Trockeneis
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Als Trockeneis bezeichnet man gefrorenes Kohlenstoffdioxid (auch Kohlendioxid genannt, CO2), das dem Wassereis ähnlich sieht, aber wesentlich kälter ist und andere chemische Eigenschaften hat. Es ist im Sonnensystem weit verbreitet und stellt einen Grundstoff von Meteoriten und planetaren Vereisungsflächen dar. Auf der Erde kommt es nicht natürlich vor und muss hergestellt werden.
Trockeneis ist ein beliebtes Kühlmittel und lässt sich für verschiedene andere Zwecke einsetzen, darunter zur Erzeugung von CO2-Nebel.
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[Bearbeiten] Eigenschaften
Unter irdischen Druckverhältnissen hat Trockeneis höchstens -78,5 Grad Celsius. Die Dichte beträgt 1,56 g/cm3. Trockeneis ist farblos bzw. weiß und geruchlos. Atmet man die entstehenden Dämpfe durch die Nase ein, so „kribbelt“ es jedoch in der Nase, da sich bei Kontakt mit dem Wasser der Schleimhäute etwas Kohlensäure bildet.
Bei normalem Druck schmilzt Trockeneis nicht, sondern geht direkt in gasförmiges Kohlenstoffdioxid über (Sublimation).
Trockeneis wird hergestellt, indem Kohlenstoffdioxid zunächst unter Druck verflüssigt wird. Danach wird das flüssige Kohlenstoffdioxid sehr schnell entspannt. Dadurch verdunstet ein Teil des Kohlenstoffdioxids und kühlt den Rest durch Verdunstungskälte so weit ab, dass er gefriert und der so genannte Kohlensäureschnee entsteht. Dieser wird dann, je nach Anwendung, in die gewünschte Form gepresst.
Kleine Mengen Trockeneis können auch erzeugt werden, indem man aus einer CO2-Flasche das CO2 schnell entweichen lässt und üblicherweise in einem Stoffsäckchen auffängt. Die Gasflasche (z. B. eine volle WasserMaxx-Flasche aus dem Lebensmittelhandel) sollte man umdrehen, damit das flüssige CO2 nach unten entweicht. Der größte Teil davon verdampft sofort, durch die so entstehende Verdunstungskälte wird aber ein Teil des CO2 hinreichend gekühlt, um zu Trockeneis zu werden. (Dicke Handschuhe und auch sonst vollständige Bekleidung nicht vergessen! Etwas Geduld ist nötig, denn der ganze Stoffsack, in den man hineinbläst, muss sich erst einmal abkühlen.) – Eine genaue Anleitung findet sich bei den Links unten.
[Bearbeiten] Verwendung
- In der Lebensmittelindustrie wird Trockeneis zur Kühlung verwendet, oft in Form großer Blöcke
- Als feines Granulat kann Trockeneis zur Reinigung verwendet werden. Dabei werden die Körnchen mit hoher Geschwindigkeit auf die zu reinigende Fläche geblasen. Verschmutzungen (Fette, Trennmittel, Beschichtungen) werden durch die Kälte hart und spröde und platzen ab. Man unterscheidet hierbei das Trockeneisstrahlen und das CO2-Schneestrahlen
- In der Veranstaltungs- und Bühnentechnik werden Bodennebeleffekte oft durch Trockeneis erzeugt, auf das heißes Wasser gegossen wird. Siehe: Nebelmaschine
- Im Motorsport wird Trockeneis zur Kühlung der Motoren verwendet. Vor dem Rennen werden Ventilatoren mit Trockeneis montiert. Wenn das gefrorene Kohlenstoffdioxid in den Motorraum gelangt, ist das ungefährlich für die Maschine, da Trockeneis sublimiert
- In Kältemischungen zum Kühlen bis -90°C
- In Restaurants und Hotels zur Verlangsamung des Abschmelzens von Eisskulpturen
- In der Medizin zum Vereisen von Warzen
- Im Maschinenbau, z. B. beim Fügen von Hartmetallhülsen auf Stahlwellen, da der Stahl bei niedriger Temperatur stärker schrumpft als Hartmetall. Bei Raumtemperatur bildet sich eine Pressung der beiden Komponenten, die vorher bei z. B. 20°C festgelegt wird.
[Bearbeiten] Gefahren
Trockeneis ist im Vergleich zu anderen tieftemperaturigen Stoffen relativ ungefährlich zu handhaben, da es fest ist und nicht unkontrolliert irgendwo hinfließen kann. Zudem sublimiert es und bildet eine dünne schützende Gasschicht an seiner Oberfläche, die den direkten Kontakt zur Haut verhindert. Es kann aber bei unsachgemäßer Handhabung Unfälle verursachen. Beim Umgang mit Trockeneis werden Handschuhe und insbesondere beim Zerkleinern eine Schutzbrille dringend empfohlen. Bekommt Trockeneis dennoch über mehrere Sekunden einen festen Kontakt zur Haut, stoppt die Sublimierung und das Eis bleibt daran kleben. Um eine dauerhafte Schädigung der Haut und darunter liegender Gewebeschichten zu verhindern, muss es augenblicklich entfernt (abgerissen) werden, sonst kommt es zur so genannten Kälteverbrennung, bei der das Gewebe binnen Sekunden abstirbt. Eine solche Schädigung nimmt keine Rücksicht auf Gewebeschichten und breitet sich als Kegel nach innen bis auf die Muskeln aus. Dieser Vorgang wird bei der Behandlung von Warzen medizinisch genutzt, wobei die aufgebrachten Mengen jedoch so gering sind, dass lediglich die obersten Hautschichten absterben.
Bei der Aufbewahrung in geschlossenen Räumen verdrängt das entstehende Kohlenstoffdioxid aufgrund seiner höheren Dichte die Luft am Boden. In hohen Konzentrationen kann es erstickend wirken, Symptome sind Verlust der Bewegungsfähigkeit und des Bewussteins, die Person bemerkt dabei das Ersticken nicht. In geschlossenen Behältern kann sich ein gefährlicher Gasdruck aufbauen (siehe Filme bei den Weblinks).
Trockeneis darf nicht zur Kühlung von Getränken verwendet werden, die dabei Nebel abgeben und dampfen. In Deutschland hergestelltes Trockeneis enthält gesundheitsschädliche Stabilisatoren und Hilfsstoffe, die in den Getränken zurück bleiben. Versehentliches Verschlucken von Trockeneis ist lebensgefährlich.
[Bearbeiten] Weblinks
- Versuche mit Trockeneis
- PDF Sicherheitsdatenblatt Deutsch (Air Liquide)
- PDF Sicherheitsdatenblatt Deutsch (Linde Gas)
Filme auf Video-Portalen
