|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑
; R _, Z& U3 ^9 k' [/ N0 y B7 z- x$ G, h! p; 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。
/ j" P5 ~5 X8 e* N+ s g2 k& Q E+ m( G6 i' I
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:
( }# [" r1 ^$ M0 ~9 h, PΔTf = Kf · b · i4 r2 Y; b% X: q- P
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℃
! G9 J' [: R+ d! T/ |+ f0 t 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.- w' v9 z: @: Z
b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量) g* @, m/ E/ V2 z6 H4 D# @, _7 A( J
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
9 F4 L/ {% H9 A& j
6 [8 D4 N2 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
1 C0 [1 e9 r, w% z5 T. Q/ T
' I7 s+ c& M1 X4 ~3 D( ~. r& `1 E
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。5 [6 M/ {$ _4 N1 N
: G4 D! C$ ]9 _9 z% x, \( M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。
; N% O6 M, ~! n0 h; h$ \7 ?" F1 G5 k, \: K* G W4 d9 {7 W" l2 S. J
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。
: J4 C, ?9 O' K6 o6 k$ R/ S: J n H4 X) Z0 \; Q& E, J
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。
% D+ m1 a U/ Y. @4 y2 W2 ^3 X8 {) X& Q2 `% W9 t. d8 g8 A
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!* q1 n; `8 \1 U& |- h( q1 ]
( T. E- {# E; Z7 I6 ?6 l1 Y, S8 ?6 t0 r3 s& }7 r$ P! q% C
|
评分
-
查看全部评分
|