Охлаждение небольших объемов жидкости (пробирка) ниже -50 градусов.

[avto_god]

Доброе время суток и всех с наступающим!

У меня стоит задача проверять автоантифризы на температуру замерзания. Я представляю себе процесс так -- некая охлаждающая смесь, в ней пробирка с антифризом, с термометром. Антифриз охлаждается до -50 или ниже, затем самостоятельно нагревается при комнатной температуре. Когда он начинает таять, я фиксирую температуру.
Подскажите, может есть более технологичные способы? Точность нужна, думаю, +-2 градуса.
Кроме того, я не могу определится с охлаждающей смесью. Покупать жидкий азот или сухой лед нерационально -- объемы не те -- пару тестов в неделю. Из того, что я узнал, остаются смеси солей со льдом(снегом) и сухой лед из углекислоты со спиртом. Но по смесям не всё понятно. Шестиводный хлористый кальций по таблицам в пропорции снег/соль 2/3 со льдом должен давать -55. Но в ролике (по-моему единственном на всем youtube) про охлаждающие смеси, эта смесь дала всего -22. Может, нужен больший объем соли/снега? На одном форуме упоминался формиат калия 1.5-водный, дающий чуть не -60. Но более нигде про эту смесь я ничего не нашел. Кислоты возможно, но не хотелось бы -- нормальных условий для работы с ними нет, хранить нормально проблематично.
Есть какие-нибудь общеизвестные рецепты на такую температуру? Стоит ли вообще заморачиваться со солевыми смесями (они вроде недорогие), или огнетушитель + полотняный мешок = сухой лёд?

Из практической химии твердо знаю только, что не стоит в пробирке заливать марганцовку неизвестной жидкостью (предположительно конц. солянкой), после чего нагревать открытым пламенем в собственной квартире. Очень плохая примета.
Еще раз всех с наступающим!

[Arkadiy]

Батарея из элементов Пельте вас спасет

у меня есть холодильники -80, -40 и -20. Заказывайте, испытаем

Изменено 31 Декабря, 2023 в 22:07 пользователем Arkadiy

[chemister2010]

Изначальная идея не получится. Антифризы не замерзают как нормальные однокомпонентные вещества - они стеклуются, т.е. становятся все гуще и гуще без кристаллизации. Поэтому и точку плавления вы не найдете.

Определение нормальных температур плавления таких смесей требует медленного охлаждения в течение нескольких недель в присутствии катализатора кристаллизации (зародышей с той же кристаллической структурой). И то, район эвтектики чрезвычайно плохо исследован, так как результаты не воспроизводятся.

Изменено 1 Января, 2024 в 11:01 пользователем chemister2010

[Митя]

Вискозиметр в охлаждаемой камере...

[podlyinarod]

01.01.2024 в 14:43, Митя сказал:

Вискозиметр в охлаждаемой камере...

ИМХО, просто поворачивать на 90 градусов и фиксировать положение центра тяжести.

31.12.2023 в 19:52, avto_god сказал:

огнетушитель + полотняный мешок = сухой лёд?

Думаю, самое практичное. Интересно тем, что можно сделать легкую оболочку из PIR плиты с термометром сопротивления или термопарой, и это считай всё аппаратное обеспечение кроме баллона.

Изменено 1 Января, 2024 в 14:47 пользователем podlyinarod

[A.Schmidt]

В давние времена знакомые автомобилисты обращались ко мне иногда с просьбой определить температуру замерзания антифриза и жидкости для омывания  автостёкл. На госработе в моём распоряжении находилась высокооснащённая физико-химическая лаборатория, включающая в себя, в том числе, и жидкостный ультратермостат, охлаждающий до минус 60 градусов с дискретностью задания температуры 0,1 градуса. Из всех исследованных образцов (примерно числом 20) мне не попался не один «капризный». Температуры помутнения (выпадения твёрдой фазы) при охлаждении, и рассасывания выпавшей твёрдой фазы при росте температуры были чёткими безо всякого гистерезиса. Явлений переохлаждения начала кристаллизации и перегрева при растворении твёрдой фазы не наблюдалось. Не было и необходимости вносить кристаллизационную затравку, либо тереть стеклянной палочкой о стеклянную стенку пробирки для инициализации начала выпадения твёрдой фазы.

Из бюджетных вариантов способов охлаждения образцов для конкретной ситуации я бы остановился на варианте использование принципа охлаждения, реализованного в компрессионных холодильных контурах бытовых холодильников, морозильников, кондиционеров. Холод получают при кипении под пониженным давлением аммиака, хладона (фреона) подаваемого в испаритель в виде паро-жидкостной смеси через дросселирующее устройство.

Из хладагентов рекомендую легкодоступный и недорогой R410a (смесевой двухкомпонентный  азеотроп без температурного глайда), широко используемый в кондиционерах (у кондиционерщиков можно купить б/у неполный баллон).

 Устройство охладителя предельно простое: к выходному штуцеру баллона с хладоном подсоединяем в качестве дросселирующего устройства капиллярную трубку, переворачиваем баллон с ног на голову, открываем вентиль и на выходе капилляра получаем струйку паро-жидкостной смеси с температурой  -51,5 °C. (при атмосферном давлении). Параметры дросселирующей капиллярной трубки: длина 0,5-1,5 метра, внутренний диаметр 0,5-0,8 мм, при необходимости тарируем внешним обжимом. На входе капилляра желательно поставить фильтр из тонкой металлической сетки. Остальные детали конструкции додумаете сами.

[avto_god]

Большое спасибо за ответы, буду пробовать для начала морозить антифризы углекислым газом и может, азотом, буду посмотреть и много думать.
 

В 01.01.2024 в 13:57, chemister2010 сказал:

Антифризы не замерзают как нормальные однокомпонентные вещества - они стеклуются, т.е. становятся все гуще и гуще без кристаллизации.

Подскажите, пожалуйста, какой учебник или работу можно почитать по этой теме?
Будет ли теоретически антифриз замерзать быстрее при температуре существенно меньшей, чем предполагаемая температура плавления?
Если охлаждение будет проходить с перемешиванием, появятся ли кристаллы льда за небольшое время, и если появятся, то это будет как-нибудь связано с температурой плавления?