จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณใส่น้ำแข็งแห้งลงในน้ำ?

การวางน้ำแข็งแห้งลงในน้ำ เช่น หมัดผลไม้ เพื่อจำลองหม้อต้มของแม่มดที่กำลังเดือดเป็นเคล็ดลับปาร์ตี้ฮัลโลวีนที่ชื่นชอบ ครูวิทยาศาสตร์มักใช้เอฟเฟกต์นี้เพื่อสาธิตหลักการของการระเหิดและการควบแน่น

“น้ำแข็งแห้ง” แท้จริงแล้วเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ที่แข็งตัว (CO?) โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันห้อง แต่เมื่ออยู่ภายใต้ความกดอากาศสูงที่อุณหภูมิต่ำ มันจะแข็งตัวเป็นปกติ เรียกว่า “น้ำแข็งแห้ง” เมื่อน้ำแข็งแห้งถูกนำเข้าสู่ความดันบรรยากาศ น้ำแข็งจะยังคงแข็งและเย็นมาก (-109 องศาฟาเรนไฮต์).

น้ำแข็งแห้งเรียกว่า "แห้ง" เพราะไม่เคยเข้าสู่สถานะของเหลวเมื่อละลาย ซึ่งแตกต่างจากน้ำแข็งที่ละลายเป็นน้ำของเหลว น้ำแข็งแห้งจะเปลี่ยนเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง นักวิทยาศาสตร์เรียกกระบวนการนี้ว่า "การระเหิด"

น้ำไม่ได้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้นอกจากมีความร้อนจำนวนมากที่ถ่ายโอนไปยังน้ำแข็งแห้งเพื่อทำให้น้ำระเหย ของเหลวอื่นๆ หลายชนิดสามารถใช้แทนน้ำได้ แต่น้ำสามารถกักเก็บความร้อนได้ดีเป็นพิเศษ (ในแง่วิทยาศาสตร์ น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูง)

เมื่อของเหลวเช่นน้ำกลายเป็นไอ กระบวนการนี้เรียกว่าการระเหย กระบวนการย้อนกลับเรียกว่าการควบแน่น ที่อุณหภูมิต่ำ น้ำจะควบแน่นจากอากาศเป็นหยดน้ำขนาดเล็กมาก

เมฆเป็นหยดน้ำขนาดเล็กมาก (หรืออาจเป็นผลึกน้ำแข็ง) ที่ควบแน่นที่อุณหภูมิต่ำของบรรยากาศชั้นบน เอฟเฟกต์ "การชงแม่มด" ที่เกิดจากน้ำแข็งแห้งในน้ำแสดงถึงปรากฏการณ์เดียวกันในระดับที่เล็กกว่า ในขณะที่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ระเหยออกไป ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในสถานะก๊าซยังคงค่อนข้างเย็น น้ำในอากาศควบแน่นในก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เย็นที่ลอยขึ้นเหนือน้ำ

หางยาวของดาวหางเป็นผลมาจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำแข็งอื่นๆ ที่ระเหิดเมื่อดาวหางเคลื่อนตัวเข้าใกล้ดวงอาทิตย์