|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑 + A+ S. n$ _8 {" B& t9 e1 W8 z
0 h- J4 T, z# R$ ^; Y0 y9 V
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。* [' v2 e* V0 r+ U5 x
) p4 R- I- a1 a4 ~: J* v. 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: f8 n$ @' ?6 O
ΔTf = Kf · b · i( a) g% Q! ~( k8 z$ `- S$ w- f7 r+ 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℃- ~: C. E) ?. s1 a
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.
X3 f: e W4 i. q b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
9 c! H+ P: _, z; `# n( 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
* J2 r6 u7 {. {+ I- h2 U: O& U" y) O+ x( `. E" q/ f: H
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 J; b! b2 c5 [. p" ~0 g" _8 o
" p$ `+ m$ U# e( c1 c* {
5 O# G+ W; [- ~7 d9 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。" ^1 n; l0 C. J/ x1 {1 O
9 O3 s8 C$ P" W
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。, s6 V/ N7 B8 y8 V( o
& H b: D. N L6 i: L
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。3 e; x. E& Q. w
4 ^1 g- k$ x) D9 v- H0 P! k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。; \" ~8 I0 U n% p
, ?4 h$ [3 }: W% s6 W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" s, j0 ?2 U3 t! n
! ], T, K! x8 R& C% A
4 T) S+ V; ~2 j7 r |
评分
-
查看全部评分
|