یخ خشک

یخ خشک شکل جامد کربن دی‌اکسید است. و علتی که آن را به این نام می‌خوانند این است که همچون یخ سرد است اما از خود هیچ رطوبتی بر جای نمی‌گذارد. این ماده ذوب نمی‌شود بلکه تصعید شده یعنی با افزایش دما از فاز جامد مستقیما به فاز بخار می‌رود. در اثر این پدیده دود سفیدی ایجاد می‌شود که برای شبیه سازی مه یا دود در فیلم سازی از آن استفاده می‌شود. در این مقاله سعی شده است تا اطلاعاتی در زمینه تولید و مواد اولیه یخ خشک ارائه شود. مطالب این مقاله میتوانند مقدمه‌ای مناسب بر نگارش طرح توجیهی تولید یخ خشک باشند.این ماده معمولا به عنوان عامل سردکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. یخ خشک عالی با فشردن مستقیم گاز اتمسفر در دمای ثابت ۷۸٫۵ درجه سانتیگراد زیر صفر از حالت جامد به گاز تبدیل می‌شود. آنتالپی چگالش در ۷۸٫۵ درجه سانتیگراد زیر صفر ۱۹۹ کیلوژول بر کیلوگرم است. تولید یخ خشک برای پایین آوردن و سرد کردن موثر است.
نمودار فاز کربن دی اکسید
ساختار کریستالی یخ خشک
تاریخچه یخ خشک
در سال ۱۸۳۵ میلادی شیمیدانی از کشور فرانسه به نام آدرین ژان پیر پیلوریه برای نخستین بار یخ خشک را کشف کرد. او در آن دوران به نتایج و کاربردهایی درباره یخ خشک رسید که ۶۰ سال بعد توسط دانشمندان آزمایش و مشاهده شد.
تولید
تولید یخ خشک بی‌رنگ (مرغوب) با فشرده کردن گاز دی اکسید کربن (CO ۲ ) امکان‌پذیر است. روش‌های تولید یخ خشک به طور 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 به طور کامل از مایع به جامد تبدیل می‌شوند.
۳. در نهایت دی اکسید کربن جامد را که فشرده و جامد شده‌است با قالبهای کوچک یا بزرگ مکعبی، یخ خشک را بسته‌بندی می‌کنند. استانداردهای این قالب‌های مکعبی تقریبا ۳۰ کیلوگرم است.
کاربرد
کاربردهای آن عبارت‌اند از:
استفاده برای سرد سازی بدون یخچال در موارد پزشکی، صنایع هوایی و… برای انتقال مواد خاص
استفاده برای جلوه‌های ویژه و ایجاد مه یا بخار
استفاده در آزمایشگاه‌ها و مراکز علمی
صنعت روغن
ذخیره مواد غذایی
صنعت پخت نان
کندن سرامیک از کف
پایین بردن دما در واکنش‌های شیمیایی
تهیه نوشابه
پزشکی
انتقال گیاهان
رشد گیاهان
کند کردن واکنشهای شیمیایی
عامل تولید فشار
انقباض فلزات جهت فیت شدن
چاه‌های آب
جذب کننده مگس‌ها و حشرات موذی
خنک کردن انواع نوشیدنی‌ها
باران‌زا کردن ابرها
طرز تهیه یخ خشک
برای ساختن یخ خشک لازم نیست وسایل سرمایش قوی داشته باشیم. تنها کافی است دی اکسید کربن (با فشار بالا) داشته باشیم. مثلا اگر کپسولی از CO ۲ با فشاری در حدود حداقل ۷۵ بار و دمای حدود ۳۱ درجه سانتیگراد داشته باشید، چنانچه آنرا 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.
کاربرد یخ خشک برای تولید باران
باروری ابرها بوسیله یخ خشک بطور ناگهانی در آزمایشگاه جنرال الکتریک در نیویورک کشف شد. در ۱۹۴۶ شیمیدانی به نام ونسان شافر برفی را در نزدیکی شهر نیویورک، با تزریق ۶ پوند یخ خشک بوسیله هواپیما به ابرها ایجاد کرد. از آن موقع بارور کردن ابرها به این روش برای تولید باران استفاده شد و در چین برای کاهش آلودگی هوا در زمان برگزاری المپیک ۲۰۰۸ مورد استفاده قرار گرفت. شاید بتوان این تهمت را نیز به این روش زد که آن نوعی دزدی باران باشد. در ویتنام ارتش آمریکا از این روش برای افزایش بارانهای موسمی با شعار گل تولید کنید نه جنگ استفاده شد. از دی اکسید کربن مایع برای از بین بردن مه در فرودگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. روسیه از روش بارور کردن ابرها برای ایجاد باران برای دور کردن ذرات رادیو اکتیو از اطراف مسکو استفاده می‌کند.