|
|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑 : k' o; ?1 H8 Z( T% x8 g
+ Q% A$ [% b9 }/ i! @8 R0 C2 S& O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# c3 C4 n8 k' }$ p
0 f3 Y1 b6 C0 F5 d( G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:
2 T- d% V" \( |ΔTf = Kf · b · i0 D$ f, V& ^" V6 a# v- P* 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℃( i I% r% M0 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.
, r( j4 u2 _7 P1 u2 ]& H' w7 J b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
( a; X9 P3 f {( Y! I, u i$ S 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
$ r& ~/ U3 y' b' h
6 d3 p$ b; S( n( r0 T7 S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
+ N7 k4 B0 n& J4 [- r![]()
. }4 v' b. j& H9 k2 R) R" i& I4 I- w' L7 m3 V: _( X
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。
4 U7 @/ ]' m* O* Q2 g
% o$ [) w5 L/ P+ W5 N: n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。
# B0 R8 u, m1 y1 S( p0 Y. v6 B; C5 M$ m# [* U& {+ E
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。
. m6 j; V$ u% `/ }![]()
6 w8 k; ?$ B" c6 g, Z: n Z1 I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。
; N9 W% u/ Z* Z1 w$ p" f
5 s0 Y' l( b$ E/ }; w/ {" b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!# A$ X! c3 V, u1 Q: E/ e( P
0 [, }8 H: Q9 u9 ~8 U& U3 y: A& u
. F1 K* X% b6 O& F' e& m" K, N7 Z
|
评分
-
查看全部评分
|