Kältemischung

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Als Kältemischung werden Mischungen von Stoffen bezeichnet, die zum Entziehen von Wärme verwendet werden.

Die Wirkung der Kältemischung nutzt drei Effekte:

Im Unterschied zu Kältemitteln sind die meisten Kältemischungen in getrennter Form ohne Druckbehälter lagerbar. Daher werden Kältemischungen häufig dann verwendet, wenn ohne Kältemaschine mit einfachen Mitteln tiefe Temperaturen erzeugt und kurzzeitig gehalten werden sollen (z. B. im Labor).

Als Kältemittel und Verfahren zur mechanischen Herstellung von Kälte noch unbekannt waren, vor 1860 also, verwendete man Kältemischungen, um Kälte künstlich herzustellen.[1]

Arten von Kältemischungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zusammensetzung Min. Temperatur (°C)[2]
100 g Wasser + 100 g Eis 0
100 g Wasser + 75 g NaNO3 −5,3
100 g Wasser + 140 g KI −12
100 g Wasser + 133 g NH4SCN −18
100 g Eis + 33 g NaCl −21
100 g Eis + 143 g CaCl2 · 6 H2O −50
Ethanol + CO2 (fest) −72
Diethylether + CO2 (fest) −77
Aceton + N2 (flüssig) −94

mit Salzen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kältemischungen von Salzen mit Wasser nutzen zur Kühlung die endothermen Wärmeeffekte beim Lösen von Substanzen. Die Temperaturänderung beim Lösen ergibt sich dabei als Summe der Energie, die zum Auflösen des Ionengitters der Salze nötig ist, und der Hydratisierungsenergie, die beim Lösen frei wird: wenn die Gitterenergie größer ist als die Hydratisierungsenergie, entzieht die Mischung die insgesamt fehlende Energie der Umgebung, die Lösung kühlt sich ab. Kältemischungen von Salzen in Wasser können Temperaturen bis zu −16 °C erreichen.

Bessere Ergebnisse (bis zu −40 °C) werden bei Kältemischungen von Wassereis mit Salzen erreicht. Durch das Mischen mit Eis addiert sich nämlich zum endothermen Lösen des Salzes im Schmelzwasser die Abkühlung durch das vorhergehende Schmelzen des Eises.

Siehe auch Sole (Kältetechnik).

mit Trockeneis[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Trockeneis (d.h. gefrorenes CO2) sublimiert und entzieht die nötige Sublimationswärme der Lösung, sodass sich die Kältemischung abkühlt. Kältemischungen mit Trockeneis können Temperaturen bis zu −78 °C erreichen, der Sublimationstemperatur des Trockeneises: in Ethanol bis −72 °C, in Diethylether bis −77 °C und in Chloroform bis −77 °C.[2]

mit flüssigem Stickstoff[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kältemischungen mit flüssigem Stickstoff (N2) können theoretisch Temperaturen von −196 °C erreichen, dem Siedepunkt des flüssigen Stickstoffs. Die praktisch erreichbare Temperatur hängt vom Schmelzpunkt des verwendeten Lösungsmittels ab: sobald dieses gefriert, ist die mögliche Endtemperatur erreicht. Durch Nachfüllen von flüssigem Stickstoff kann die Temperatur konstant gehalten werden.[2]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Heinz G. O. Becker, Werner Berger und Günter Domschke: Organikum. 22. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 978-3-527-31148-4. S. 16

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Ferdinand Fischer: Über die Herstellung von Eis. In: Polytechnisches Journal. 224, 1877, S. 165–174.
  2. a b c Eintrag zu Kältemischungen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 15. Januar 2015.