یخ خشک ( کربن دی اکسید جامد) چیست و چه کاربردی دارد؟

یخ خشک چیست؟ یخ خشک شکل جامد کربن دی‌ اکسید است. و علتی که آن را به این نام می‌خوانند این است که همچون یخ سرد است اما از خود هیچ رطوبتی بر جای نمی‌گذارد. یخ خشک ذوب نمی‌شود بلکه تصعید شده یعنی با افزایش دما از فاز جامد مستقیما به فاز بخار تبدیل می شود. در اثر این پدیده دود سفیدی ایجاد می‌شود که برای شبیه سازی مه یا دود در فیلم سازی از آن استفاده می‌شود. در ادامه از جم شیمی به بررسی خواص و کاربرد های یخ خشک یا همان کربن دی اکسید جامد می پردازیم.
این ماده معمولاً به عنوان عامل سردکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. یخ خشک عالی با فشردن مستقیم گاز اتمسفر در دمای ثابت 78.5 درجه سانتیگراد زیر صفر از حالت جامد به گاز تبدیل می‌شود. آنتالپی چگالش در 78.5 درجه سانتیگراد زیر صفر 199 کیلوژول بر کیلوگرم است. تولید یخ خشک برای پایین آوردن و سرد کردن مؤثر است.

تاریخچهٔ یخ خشک

در سال 1835 میلادی شیمیدانی از کشور فرانسه به نام آدرین ژان پیر پیلوریه برای نخستین بار یخ خشک را کشف کرد. او در آن دوران به نتایج و کاربردهایی دربارهٔ یخ خشک رسید که 60 سال بعد توسط دانشمندان آزمایش و مشاهده شد.

تولید یخ خشک

تولید یخ خشک بی‌رنگ (مرغوب) با فشرده کردن گاز دی اکسید کربن CO₂ امکان‌پذیر است.

روش‌های تولید یخ خشک به‌طور خلاصه به ترتیب زیر است:

برای ساختن یخ خشک لازم نیست وسایل سرمایش قوی داشته باشیم. تنها کافی است دی اکسید کربن (با فشار بالا) داشته باشیم. مثلاً اگر کپسولی از CO₂ با فشاری در حدود حداقل 75 بار و دمای حدود 31 درجه سانتیگراد داشته باشید، چنانچه آن را برعکس کنید طوری که شیر خروجی آن در پایین قرار گیرد و سپس شیر را باز کنید، CO₂ به صورت یخ خشک از آن خارج می‌شود. علت این پدیده فرایند اختناق یا خفگی است که در آن چنانچه فشار سیالی به صورت ناگهانی کم شود دمای سیال نیز کم می‌شود (البته بسته به مقدار ضریبی به نام ضریب ژول-تامسون). از همین پدیده در یخچال برای خنک کردن گاز سردکننده استفاده می‌شود.

کاربرد های یخ خشک

کاربرد یخ خشک برای تولید باران

باروری ابرها به وسیلهٔ یخ خشک بطور ناگهانی در آزمایشگاه جنرال الکتریک در نیویورک کشف شد. در 1946 شیمیدانی به نام ونسان شافر برفی را در نزدیکی شهر نیویورک، با تزریق 6 پوند یخ خشک به وسیلهٔ هواپیما به ابرها ایجاد کرد. از آن موقع بارور کردن ابرها به این روش برای تولید باران استفاده شد و در چین برای کاهش آلودگی هوا در زمان برگزاری المپیک 2008 مورد استفاده قرار گرفت. شاید بتوان این تهمت را نیز به این روش زد که آن نوعی دزدی باران باشد. در ویتنام ارتش آمریکا از این روش برای افزایش بارانهای موسمی با شعار ‘ گل تولید کنید نه جنگ ‘ استفاده شد. از دی اکسید کربن مایع برای از بین بردن مه در فرودگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. روسیه از روش بارور کردن ابرها برای ایجاد باران برای دور کردن ذرات رادیو اکتیو از اطراف مسکو استفاده می‌کند.