|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑 1 g, O3 G) \ e5 C
9 X& p9 m7 u0 e
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。$ \( }; V( A4 e# [- h& z
2 A/ j, P. `; `/ _: x! z/ F- l+ ^我们知道酒的主要成分就是酒精(化学名称乙醇,英文 ethanol) 和水。[清凉山]给出了正确的思路,酒精和水的混合溶液的冰点肯定会低于水。那么我们现在量化一下,究竟能低了多少度呢?中学我们都学过,对于理想溶液,凝固点(冰点)的变化可以用下列公式表达:7 t. e8 w+ ^, I- `' j9 v0 R
ΔTf = Kf · b · i
7 i; S8 Q/ s; `+ D' x# V ΔTf,凝固点的下降,定义为Tf纯溶剂 - Tf溶液。这里溶剂是水,因此 Tf纯溶剂=0℃
4 |# f; M6 D1 Z/ Z Kf,凝固点降低常数,只取决于溶剂性质,而非溶液。对于水,Kf = 1.853 K·kg/mol.
7 Q8 e7 { d& }( \) q* I ? b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
K J0 l( I. T4 f9 n 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
8 J- g# p, _9 ?% d# a3 N% ]+ s8 {% Y0 m7 x
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
# N9 d- f6 L1 _/ |; k6 o![]()
8 ]$ c& h7 @2 I
4 D+ v& d7 ~; \; j6 t' F O3 G; 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。6 g C9 c, Z# o+ L% Z
7 Q2 `" h# l# ? M6 i% f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。
6 e x4 k3 W& l7 ?" {5 F( _2 U
: ?2 E' q. ^: i* T制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。, Y& @" V# C" y
![]()
8 H$ H' h/ [- g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。
# w3 k4 x% C1 ~% I7 @
* B, e b( I3 ^, \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!
- k% y8 m9 }) [9 Z
( B& e9 ?# _+ k% s9 n3 W& `" a U; {" g6 I, Q4 L* U+ V
|
评分
-
查看全部评分
|