرم (۱۹۹ kj/kg) است. تولید یخ خشک برای پایین آوردن و سرد کردن مؤثر است.

تاریخچه یخ خشک

این ترکیب اولین بار در سال ۱۸۳۵ توسط مخترع فرانسوی درین ژان پیر تیلوریه کشف شد وی اولین گزارش از این ماده را منتشر کرد. او شرح داد که هنگام باز کردن درب یک استوانه بزرگ حاوی دی اکسید کربن مایع، بیشتر آن به سرعت تبخیر می‌شود و فقط یخ خشک و جامد را در ظرف باقی می‌گذارد.

در سال ۱۹۲۴، توماس بی اسلیت درخواست ثبت اختراع ایالات متحده برای فروش تجاری این ماده را داد. او اولین کسی بود که این یخ را به صنعت معرفی کرد. در سال ۱۹۲۵ شکل جامد CO۲ توسط شرکت DryIce با نام “یخ خشک” معرفی شد و منجر به نام رایج آن شد.

در همان سال شرکت DryIce برای اولین بار این ماده را به صورت تجاری فروخت و آن را برای اهداف برودتی به بازار عرضه کرد.

یخ خشک چگونه درست می شود؟

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 CO ۲ 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، CO ۲ 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.

مزیت‌های یخ خشک به یخ معمولی

هیچ مایعی به علت تصعید شدن باقی نمی‌گذارد.

موجب‌تر و خیس شدن چیزی نمی‌شود.

سبب تغییر مزه غذا نمی‌شود.

برای تعمیرات و نگهداری هزینه اندک نیاز است.

سرمایی بیش از حد با وزن مساوی ایجاد می‌کند.

از یخ معمولی دانسیته و چگالی بالا تری دارد و حمل و نقلش آسانتراست.

کاربرد‌های یخ خشک چیست؟

بارور کردن ابر‌ها:

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

استفاده از یخ خشک در کپسول‌های آتش نشانی:

در کپسول‌های آتش نشانی برای خاموش کردن مواد نفتی از یخ خشک استفاده می‌کنند، زیرا سبک‌تر از آب است.

تولید دود، مه و بخار و حالت معنوی یا رویا:

اگر به آب داغ یا بخار آب یخ خشک بیافزاییم، مه غلیظی تولید می‌شود و این مه روی زمین ته نشین می‌شود. وسایلی که تولید دود، مه یا بخار می‌کنند می‌توانند در تولید جلوه‌های ویژه هیجان انگیزی به کار روند

دستگاه جرم گیر و رسوب زدا:

این دستگاه با استفاده از دانه‌های فشرده یخ خشک به قطر ۳mm موجب رسوب زدایی ماشین آلات و سطوح مختلف می‌شود.

از بین برندن آسیب‌های ناشی از تگرگ:

یخ خشک فلز‌ها را منقبض می‌کند و موجب ترمیم فرورفتگی‌های کوچک روی خودرو هارا ترمیم می‌شود و اگر به طور کامل این فر رفتگی‌ها را برطرف نکند، اما می‌تواند به طور چشم گیر آن‌ها را کاهش دهد.

یخ خشک برای برداشتن کاشی‌های کف:

یخ خشک می‌تواند با انقباض و انجماد کاشی‌های 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.

یخ خشک نابود کننده‌ی جوندگان:

برای نابود کردن لانه‌ی جوندگان در هر لانه تکه‌ای یخ خشک قرار دهید و با خاک روی آن را بپوشانید، زیرا یخ خشک از هوا سنگین‌تر است به راحتی وارد لانه‌ی آن‌ها می‌شود.

یخ خشک برای داغ زدن:

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

پزشکی:

برای منجمد کردن پوست، جهت از بین بردن زگیل‌ها پزشکان از یخ خشک استفاده می‌کنندهمچنین نمونه‌های پزشکی را همراه با یخ خشک به آزمایشگاه‌ها می‌فرستند. برای جلوگیری از جابجایی استخوان در هنگام حمل ونقل، آن را با یخ خشک منجمد می‌کنند.

