|
本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑 . k# c# ~5 ]! p, T( O4 j
) h1 F) V/ |% J- c/ o1 u
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" O7 {9 r. E9 l' }# B
5 T5 O8 `9 B$ o
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:+ q6 {: G, U- k/ l7 g
ΔTf = Kf · b · i
* E* h2 K' `& e) E/ Q+ G 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℃! b* @+ _+ T0 T0 \6 D* W
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 ?4 m/ O; H8 R) P# C" u! v
b,重量摩尔浓度,溶质物质的量比溶剂质量
3 e: n7 \0 Q7 p5 _ 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
1 k' ]5 H$ B: e3 [3 P: Y
& _. F9 S. m: \6 S1 ~7 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2 o& \" ^2 e9 F6 U. @5 X; S. T
1 ^, s% P; {7 u4 t' A" S
, D1 c$ B N5 v% o% K) F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。8 e3 C2 R* E2 _. ~- Z I
) \( m7 b* k( h
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。. \! F& ]. E0 P! |: u1 w& X0 L
% {' @. m, l: c制作杜康冰棍,至少我家的冰箱是无能为力的。. D) L( j( X* C; [0 d
% t7 y2 X( u3 z3 Y" w% M& w
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。
1 U) \9 H7 x0 c: P+ j8 q3 N9 O# ~$ a
2 D, k$ @" c9 g4 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!
( n- l8 o; h6 ]7 z7 r9 I! O0 F5 _6 I. U/ \
+ c& C3 P s: E4 h9 a" ~ x |
评分
-
查看全部评分
|