น้ำแข็งแห้ง

น้ำแข็งแห้ง (อังกฤษ: dry ice บ้างใช้ว่า cardice) เป็นคาร์บอนไดออกไซด์รูปของแข็ง ใช้เป็นสารหล่อเย็นเป็นหลัก ประโยชน์มีทั้งอุณหภูมิต่ำกว่าน้ำแข็งธรรมดาและไม่เหลือสิ่งตกค้าง (นอกเหนือจากน้ำค้างแข็งเล็กน้อยจากความชื้นในบรรยากาศ) มีประโยชน์ในการรักษาอาหารแช่แข็งในที่ซึ่งไม่มีการทำความเย็น

น้ำแข็งระเบิดที่ 194.65 K (−78.5 °C; −109.3 °F) ณ ความดันบรรยากาศที่ผิวโลก ความเย็นมากนี้ทำให้น้ำแข็งแห้งมีอันตรายในการจัดการหากไม่มีการป้องกันจากโรคความเย็นกัด แม้โดยทั่วไปไม่มีพิษไม่มีภัย แต่การสูดแก๊สนี้เข้าไปสามารถก่อให้เกิดภาวะเลือดมีคาร์บอนไดออกไซด์มากเนื่องจากการสะสมในที่อับได้

ประวัติ

เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าน้ำแข็งแห้งถูกค้นพบครั้งแรกในปี ค.ศ. 1835 โดยนักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส อาดรีอ็อง-ฌ็อง-เปียร์ ทิโลรีเยร์ (Adrien-Jean-Pierre Thilorier; ค.ศ. 1790–1844) ในการทดลองของเขา เขาพบว่าเมื่อเปิดฝาถังขนาดใหญ่ที่มีคาร์บอนไดออกไซด์เหลว คาร์บอนไดออกไซด์เหลวส่วนมากจะระเหยไปอย่างรวดเร็ว ทำให้เหลือเพียงน้ำแข็งแห้งเท่านั้น ในปี ค.ศ. 1924 ทอมัส บี. สเลต (Thomas B. Slate) ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรน้ำแข็งแห้งในสหรัฐอเมริกาเพื่อขายในเชิงพาณิชย์ ทำให้เขากลายเป็นคนแรกที่ทำให้น้ำแข็งแห้งประสบความสำเร็จในฐานะอุตสาหกรรมหลังจากนั้น ในปี ค.ศ. 1925 คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของแข็งนี้ได้ถูกบริษัทดรายไอซ์คอร์ปอเรชันออฟอเมริกา (DryIce Corporation of America) ตั้งชื่อการค้าว่า "ดรายไอซ์" (dry ice) ซึ่งกลายมาเป็นชื่อเรียกสามัญตั้งแต่นั้นมา และได้วางจำหน่ายน้ำแข็งแห้งในเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรก

การผลิต

น้ำแข็งแห้งนั้นสามารถผลิตได้อย่างง่ายดาย โดยในขั้นตอนแรกของการผลิตนั้นจะผลิตแก๊สที่มีความอิ่มตัวของคาร์บอนไดออกไซด์สูงก่อน ซึ่งแก๊สดังกล่าวเป็นผลพลอยได้ที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ ได้ เช่น การผลิตแอมโมเนียจากไนโตรเจนและแก๊สธรรมชาติ การกลั่นน้ำมัน หรือการหมักเชิงอุตสาหกรรม จากนั้นนำแก๊สดังกล่าวไปเพิ่มความดันและแช่เย็นจนกลายเป็นของเหลว แล้วจึงค่อยลดความดันลง ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เหลวบางส่วนระเหย ส่งผลให้อุณหภูมิของคาร์บอนไดออกไซด์เหลวที่เหลือลดลงอย่างรวดเร็ว เมื่อได้รับความเย็นมากก็ส่งผลให้คาร์บอนไดออกไซด์เหลวดังกล่าวเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็งคล้ายหิมะ สุดท้ายสารดังกล่าวก็ถูกบีบอัดให้กลายเป็นก้อนขนาดเล็ก

การนำไปใช้

เชิงพาณิชย์

ส่วนมากนำไปใช้ในการถนอมอาหาร ซึ่งอาศัยหลักการของการทำความเย็นแบบไม่เป็นวัฏจักร และใช้ในการบรรจุสินค้าที่ต้องเก็บในที่เย็น เช่น ไอศกรีม ฯลฯ โดยไม่ต้องแช่ในตู้เย็น นอกจากนี้ยังสามารถใช้รักษาโรคหูดได้ ซึ่งที่จริงแล้วการรักษาโรคหูดนั้นนิยมใช้ไนโตรเจนเหลวมากกว่าซึ่งมีความเย็นและนำมาใช้รักษาได้ดีกว่า รวมทั้งยังจัดเก็บได้ง่ายกว่าอีกด้วย และยังสามารถนำมาใช้เป็นเหยื่อเพื่อดักจับยุงและแมลงต่าง ๆ ได้ด้วย

เมื่อนำนำแข็งแห้งจุ่มลงในน้ำจะเกิดการระเหิดและจมลงต่ำ รวมทั้งเกิดหมอกควันกลุ่มใหญ่ขึ้นด้วย ซึ่งหลักการนี้ได้ถูกนำไปใช้ในเครื่องพ่นไอน้ำในโรงภาพยนตร์ ไนต์คลับ ฯลฯ เพื่อเพิ่มอรรถรสด้านความบันเทิงด้วย

