¿Cómo funciona el hielo seco?

2021-09-17
Si bien el hielo seco parece estar frío, es extremadamente peligroso al tacto y puede causar quemaduras graves.

El hielo seco es dióxido de carbono congelado . Un bloque de hielo seco tiene una temperatura superficial de -109,3 grados Fahrenheit (-78,5 grados C). El hielo seco también tiene la característica muy agradable de la sublimación : a medida que se descompone, se convierte directamente en gas dióxido de carbono en lugar de líquido. La temperatura súper fría y la función de sublimación hacen que el hielo seco sea ideal para la refrigeración. Por ejemplo, si desea enviar algo congelado a todo el país, puede empacarlo en hielo seco. Se congelará cuando llegue a su destino y no quedará ningún líquido desordenado como lo haría con el hielo normal.

Mucha gente está familiarizada con el nitrógeno líquido, que hierve a -320 grados F (-196 grados C). El nitrógeno líquido es bastante complicado y difícil de manipular. Entonces, ¿por qué el nitrógeno es líquido mientras que el dióxido de carbono es sólido? Esta diferencia se debe a las características sólido-líquido-gas del nitrógeno y el dióxido de carbono.

Todos estamos familiarizados con el comportamiento sólido-líquido-gas del agua. Sabemos que al nivel del mar , el agua se congela a 32 grados F (0 grados C) y hierve a 212 grados F (100 grados C). Sin embargo, el agua se comporta de manera diferente a medida que cambia la presión . A medida que baja la presión, el punto de ebullición desciende. Si baja la presión lo suficiente, el agua hervirá a temperatura ambiente. Si traza el comportamiento sólido-líquido-gas de una sustancia como el agua en un gráfico que muestra tanto la temperatura como la presión, crea lo que se llama un diagrama de fase para la sustancia. El diagrama de fases muestra las temperaturas y presiones a las que una sustancia cambia entre sólido, líquido y gas.

A presiones normales, el dióxido de carbono se mueve directamente entre el gas y el sólido. Solo a presiones mucho más altas se encuentra el dióxido de carbono líquido. Por ejemplo, un tanque de alta presión de dióxido de carbono o un extintor de dióxido de carbono contiene dióxido de carbono líquido.

Para hacer hielo seco, comienza con un recipiente de alta presión lleno de dióxido de carbono líquido. Cuando libera el dióxido de carbono líquido del tanque, la expansión del líquido y la evaporación a alta velocidad del gas de dióxido de carbono enfría el resto del líquido hasta el punto de congelación, donde se convierte directamente en un sólido. Si alguna vez ha visto un extintor de dióxido de carbono en acción, ha visto cómo se forma esta nieve de dióxido de carbono en la boquilla. Comprime la nieve de dióxido de carbono para crear un bloque de hielo seco. El hielo seco se sublima a temperaturas superiores a -109,2 ° F, por lo que deberá utilizarlo rápidamente o almacenarlo, ya que, a diferencia del hielo normal, se convierte en gas en lugar de líquido.

Cómo almacenar hielo seco

El hielo seco debe almacenarse en un recipiente bien aislado en el exterior, como una hielera, con la tapa solo ligeramente cerrada. Cuanto más grueso sea el aislamiento, mejor, ya que volverá a convertirse en gas a un ritmo más lento. Nunca lo guarde en un recipiente sellado ya que el gas CO2 sublimado se hundirá y puede ser peligroso. Si es hermético, puede producir una bomba de hielo seco que haga explotar el recipiente. Puede pensar que el congelador es un gran lugar para mantenerlo fresco, pero en realidad hace demasiado calor. Debido a la baja temperatura del hielo seco, su refrigerador podría apagarse.

Los múltiples usos del hielo seco

  • Industria alimentaria: se añaden gránulos de hielo seco para evitar el crecimiento bacteriano durante los procesos de mezcla o trituración a gran escala, como la producción de hamburguesas.
  • Limpieza profunda: las máquinas de limpieza criogénica se utilizan para eliminar moho, pegamento, pintura, aceite, grasa y otros materiales adhesivos difíciles de eliminar.
  • Industria médica: el hielo seco se usa con frecuencia para almacenar órganos para trasplantes y también en cirugías dermatológicas menores como remoción de lunares, verrugas y otras imperfecciones de la piel.

Seguridad con hielo seco

Si alguna vez tiene la oportunidad de manipular hielo seco, asegúrese de usar guantes gruesos, preferiblemente guantes aislantes . La temperatura de la superficie súper fría puede dañar fácilmente su piel si la toca directamente. Por la misma razón, tampoco querrás probar ni tragar hielo seco. Al manipular hielo seco, le sugerimos que use gafas de seguridad en caso de explosión.

Otra preocupación importante con el hielo seco es la ventilación . Debes asegurarte de que el área esté bien ventilada. El hielo seco se sublima y el dióxido de carbono es más pesado que el aire y puede concentrarse en áreas bajas o espacios cerrados (como un automóvil o una habitación donde el hielo seco se sublima). El aire normal tiene un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y solo un 0,035% de dióxido de carbono. Si la concentración de dióxido de carbono en el aire supera el 5%, el dióxido de carbono puede volverse tóxico. Asegúrese de ventilar cualquier área que contenga hielo seco y no lo transporte en un vehículo cerrado para evitar grandes cantidades de acumulación de CO2.

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