الثلج الجاف هو ذلك الذي يشار إليه أحيانا باسم “الكرات” من قبل الكيميائيين البريطانيين ، و هو الشكل الصلب لثاني أكسيد الكربون ، و يتم استخدامه في المقام الأول كعامل تبريد ، و تشمل مزاياه انخفاض درجة الحرارة عن درجة حرارة الجليد المائي و عدم ترك أي مخلفات ، باستثناء الصقيع العرضي الناتج عن الرطوبة في الغلاف الجوي.

الثلج الجاف

يتصاعد الثلج الجاف عند 194.65 كلفن (−78.5 درجة مئوية ، −109.3 درجة فهرنهايت) ، عند ضغط الغلاف الجوي للأرض ، و هذا البرد القارس يجعل من الصعب التعامل معه دون حماية بسبب الحروق الناجمة عن التجمد (قضمة الصقيع) ، و على الرغم من أن هذه الغازات ليست سامة بشكل عام ، إلا أنها قد تسبب فرط ثنائي أكسيد الكربون (ارتفاع غير عادي في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الدم) بسبب تراكمه في الأماكن المحصورة.

https://www.youtube.com/watch?v=cyaMtV6zth4

خصائص الثلج الجاف

– الجليد الجاف هو الشكل الصلب لثاني أكسيد الكربون (CO2) ، و هو جزيء يتألف من ذرة كربون واحدة مرتبطة بذرتين من الأكسجين ، و الثلج الجاف عديم اللون ، غير قابل للاشتعال و له رائحة كريهة ، و يمكن أن يقلل من الرقم الهيدروجيني للحل عندما يذوب في الماء ، ويشكل حامض الكربونيك.

– عند ضغط جوي يقل عن 5.13 و درجات حرارة أقل من -56.4 درجة مئوية (−69.5 درجة فهرنهايت) (النقطة الثلاثية) ، يتغير ثاني أكسيد الكربون من مادة صلبة دون أي شكل سائل متداخل ، من خلال عملية تسمى التسامي.

– وتسمى العملية الترسيب ، حيث يتغير ثاني أكسيد الكربون من الغاز إلى المرحلة الصلبة (الثلج الجاف) في الضغط الجوي ، و يحدث التسامي / الترسيب عند -78.5 درجة مئوية (−109.3 درجة فهرنهايت) أو 194.65 كلفن.

– تختلف كثافة الثلج الجاف ، و لكنها تتراوح عادة بين 1.4 و 1.6 غم / سم 3 (87 و 100 رطل / قدم مكعب)، و درجة الحرارة المنخفضة أو التسامي المباشر للغاز يجعل الثلج الجاف مبرد فعال ، لأنه أكثر برودة من جليد الماء و لا يترك أي بقايا لأنه يتغير في الحالة.

– الثلج الجاف غير قطبي ، و هذا التركيب موصل للحرارة و الكهرباء بصورة منخفضة.

تاريخ التعرف على الثلج الجاف

الجليد الجاف قد لوحظ لأول مرة في عام 1835 من قبل المخترع الفرنسي أدريان جان بيير ثيلوريه (1790-1844) ، الذي نشر أول شكل لهذه المادة في تجاربه ، و لوحظ أنه عند فتح غطاء اسطوانة كبيرة تحتوي على ثاني أكسيد كربون سائل ، يتبخر معظم ثاني أكسيد الكربون السائل بسرعة ، و يبقى الجليد الجاف الصلب في الحاوية ، و في عام 1924 تقدم توماس ب. سليت بطلب للحصول على براءة اختراع أمريكية لبيع الثلج الجاف تجاريا.

صناعة الثلج الجاف

– يتم تصنيع الثلج الجاف بسهولة ، حيث يتم إنتاج الغازات ذات التركيز العالي من ثاني أكسيد الكربون ، و يمكن أن تكون هذه الغازات نتيجة ثانوية لعملية أخرى ، مثل إنتاج الأمونيا من النيتروجين و الغاز الطبيعي ، و أنشطة تكرير النفط أو التخمير على نطاق واسع.

– يتم ضخ الغاز الغني بثاني أكسيد الكربون و تبريده إلى أن يتم تسييله ، و يتم تقليل الضغط عندما يحدث هذا يتبخر بعض ثاني أكسيد الكربون السائل ، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في درجة حرارة السائل المتبقي ، و نتيجة لذلك ، فإن البرد القارس يتسبب في ترسيخ السوائل في تناسق شبيه بالثلج ، وأخيرًا يتم ضغط ثاني أكسيد الكربون الصلب الشبيه بالثلج إلى حبيبات صغيرة أو كتل أكبر من الثلج الجاف.