Kas ir sausais ledus?

Sausais ledus ir sasaldēts oglekļa dioksīds, tas pats, ko dzīvnieki izelpo un augiem ir nepieciešams, lai veiktu fotosintēzi. Tā zemās temperatūras (-109.3 °C) temperatūras dēļ sausais ledus ir noderīgs kā dzesēšanas šķidrums. Tas ir arī salīdzinoši vienkārši pagatavojams.

Zinātniekiem dažreiz ir nepieciešams tikai neliels daudzums sausā ledus. To var panākt, vienkārši atverot šķidrā oglekļa dioksīda tvertnes vārstu un uzliekot auduma maisiņu virs izplūdes sprauslas. Gāzveida oglekļa dioksīda un sausā ledus maisījums rodas, kad daļa izplūstošās gāzes kondensējas uz auduma. Šī pieeja ir visvienkāršākais veids, kā ražot nelielu daudzumu sausā ledus izmantošanai laboratorijā.

Lai ražotu lielākus daudzumus, ir nepieciešama iztvaikošanas dzesēšana. Pirmkārt, sašķidrināto oglekļa dioksīdu iegūst, saspiežot oglekļa dioksīda gāzi. Tā kā vielas temperatūra paaugstinās, kad to saspiež, gāze ir jāatdzesē visā saspiešanas procesā, lai veicinātu šķidruma veidošanos. Ja gāze traukā ir aptuveni istabas temperatūrā, sašķidrināšana sāk notikt, kad spiediens ir aptuveni 870 mārciņas uz kvadrātcollu (ppsi) jeb aptuveni 6,000 kilopaskālu.

Nākamais solis ir diezgan vienkāršs. Jebkurā konkrētajā matērijas daļā būs noteiktas molekulas, kas pārvietojas ļoti ātri, un dažas kustēsies daudz lēnāk. To vidējo ātrumu mēs saucam par temperatūru. Ja šķidrā slāpekļa traukam ļauj daļēji iztvaikot, enerģiskākas molekulas izplūst, izraisot molekulu vidējā impulsa samazināšanos maisījumā un līdz ar to arī tā temperatūras pazemināšanos. Pēc pietiekama siltuma iztvaikošanas šķidruma temperatūra nokrītas zem sasalšanas, notiek fāzu pāreja, un mums paliek cietais oglekļa dioksīds – sausais ledus.

Sausais ledus parasti tiek uzglabāts izolētos traukos. Saskaroties ar gaisu, tas uzreiz sāk izdalīt ogļskābās gāzes gāzi, jo temperatūras starpība starp ledu un vidi ir pietiekami liela, ka tā pārsvarā izlaiž šķidro fāzi un vienkārši pārvēršas gāzē. Daļa oglekļa dioksīda tiek pārvērsta tvaikos, kas rada miglas izskatu. Šo vielu visu laiku izmanto, lai radītu mākslīgo miglu priekšnesumiem. To var izmantot arī kopā ar lāzera gaismas šoviem, izkliedējot gaismu tā, lai to varētu viegli redzēt.