|
|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑
7 ^4 j+ v/ i9 u5 }
0 K* k; ^' M% Z& A, M+ g* X p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。
. r* x% n. o0 _: U5 M; h7 J: g1 {% M6 d) V! @7 b) [
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:3 A; U3 `* m4 }4 _, l
ΔTf = Kf · b · i3 `( Y4 ]5 e. W; N
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℃
$ H! J6 B2 {- ]# F' ~ 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.8 Y' }' P9 j9 i2 F7 @1 ]; e! k. f
b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
+ U4 n0 m; l, e: g 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 |0 g c4 R0 Y0 I3 G. P
4 ?9 l* e1 z) c1 G6 A1 ]5 `1 {9 c2 u
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
, ? I; \, V' L+ q # z6 r. f N% L# n9 Y
, X1 v& O2 d9 K% @6 |
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。3 V9 {# I/ P/ g7 }" N& m
4 a. W6 q O1 O% E" S6 l- D$ f* S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。7 R; E! d8 G5 n/ V0 R2 t
y+ \4 f) C3 _3 d% C/ U
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。
6 V7 {& {& |! Q! [9 H; k& ^/ m![]()
0 R& A; z+ L& T& m( p6 r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。7 z$ V3 G0 b3 {: w1 I! ?' p+ M
5 Y8 i4 [$ K1 K, W f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!
1 ^7 l6 u9 U$ p) [7 L- p( d! R
; d2 v& `1 ]/ ?" V5 f( _
6 C$ U1 ~7 ] C/ F1 J! T |
评分
-
查看全部评分
|