|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑
2 T; w2 F' Z1 b0 a- N% r4 e8 d' y4 I( t" y( T' S1 J' b, `
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。2 }' l" i" h5 P; H
. m& c) d/ {; s% ^- |, P
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 R# V3 c$ \0 @/ ~ Q2 z& n* }1 ?ΔTf = Kf · b · i
" M. E/ b8 E- t/ X8 E U3 M2 W 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℃
0 a* O% I# d* v! K4 Y- ~4 y 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& \% b0 |$ _7 ~* _ b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量! @5 Y, r8 [) F3 b1 c- ~( G4 t
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
3 k5 }# x ?# H- Y. _0 H; w8 j2 @9 s, M! b+ A7 j$ ~6 i: o
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8 J9 ^9 W) T$ j# }. U. i
# o8 |+ s& X( S( h- G9 t% q0 r
- Y/ z: W7 d7 \3 @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。+ ~# L: r& R; H7 Y( F$ K
( `) t" y, j) c8 w V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。* s% R+ @# a8 G) B
) V% f: n) H% A) ^1 a) q
制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。 w* I3 z! [2 `6 q
: P# J( N) `, I6 J3 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。* E7 f, {6 v1 {- K
$ ?: n/ k( V7 z+ \; F( y
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!# g0 S. @. `7 S
+ y' R) E: y1 v% g: c7 F
) W J$ S2 C& Y ]0 U/ n |
评分
-
查看全部评分
|