Αντιψυκτικό

Το αντιψυκτικό είναι χημική ουσία που προστίθεται σε ένα υγρό (που συνηθέστερα είναι νερό ή κάποιο υδατικό διάλυμα) για να μειώνει τη θερμοκρασία πήξης του. Τα αντιψυκτικά μίγματα χρησιμοποιούνται για να επιτύχουν ταπείνωση της θερμοκρασίας πήξης για ψυχρά περιβάλλοντα, ενώ επίσης ταυτόχρονα επιτυγχάνουν και την αύξηση της Θερμοκρασίας βρασμού, οπότε επιτρέπεται η χρήση ψυκτικού υγρού και σε υψηλότερες θερμοκρασίες από την κανονική θερμοκρασία βρασμού του. Οι θερμοκρασίες τήξης και βρασμού είναι προσθετικές ιδιότητες, δηλαδή εξαρτώνται από τη συγκέντρωση διαλυμένων ουσιών. Επειδή το νερό έχει καλές ιδιότητες ως ψυκτικό, μίγματα νερού - αντιψυκτικού χρησιμοποιείται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης και άλλες εφαρμογές μεταφοράς θερμότητας, όπως για παράδειγμα οι ηλιακοί θερμοσίφωνες και τα καλοριφέρ. Ο (κύριος) σκοπός της χρήσης αντιψυκτικών είναι να εμποδιστούν οι ζημιές που προκύπτουν από τη διαστολή του νερού όταν αυτό παγώνει. Σε εμπορικά σκευάσματα, τόσο κάθε καθαρό (πραγματικό) αντιψυκτικό, όσο και διάφορα διαλύματα αυτού αναφέρονται εξίσου ως «αντιψυκτικά» (antifreeze), χωρίς διάκριση. Αυτό εξαρτάται από τις ετικέτες τους. Η προσεκτική επιλογή σωστού αντιψυκτικού μπορεί να επιτρέψει μεγάλο εύρος θερμοκρασιών για τη λειτουργία των συσκευών στις οποίες εφαρμόζεται, γιατί επιτρέπει στο ψυκτικό τους να παραμένει υγρό και επομένως λειτουργικό στην λειτουργία του, ως μέσο μεταφοράς θερμότητας. Αυτό ισχύει για κάθε είδους συσκευές που βασίζονται σε εναλλακτήρες θερμότητας.

Άλατα χρησιμοποιούνται πολλές φορές ως αποπαγωτικά, αλλά τα διαλύματα αλάτων δε χρησιμοποιούνται ως αντιψυκτικά σε ψυκτικά συστήματα, γιατί προκαλούν σημαντικές διαβρώσεις στα μέταλλα των χρησιμοποιούμενων αγωγών και δεξαμενών. Προτιμούνται μη διαβρωτικά αντιψυκτικά, συχνά σε κρίσιμες εφαρμογές, όπως η αποπάγωση των πτερύγων των αεροσκαφών.

Χρήση στους κινητήρες εσωτερικής καύσης 

Οι περισσότεροι κινητήρες αυτοκινήτων είναι υδρόψυκτοι, για να αφαιρείται η υπερβάλουσα θερμότητα, παρόλο που το χρησιμοποιούμενο «νερό» συνήθως δεν είναι καθαρό νερό, αλλά μάλλον μίγμα νερού και αντιψυκτικού. Ο όρος «ψυκτικό κινητήρα» (engine coolant) χρησιμοποιείται ευρύτατα στην αυτοκινητοβιομηχανία, και είναι όρος που καλύπτει την κύρια λειτουργία του υλικού αυτού, δηλαδή τη συμβατική μεταφορά θερμότητας από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης στο περιβάλλον. Όταν χρησιμοποιείται σε ένα αυτοκίνητο, προστίθενται επίσης αντιδιαβρωτικά πρόσθετα, που βοηθούν την προστασία των μεταλλικών μερών του ψυγείου των οχημάτων, παρόλο που συνήθως περιέχουν ένα εύρος ηλεκτροχημικά ασυμβίβαστα μέταλλα (αλουμίνιο, χυτοσίδηρο, χαλκό, ορείχαλκο, καλάι, και τα λοιπά). Λιπαντικό για την αντλία σφράγισης, επίσης προστίθεται.

