Suchý ľad prvýkrát opísal v roku 1835 francúzsky vynálezca Adrien-Jean-Pierre Thilorier, ktorý si všimol, že po otvorení nádoby s kvapalným oxidom uhličitým zostáva len jeho pevná forma. V roku 1925 suchý ľad uviedli na trh v USA pod ochrannou známkou Dry Ice, pričom sa používal najmä na chladenie.
Suchý ľad je pevnou formou oxidu uhličitého (CO2) a ideálnym chladiacim prostriedkom. Nazýva sa suchý ľad, pretože sa neroztopí ako obyčajný ľad. Jeho teplota je veľmi nízka (sublimuje pri –78,5 °C) a hoci má rovnaký vzhľad ako ľad, keď sa odparuje, nezanecháva nijakú vodu ani zvyšky. Používa sa napríklad na skladovanie a prepravu potravín, pri kryogénnom čistení či vo farmaceutickom priemysle na uchovávanie vakcín a tkanív.
Na výrobu suchého ľadu používame vysokokoncentrovaný plyn CO2, ktorý je stlačený a ochladený tak, aby prešiel do kvapalného skupenstva. Extrémne ochladenie vytvorí z kvapaliny snehovitú hmotu pevného skupenstva CO2 – suchý ľad.
Videonávod týchto experimentov, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na webovej stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Umelý mrak
Pomôcky: voda, rýchlovarná kanvica, suchý ľad, nádoba odolávajúca prudkým teplotným zmenám
Postup: Suchý ľad je extrémne studený, preto by sa s ním malo manipulovať iba pomocou rukavíc alebo klieští, aby nedošlo k popáleniu pokožky. V rýchlovarnej kanvici necháme zovrieť vodu, do nádoby nasypeme suchý ľad a zalejeme ho horúcou vodou.
Pozorovanie: Suchý ľad s horúcou vodou vytvoria prudkú reakciu sprevádzanú syčaním alebo praskaním v dôsledku rýchlej expanzie plynu. Pri ich kontakte sa vytvára hustá hmla, ktorá sa šíri po povrchu a vytvára dramatický vizuálny efekt, čo je obľúbené napríklad pri vedeckých experimentoch alebo umeleckých produkciách.
Vysvetlenie: Suchý ľad sa pri izbovej teplote premieňa z pevného skupenstva priamo na plyn (sublimuje). Ak pridáme horúcu vodu, teplo z nej tento proces výrazne urýchli. Horúca voda zvyšuje teplotu okolia suchého ľadu, čím spôsobuje rýchlejšie uvoľňovanie plynného CO2. Zároveň vodná para z horúcej vody kondenzuje na chladnom plyne, čím sa vytvára hustý biely mrak, ktorý vyzerá ako hmla alebo dym. Tento jav je podobný tvorbe oblaku, keď sa vlhký vzduch stretne s chladným povrchom.
Dymová bublina
Keby sme prvý pokus uskutočnili v uzavretej nádobe, tlak v nej sa môže zvýšiť natoľko, že v dôsledku rýchlej tvorby plynného CO2 môže dôjsť až k výbuchu. Aby sme predišli zraneniam, nádobu uzavrieme pružnou bublinovou blanou.
Pomôcky: rovnaké ako v prvom pokuse, bublinový roztok (zmes na fúkanie bublín) a šnúra
Postup: Najskôr umiestnime suchý ľad do nádoby. Pevný CO2 zalejeme vriacou vodou a od okraja pretierame nádobu s vopred namočenou šnúrkou v bublinovom roztoku. Týmto procesom uzatvoríme reakciu v nádobe.
Pozorovanie: Blana z bublinového roztoku sa začne nafukovať, až nakoniec pukne a po okolí sa rozšíri biela hmla.
Vysvetlenie: Bublina demonštruje uzatvorenie nádoby s búrlivou reakciou suchého ľadu a horúcej vody. Namiesto výbuchu však expandujúci oxid uhličitý nafukuje bublinu až do prasknutia. Pri sublimácii sa suchý ľad premení priamo na plyn. Počas tejto zmeny skupenstva sa objem CO2 zväčší. Jeden gram suchého ľadu zaberá objem približne 0,64 cm3, po sublimácii vytvorí plyn v objeme 560 cm3. Objem plynu je tak 800-násobne väčší než objem pevného suchého ľadu.
Upozornenie
Pamätajte, že teplota suchého ľadu je oveľa nižšia ako teplota obyčajného ľadu. Pri dotyku s pokožkou môže v dôsledku vysokého teplotného rozdielu spôsobiť popáleniny. Keď používate suchý ľad do drinkov, dávajte pozor, aby ste ho neprehltli. Pokusy by ste mali vykonávať v dobre vetranej miestnosti.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Karin Iková
Foto a video Stanislav Griguš
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
