|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑 4 U/ o9 ^( E# h9 v
4 [, `- @4 v6 p* G0 i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。
# ?; P' z P6 i! ^9 h$ A4 I0 r. n
. M, e) Y" N$ _% ~6 Z% `2 V$ F9 M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:
) N0 |6 Z. O8 c8 L8 Q4 N% rΔTf = Kf · b · i" ^$ y P7 B- \$ z8 S" 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℃7 U1 C) x3 D' y1 W% E: W2 c
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.
0 \" y3 M: @6 x/ r0 w b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
9 A1 q4 t; Z" A. ] 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 = 13 r2 [+ [" p$ \. ^# l# e' L( j
5 u, \1 Q3 v/ m! B1 j
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# a* a7 y% O# b& Z. |1 W" d
![]()
( }8 o7 N; \9 T+ _2 \8 H) e' B1 x5 J2 ]6 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。
- A( v, H( {( k+ U* H
. j; o: S1 ~6 A. F4 [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。5 F& D- v5 \5 B( U( u" y
" M& k7 ~! }/ Y; Y7 I+ M( s: ? N
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。
1 G6 |( r7 M: G. u' K A% ^3 ~ 4 y- D2 K" r/ b
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。& _' m* \ H" a% c5 r6 N
% B$ n; u/ i0 m2 D
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!" K2 q4 q o. {6 O" _6 `! Q% P
: L% ]* C& G' w9 p1 x2 c" o
/ W( U( \; {1 D' Q/ D; j1 C; M
|
评分
-
查看全部评分
|