Τα αντιψυκτικά αναπτύχθηκαν για να υπερβούν τα ελαττώματα του νερού ως υγρού μεταφοράς θερμότητας. Σε κάποιες μηχανές βύσματα επέκτασης σώματος κινητήρα τοποθετούνται σε περιοχές του σώματος κινητήρα που το ψυκτικό κυλά για να προστατέψουν τη μηχανή από βλάβη λόγω παγώματος, αν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει κάτω από τη θερμοκρασία πήξης του μίγματος νερού - αντιψυκτικού.  Αυτά δεν πρέπει να συγχέονται με τα βύσματα πυρήνα, που έχουν σκοπό να επιτρέπουν την απομάκρινση άμμου που χρησιμοποιείται κατά τη διεργασία χύτευσης του σώματος κινητήρα. Τα βύσματα πυρήνα θα πιεστούν προς τα έξω αν το ψυκτικό παγώσει, παρόλο που υποτίθεται ότι εφάπτονται στις διόδους ροής του ψυκτικού, αφού αυτό δε συμβαίνει πάντα. Από την άλλη πλευρά, αν το ψυκτικό του κινητήρα υπερθερμανθεί, μπορεί να φθάσει σε θερμοκρασία βρασμού μέσα στον κινητήρα, προκαλώντας θύλακες ατμού, που οδηγούν σε τοπικά καυτά σημεία και τελικά την καταστροφική βλάβη του κινητήρα. Αν χρησιμοποιηθεί καθαρό νερό ως ψυκτικό του κινητήρα, θα μπορούσε να προκαλέσει γαλβανική διάβρωση. Το σωστό ψυκτικό κινητήρα και ένα συμπιεσμένο ψυκτικό σύστημα μπορεί να βοηθήσει να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα που κάνουν το καθαρό νερό ακατάλληλο ως ψυκτικό για κινητήρες αυτοκινήτων. Με το σωστό αντιψυκτικό, το εύρος θερμοκρασιών που είναι ανεκτό από το ψυκτικό κινητήρα κυμαίνεται από -37 - 129°C και αντιστοιχεί σε 50% κατ'΄όγκο υδατικό διάλυμα 1,2-προπανοδιόλη [CH3CH(OH)CH2OH] και ψυκτικό σύστημα συμπιεσμένο στα 15 psi.

Ένα πρώιμο αντιψυκτικό ψυκτικού κινητήρα ήταν η μεθανόλη (CH3OH). Η μεθανόλη χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα σε υγρά παρμπρίζ, αλλά ωστόσο, στην Ευρώπη,  εξαιτίας του νέου (για τότε) νομοθεσία REACH, η χρήση της μεθανόλης στα σχετικά υγρά περιορίστηκε στο 5% και στο κοντινό μέλλον θα μειωθεί στο 3%. Καθώς τα καπάκια των ψυγείων αυτοκινήτων βιδώνονταν και δεν σφραγίζονταν, η μεθανόλη χάνονταν σύντομα με εξάτμιση, οδηγώντας στην ανάγκη συχνής αντικατάστασης για να αποφευχθεί το πάγωμα του ψυκτικού. Επίσης, η μεθανόλη επιταχύνει τη διάβρωση των μεταλλικών μερών του κινητήρα και ιδιαίτερα του αλουμινίου, όταν προστίθεται στο ψυκτικό του κινητήρα. Μετά από τη μεθανόλη αναπτύχθηκε η 1,2-αιθανοδιόλη  (HOCH2CH2OH), που σύντομα αντικατέστησε τη χρήση της μεθανόλης ως αντιψυκτικό στα συστήματα ψύξης των κινητήρων. Η τελευταία έχει μικρότερη πτητικότητα, τόσο από τη μεθανόλη, όσο και από το νερό. Πριν από τη δεκαετία του '50, τα συστήματα ψύξης ήταν ασυμπίεστα και οι κινητήρες ήταν συχνά ψυχρότεροι από τους κινητήρες των σύγχρονων αυτοκινήτων. Με τα συμπιεσμένα συστήματα ψύξης, που έχουν καπάκι ψυγείου, η θερμοκρασία βρασμού του ψυκτικού ρευστού αυξήθηκε, επιτρέποντας υψηλότερες θερμοκρασίες κινητήρα και υψηλότερη αποτελεσματικότητα καυσίμων. Τα συμπιεσμένα συστήματα ψύξης δεν αλλάζουν αισθητά τη θερμοκρασία πήξης του ψυκτικού ρευστού.

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές 

Χημικές ουσίες
Θερμότητα