Τι συμβαίνει όταν βάζετε ξηρό πάγο σε νερό;

Η τοποθέτηση ξηρού πάγου σε νερό, όπως η γροθιά φρούτων, για να προσομοιωθεί ένα βραστό καζάνι της μπύρας της μάγισσας είναι ένα αγαπημένο κόλπο αποκριών. Οι καθηγητές επιστημών χρησιμοποιούν συνήθως αυτό το αποτέλεσμα για να δείξουν τις αρχές της εξάχνωσης και της συμπύκνωσης.

Ο "ξηρός πάγος" είναι στην πραγματικότητα στερεοποιημένο διοξείδιο του άνθρακα (CO?). Το διοξείδιο του άνθρακα είναι συνήθως ένα αέριο σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση. Ωστόσο, όταν υποβάλλεται σε υψηλή πίεση σε χαμηλή θερμοκρασία, στερεοποιείται σε αυτό που είναι συνήθως ονομάζεται "ξηρός πάγος". Όταν ο ξηρός πάγος φέρεται σε ατμοσφαιρική πίεση, παραμένει στερεός και πολύ κρύος (-109 ° F).

Ο ξηρός πάγος ονομάζεται «ξηρός» επειδή δεν μπαίνει ποτέ σε υγρή κατάσταση καθώς λιώνει, σε αντίθεση με τον πάγο, ο οποίος λιώνει σε υγρό νερό. Ο ξηρός πάγος μετατρέπεται απευθείας σε αέριο διοξείδιο του άνθρακα. Οι επιστήμονες αναφέρονται σε αυτήν τη διαδικασία ως «εξάχνωση».

Το νερό δεν παίζει κρίσιμο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία εκτός από το ότι περιέχει σημαντική ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στον ξηρό πάγο για να το εξαλείψει. Πολλά άλλα υγρά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στη θέση του νερού, αλλά το νερό είναι ιδιαίτερα καλό στη συγκράτηση της θερμότητας (σε επιστημονικούς όρους, το νερό έχει υψηλή ειδική θερμική ικανότητα).

Όταν ένα υγρό όπως το νερό μετατρέπεται σε ατμούς, η διαδικασία ονομάζεται εξάτμιση. Η αντίστροφη διαδικασία ονομάζεται συμπύκνωση. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, το νερό θα συμπυκνωθεί έξω από τον αέρα σε πολύ μικρά σταγονίδια νερού.

Τα σύννεφα είναι στην πραγματικότητα πολύ μικρά σταγονίδια νερού (ή πιθανώς ακόμη και κρύσταλλοι πάγου) που έχουν συμπυκνωθεί στις χαμηλές θερμοκρασίες της ανώτερης ατμόσφαιρας. Το φαινόμενο «παρασκευή μαγισσών» που παράγεται από ξηρό πάγο σε νερό αντιπροσωπεύει το ίδιο φαινόμενο σε μικρότερη κλίμακα. Καθώς το διοξείδιο του άνθρακα εξαφανίζεται, το διοξείδιο του άνθρακα φάσης αερίου εξακολουθεί να είναι αρκετά κρύο. Το νερό στον αέρα συμπυκνώνεται στο κρύο αέριο διοξείδιο του άνθρακα καθώς ανεβαίνει πάνω από το νερό.

Οι μακριές ουρές των κομητών είναι το αποτέλεσμα διοξειδίου του άνθρακα και άλλων παγετώνων που εξαφανίζονται καθώς ο κομήτης περνά κοντά στον ήλιο.