|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑
1 l/ b9 W- Q/ [
+ C/ ~, S9 T6 c- ?) l# s这个帖子的起因是这样的:链接。说实话,如果给出0℃答案的是一个文科生,我也许就笑笑走开了,大概不会有本文啦。
4 W' F7 ?2 J D2 z3 P$ F% v! s0 z: w0 b* a; l
我们知道酒的主要成分就是酒精(化学名称乙醇,英文 ethanol) 和水。[清凉山]给出了正确的思路,酒精和水的混合溶液的冰点肯定会低于水。那么我们现在量化一下,究竟能低了多少度呢?中学我们都学过,对于理想溶液,凝固点(冰点)的变化可以用下列公式表达:, n- W7 O5 K8 ^* {6 @
ΔTf = Kf · b · i
2 W: A' P6 w" V" R# I; O+ F ΔTf,凝固点的下降,定义为Tf纯溶剂 - Tf溶液。这里溶剂是水,因此 Tf纯溶剂=0℃
+ R7 l/ X8 u7 M w) N Kf,凝固点降低常数,只取决于溶剂性质,而非溶液。对于水,Kf = 1.853 K·kg/mol.
7 ~! a4 F% o5 Y3 { b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
/ j( }2 y9 e8 O# a% b i,范特霍夫因子,溶质 单位化学式(Formula unit)可以电离出的离子个数。乙醇为非电解质,i = 1
! j! n: m/ ^. z g5 Y' p+ k" W) a- P) Z! W6 m
用上述公式可以估算出不同浓度的乙醇溶液的冰点。在乙醇浓度不太高的范围内,这种线性化的近似基本够用。但是,当乙醇的浓度非常高的时候,冰点的变化呈现出强烈的非线性。在某个点上,乙醇跟水可以形成共晶混合物(eutectic mixture)。就是说冰点最低的并不是纯乙醇。下面这张图展示了全范围乙醇溶液的冰点变化
# B$ p2 J# C* [: L& ^' c1 k ; S9 c, _ D; T) L( x8 R
3 Q1 e3 n' ~& P$ v
由于乙醇水溶液的冰点曲线存在着一定的坡度,当缓缓降温时,相对稀的乙醇水溶液会首先凝固,从而使得余下的溶液浓缩。这样最后冰中原溶质的浓度分布会呈现一定的梯度。当然了即使这样,开始结冰也很难从纯水开始,所以马鹿的说法还是不成立。9 P6 N& ~$ r9 O& u: }" S$ H
+ _) {" \" m; b4 Z* w下面说一下杜康。杜康酒其实是一类酒的名称。按照河南汝阳杜康的说法,杜康酒的度数大致在40-60度之间(链接)。根据上面的研究,杜康酒的冰棍温度至少为-30℃到-45℃,这已经是大湖北冬天最冷的温度了。77说会把舌头冻上,估计他没有仔细计算,但其直觉是对的。
# d+ R5 j* ~( e" g3 M% [. u" C. A
/ I ]% Z0 {6 S% E: k制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。
" T- O, G6 j6 `3 y( Z* y! j 2 Q1 B9 [* m3 W2 w7 D/ i2 z
我估计爱坛大部分人家的冰箱也做不到。一个可行的办法是用干冰(-78.5℃) 制冷。如果要避免前述的浓缩现象,保证冰棍各处成分均匀一致,更好的方法是用液氮。当然了,无论是用干冰还是用液氮做杜康冰棍,都不要急于用舌头品尝,甚至不要急于用手指头去碰,先拿温度计测一测制成品的表面温度再说。也可以等到冰棍儿表面出现局部融化之后,再用手指接触方为安全。4 a3 I2 t- U! H' m1 {, o
, v |7 u. ]6 n& V% Z2 T0 \酒精溶液的冰点曲线也可以反过来用。举例来说,马鹿久居北方,冬天有时候不小心汽车车门封条上沾了水(雨夹雪天气),而车又留到室外过夜的话,第二天早上就要担心打不开车门了 ——何以解忧?可以杜康!6 C# W. y2 k* q0 Z4 H( b- |+ ?
0 f" k0 g3 u9 ]8 p. z
7 s, o# g0 U0 {1 h8 j9 J. @$ Q |
评分
-
查看全部评分
|