เชิงอุตสาหกรรม

สามารถนำมาใช้เพื่อแยกชิ้นส่วนของยางรถยนต์ซึ่งทำจากแอสฟัลต์ หรือวัสดุกันเสียงในรถยนต์ออกเป็นชั้น ๆ ได้เพื่อให้ง่ายต่อการซ่อมแซม

เชิงวิทยาศาสตร์

ในห้องปฏิบัติการ สารละลายน้ำแข็งแห้งในตัวทำละลายอินทรีย์เป็นส่วนผสมสำหรับแช่แข็งที่มีประโยชน์ต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีในที่เย็นและสำหรับกลั่นตัวทำละลายในเครื่องระเหยแบบหมุน

ระเบิดน้ำแข็งแห้ง

ระเบิดน้ำแข็งแห้ง (dry ice bomb) เป็นอุปกรณ์คล้ายบอลลูนที่ใช้น้ำแข็งแห้งในภาชนะที่ปิดมิดชิด เช่น ขวดพลาสติก โดยมักเติมน้ำลงไปเพื่อเร่งให้น้ำแข็งแห้งเกิดการระเหิด เมื่อน้ำแข็งแห้งเกิดการระเหิด ความดันก็จะเพิ่มขึ้น ทำให้ขวดพลาสติกระเบิดและเกิดเสียงดังซึ่งป้องกันได้โดยเปลี่ยนฝาเกลียวด้วยจุกยางเพื่อให้เกิดจรวดน้ำแทน

อ้างอิง

1. Thilorier (1835). "Solidification de l'Acide carbonique". Comptes Rendus (ภาษาฝรั่งเศส). 1: 194–196. See also: "Solidification of carbonic acid," The London and Edinburgh Philosophical Magazine, 8 : 446–447 (1836).
2. Note:
   • The Bulletin des Lois du Royaume de France (Bulletin of the laws of the kingdom of France), 9th series, part ii, no. 92, page 74 (February 1832) lists: "24° M. Thilorier (Adrien-Jean-Pierre) employé à l'administration des postes, demeurant à Paris, place Vendôme, n^o 21, auquel il a été délivré le 16 mai dernier, le certificat de sa demande d'un brevet d'invention de dix ans pour le perfectionnement d'une machine à comprimer le gaz; …" (24th Mr. Thilorier (Adrien-Jean-Pierre) employed at the Post Office, residing in Paris, Place Vendôme, no. 21, where was delivered May 16th last, the certificate, by his request, for a patent of invention for ten years for the improvement of a machine to compress gas; … )
   • In a patent (no. 2896) which was filed on May 16, 1831 and which was published in 1836, Adrien-Jean-Pierre Thilorier, an employee of the French "Administration des postes" (i.e., Post Office) in Paris is identified explicitly as the inventor of a machine for compressing gases which in 1829 won the French Academy of Sciences' Montyon prize for mechanics. The patent describes the machine and its performance in detail. See: (French Ministry of Commerce), "Pour le perfectionnement d'une machine à comprimer le gaz, …" (For the improvement of a machine to compress gas, …), Description des Machines et Procédés consignés dans les brevets d'invention, 30 : 251–267 (1836).
3. Killeffer, D.H. (October 1930). "The Growing Industry-Dry-Ice". Industrial & Engineering Chemistry. 22 (10): 1087. doi:10.1021/ie50250a022.
4. The Trade-mark Reporter. United States Trademark Association. 1930. ISBN 978-1-59888-091-5.
5. . Continental Carbonic Products, Inc. คลังข้อมูลเก่า เก็บจาก แหล่งเดิม เมื่อ 2009-07-27. สืบค้นเมื่อ 2009-07-26.
6. "Carbon Dioxide (CO₂) Properties, Uses, Applications: CO₂ Gas and Liquid Carbon Dioxide". Universal Industrial Gases, Inc. สืบค้นเมื่อ 2009-07-26.
7. Good plant design and operation for onshore carbon capture installations and onshore pipelines มิถุนายน 24, 2012 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน. The Energy Institute. London. September 2010. p. 10
8. "How does dry ice work?". HowStuffWorks. April 2000. สืบค้นเมื่อ 2009-07-26.
9. Yaws 2001, p. 125
10. Lyell A. (1966). "Management of warts". British Medical Journal. 2 (5529): 1576–9. doi:10.1136/bmj.2.5529.1576. PMC 1944935. PMID 5926267.
11. Goroll & Mulley 2009, p. 1317
12. Reisen WK, Boyce K, Cummings RC, Delgado O, Gutierrez A, Meyer RP, Scott TW (1999). "Comparative effectiveness of three adult mosquito sampling methods in habitats representative of four different biomes of California". J Am Mosq Control Assoc. 15 (1): 24–31. PMID 10342265.
13. Horrell, Bill (February 1961). "Dry ice pops off Asphalt Tile". Popular Mechanics. 115 (2): 169.
14. Mundis, Warren J. (July 1960). "Dry Ice as a Plumbing Aid". Popular Science. 177 (1): 159.
15. Housecroft 2001, p. 410