|
|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑 / m( K, x( x- r5 Y2 x
7 c6 s `) d$ |
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。
- ?$ \+ @ C" z" {$ P4 U8 Q3 y# k, Q$ n
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:' U5 t& c; N0 @" Z2 J
ΔTf = Kf · b · i
p8 l- K, D8 ~. f# Q# J 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 B& Y8 k% C+ K/ l% X$ C7 h" x1 h
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.
+ S2 R9 I* g+ d4 t; V b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量! e+ C: s0 P0 G
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) ^ f a- \8 Z
9 \, I8 K/ r2 y- ^
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! O& M; u( t1 V1 s5 X4 B. X
![]()
! _- a" a/ d ?3 H a$ g$ W1 x4 [) c
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。
( W" |, A6 X, R0 ?8 j6 C T( O$ o3 q" l% W _& Z. T, o
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。# `# |$ l. ^$ X2 \" u5 K
( V& F& Z2 D: m; c, r0 u, y& a
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。( _1 r& A7 e G1 l9 z
Y% f$ j3 U+ `$ [5 o6 x( o5 Q0 U
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。
7 e# ~5 P$ C3 p
/ k) h1 p# i3 E1 M! @$ _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!
0 o y. `8 B( _
2 j0 p6 D* r ?4 K% b7 a7 b5 P2 z# T) b+ ^/ U0 J7 C
|
评分
-
查看全部评分
|