|
|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑
/ W" V3 ~. c! C
; |. w- ]( u& \, O! o# \) 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。
; @- Q% \4 A" D0 @7 N1 W
, |7 S7 Z, X( W1 O4 h7 Y( S9 c3 o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:
; ]4 q. f8 m9 U' W" Z) a& g0 FΔTf = Kf · b · i: O: X- A5 k+ F% v# I) S
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℃
2 F" d" l8 K1 r/ a# S 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.' S$ c8 I/ n) \ j) ]5 X
b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
4 J' i3 v6 f4 A0 `9 k; m" | 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# b0 c- ~4 |+ X$ q- x
' Z3 C q2 u+ W! Q& V
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9 Y" r \ U/ f. M; S* R
1 n i0 }6 y7 ?+ {2 x5 G
+ z# T9 s7 G6 m) Z: h( [, s
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 S" x* A2 B0 w3 m0 w# K
6 e, o3 r7 r0 p7 i! e
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。3 A6 F9 w' ~7 W* q
" h/ s0 K5 x# o. Q' C
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。
- e3 }6 ?4 V" W+ m6 D: B/ P2 j # h% W" [4 H' G$ R0 B& e
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。' J o; n) f: {2 ?
4 q6 m% ]* i& 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!
. e% }) {" |5 L! _/ V6 M J$ @% C7 i& a5 Q8 Z5 I, `2 j8 I
3 W% Z# o9 u4 m7 U
|
评分
-
查看全部评分
|