کُند کردن واکنش‌های شیمیایی:

برای نگهداری و حمل ونقل چسب‌های مخصوص از یخ خشک می‌توان استفاده کرد، زیرا دمای پایین یخ خشک برخی از واکنش‌های شیمیایی را کند یا متوقف می‌کند. برای خنثی کردن برخی قلیا‌ها نیز از یخ خشک می‌توان استفاده کرد.

بی اثر کننده‌ی محیط:

برای جابجایی تانکر‌های گاز زیرزمینی از یخ خشک استفاده می‌کنند، زیرا موجب پیشگیری از آتش سوزی می‌شود.

برای کاهش واکنش پذیری استیلن در حمل ونقل از یخ خشک به عنوان گاز بی اثر درکپسول‌های جوشکاری استفاده می‌کنند، زیرا از گاز‌های بی اثر ارزان‌تر است.

یخ خشک برای دور کردن پشه ها:

پشه‌ها انسان‌ها و جانوران را از طریق تنفس و پس دادن کربن دی اکسیدی در اطراف خود می‌یابند پس می‌توان پشه‌ها را با یخ خشک به دام انداخت.

صنعت نفت:

برای تمیز کدرنته تانکر‌ها از یخ خشک استفاده می‌شود. زمان جمع شدن پارافین و لجن در این تانکر‌ها برای به هم زدن ته تانکر ماده‌ای 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.

دیگر کاربرد‌های یخ خشک:

استفاده در آزمایشگاه‌ها و مراکز علمی
انتقال گیاهان
رشد گیاهان
عامل تولید فشار
انقباض فلزات جهت فیت شدن
استفاده در صنعت روغن
ذخیره مواد غذایی
صنعت پخت نان
تهیه نوشابه
چاه‌های آب

یخ خشک از کجا بخریم؟

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

نکات ایمنی یخ خشک

وقتی نوبت به منجمد نگه داشتن مواد می‌رسد، فوری به ذهن همه یخچال فریزر می‌رسد. برای یخ خشک، این ایده خوبی نیست. فریزر‌های معمولی روزمره به اندازه کافی قدرت ندارند که آن را یخ زده نگه دارند، بنابراین یخ خشک فقط ذوب می‌شود.

در حقیقت، به دلیل ماهیت عالی یخ خشک، هرگاه در داخل فریزر شما به حالت گازی تبدیل شود، به فریزر شما آسیب می‌رساند. نگه داشتن یخ خشک به صورت یخ زده با استفاده از خنک کننده‌های پلی استایر انجام می‌شود. در حالت گازی، سیلندر‌های CO۲ راهی برای نگهداری آن است. به همین منظور می‌توانید از سیلندر گاز‌های سهیل گاز استفاده کنید.

هنگام دست زدن به یخ خشک از دستکش Cryogen استفاده کنید. عدم انجام این کار در نهایت می‌تواند به پوست شما آسیب برساند. احساس لمس یخ خشک با دستان خالی شباهت زیادی به لمس دسته تابه داغ دارد. یخ خشک آنقدر سرد است که به معنای واقعی کلمه شما را می‌سوزاند.

تهویه یکی دیگر از نگرانی‌های مهم است. مقدار زیاد CO۲ محصور شده می‌تواند منجر به مشکلات تنفسی شود. همانطور که قبلاً ذکر شد، یخ خشک دی اکسید کربن منجمد است و هنگامی که ذوب می‌شود، دوباره به حالت گازی تبدیل می‌شود. با داشتن CO۲ سنگین‌تر از هوا، هوای طبیعی اتاق را جابجا می‌کند و گاز گفته شده را جایگزین می‌کند. شما می‌خواهید قبل از استفاده از یخ خشک مطمئن شوید که منطقه به خوبی تهویه شده است تا از بروز حوادث یا مشکلات تنفسی جلوگیری کنید.

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 یخ‌های 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 می‌رود. 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.