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这种现象被化学家们称为冰点降低(同样,溶液的沸点也比纯溶剂高,在这种情况下我们称其为沸点升高)。
当盐被加到冰(或雪)里时,我们会发现同时存在3种不同的物质(化学家称它们为相):固体冰、固体盐以及盐融化在原有的少量水里面形成的氯化钠溶液。
这3种相的共存决定了不平衡、不稳定的局面。
然后冰逐渐融化,形成的水会进一步溶解盐。
冰的融化过程会从外界环境中吸收热量,这样就会使物质温度逐渐降低(这就解释了为什么要用冰和盐的混合物来降低温度制作冰激凌)。
最后会达到以氯化钠溶液为代表的单相组成的平衡状态。
最终的温度会下降,但冰层却已经完全消失了,而这正是我们想要达到的目的。
温度下降多少取决于盐的添加量。
如果使用普通食盐(氯化钠),则可达到的最低温度是-21.3℃,这个值称为共晶温度(eutectictemperature)。
一般情况下,如果将两种纯物质混合,得到的混合物的熔点会比两种纯物质的熔点低。
这种特殊的混合物具有最低熔化温度,被称为低共熔物(eutecticmixture)。
在加入氯化钠的情况下,得到的低共熔物是质量浓度约为23%的氯化钠溶液。
我们一般使用普通的氯化钠来清除道路上的冰,也可以使用氯化钙。
通常我们还会将这两种盐与沙子或碎石混合,以增加地面的摩擦力,为车辆轮胎提供良好的附着力。
● 制冷板
低共熔物也应用于低共熔片(eutecticplate)。
这是一种含有低共熔溶液的金属板,溶液可以被内部冷却盘管冷冻。
冻结后的溶液马上就会从外部吸收热量,从而保证放置环境(如集装箱、冷冻食品运输车等)的制冷效果。
普通的制冷板(Piastrerefrigeranti),又称冰晶盒(siberino),也是采用同样的原理,将它放在冷冻室中冻结,然后用于保温袋和便携式冰箱的制冷。
● 汽车:汽油、碳氢化合物、内燃机
一路上想着盐、冰和共晶这些知识,不知不觉中你已经来到了车库。
你上了车,然后插上钥匙,启动车子去上班。
你可能觉得奇怪,但确实这次你又开启了一个化学反应。
这个反应是发生在汽车气缸中的碳氢化合物的燃烧(或氧化)。
碳氢化合物是由碳和氢组成的化合物,因为它们只由两种元素组成,所以化学家称它们为二元化合物(Binarypound)。
众所周知,碳氢化合物是当前社会重要的能源来源(也是生成无数其他化合物的基本)。
根据其分子结构,碳氢化合物可分为不同的类别。
分子以开链形式存在的称为脂肪族化合物(aliphatipound)。
而在具有闭合(环状)链的碳氢化合物中,有脂环族化合物(alipounds)和芳香族化合物(aromatipounds)[或芳香烃(aromatichydro)]。
脂环族化合物尽管具有闭合碳链,但它有着与脂肪族相似的化学键。
芳香族具有特殊的电子结构,赋予了它们特殊的性质(取名为“芳香族”
,是因为许多这类化合物具有芳香气味;但现在化学家们认为只要此类化合物满足特定电子结构,不管是否有香味,都叫芳香族化合物)。
脂肪族包含烷烃(alkane)、烯烃(alkene)和炔烃(alkyne),烷烃中的碳原子之间只有单键(只由一对电子构成),烯烃含有碳碳双键(2对电子),炔烃含有碳碳三键(3对电子)。
汽车使用的汽油主要是由碳原子数为5~9个的烷烃和烯烃的混合物组成,但也存在芳香烃和其他化合物(见下文)。
在我们的汽车发动机中,汽油在化油器中被雾化并与空气混合。
空气与汽油的混合物进入气缸后被活塞压缩,在压缩冲程结束时,气缸顶端的火花塞产生的火花使混合物猛烈燃烧。
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