Provocarea cu amestecul rece De ce gheața și sarea doare atât de rău pe piele Cutia lui Keinstein
Acum cinci ani, „provocarea cu gheață și sare” despre un amestec uimitor de rece a făcut rundă pe Youtube pentru prima dată: Youtuberii presară sare de masă pe pielea goală și apoi adaugă cuburi de gheață. În mod evident, totul devine foarte rece - și provocarea este să înduri frigul suficient de mult.
În urmă cu un an, această idee nebună a făcut din nou valuri în mass-media:
Pentru că această provocare este periculoasă!
Țesutul corpului este rănit de frig la fel de mult ca și de căldură: gheața și sarea împreună devin atât de reci, încât poate rezulta așa-numitul ars până la gradul al doilea sau al treilea.!
Un cititor întreabă pe bună dreptate: De ce gheața și sarea împreună rănesc atât de mult pe piele?
Răspunsul este: Pentru că amestecul se răcește foarte tare! Dacă gheața și sarea de masă sunt amestecate în părți egale, temperatura amestecului poate scădea de la punctul de topire al apei pure la 0 ° C până la -17 ° C, chiar și într-un mediu mai cald!
De ce gheața cu sare devine deosebit de rece
De fapt, în fizică nu există „frig”. Ceea ce percepem ca frig este rezultatul lipsei de căldură - adică a energiei reduse. Deci, când ceva se răcește, energia este retrasă din ea. Și conform legilor termodinamicii, această energie nu trebuie să dispară pur și simplu.
Nici nu: Într-un amestec de gheață și sare de masă, mai multe fenomene care folosesc căldura în scopurile lor joacă împreună:
Topirea căldurii: Topirea necesită energie!
Experimentul pe care l-am postat aici vinerea trecută a arătat: Chiar și procesul de topire ca atare necesită energie, numită „căldură de fuziune” în acest context, care este extrasă din substanța de topire și din împrejurimile sale sub formă de căldură: temperatura la Suprafața gheții care se topește se reglează la 0 ° C și nu crește nici măcar într-un mediu mai cald.
Nici nu mai scade: în timp ce la punctul de topire, cunoscut și sub numele de punctul de îngheț, particulele de apă din rețeaua solidă de gheață devin mobile, adică lichide, alte particule mobile de apă sunt rearanjate în rețea, adică devin solide. Și în acest proces, se eliberează căldura de fuziune corespunzătoare.
Gheața și apa sunt în echilibru, așa cum descrie Le Châtelier la aeroport!
De îndată ce acest echilibru a fost stabilit, la fel de multă căldură de fuziune este eliberată pe măsură ce este absorbită: temperatura substanțelor implicate nu se schimbă.
Dacă căldura provine din mediul înconjurător în acest sistem, echilibrul se îndepărtează din partea laterală cu căldura și astfel către apă lichidă: gheața se topește.
Depresia punctului de îngheț: moleculele de apă nu sunt capabile de multitasking!
Punctul de îngheț al unei soluții saline în apă este mai mic decât punctul de îngheț al apei pure. Se aplică următoarele: cu cât concentrația soluției este mai mare (adică cu cât este amestecată mai multă sare cu apă), cu atât este mai scăzut punctul său de îngheț. Chimiștii și fizicienii numesc acest efect „scăderea punctului de îngheț”.
Dizolvarea sării de masă, adică a clorurii de sodiu, în apă înseamnă că ionii de sodiu și clorură se amestecă individual cu moleculele de apă. Fiecare ion este învelit de un anumit număr de molecule de apă (chimiștii spun „hidratat”). Aceste molecule de apă, care sunt „ocupate” cu ioni învelitori, nu mai sunt disponibile pentru congelare - adică conversia apei lichide în gheață, de la dreapta la stânga în ecuația de mai sus.
Conform legii lui Le Châtelier, echilibrul se deplasează spre apă lichidă pentru a compensa „pierderea” apei lichide: acum se topește mai multă gheață decât se solidifică. În acest fel, se consumă mai multă căldură decât se eliberează: temperatura scade - până la atingerea unui nou echilibru.
Acest lucru se întâmplă atunci când temperatura amestecului a atins punctul de îngheț al gheții de apă sărată. Abia atunci apa și ionii înveliți se pot solidifica într-un amestec solid de substanțe - în prealabil, chiar și apa sărată, dacă este cazul, formează doar gheață de apă pură.
Ceea ce face frigul periculos pentru noi?
Reacțiile biochimice care au loc în celulele și țesuturile noastre sunt proiectate să aibă loc la aproximativ 37 ° C - în pielea noastră chiar și cu câteva grade mai jos - și să se joace împreună optim. Dacă temperatura dintr-un țesut corporal scade sub aceasta, inițial reacțiile metabolice încetinesc. Acest lucru nu este prea tragic - atâta timp cât structurile moleculare complexe, proiectate și pentru 37 ° C, din care suntem fabricați, nu sunt afectate de răcire.
De îndată ce se întâmplă acest lucru, metabolismul celulelor afectate se stinge cel mai târziu când se apropie de temperatura de funcționare (adică atunci când țesutul devine din nou cald). De la un anumit grad de tulburare moleculară, astfel de celule își provoacă autodistrugerea și se sinucid înainte ca disfuncția lor să poată provoca daune mari vecinilor (biologii moleculari numesc această moarte celulară programată „apoptoză”).
Cu toate acestea, dacă celulele deteriorate nu au timp sau energie pentru a trece prin autodistrugere controlată - de exemplu pentru că se răcesc sau se încălzesc prea repede sau sunt altfel deteriorate drastic, apare un GAU celular („cel mai mare accident de presupus”).: Celulele sunt distruse într-o manieră necontrolată și, pe lângă substanțele de semnal de alarmă (un „strigăt de ajutor” molecular), substanțele din interiorul celulei care pot fi periculoase pentru celulele vecine trec prin pereții celulari distruși. Noi percepem acest lucru ca o reacție inflamatorie, înroșirea, umflarea, durerea și - dacă secțiunile de țesuturi mari sunt vizibil afectate - ca răni urâte - resturi de celule - (biologii moleculari numesc această moarte necontrolată „necroză”).
Deoarece nu sunt posibile reacții biochimice ordonate și nici un aport de sânge și astfel oxigen în resturile celulare necontrolate, „necrotice”, adică Nu vindecați țesutul care a intrat într-un „GAU”. La fel, apărarea imună nu funcționează în astfel de zone tisulare, astfel încât țesutul necrotic poate fi ușor infectat de bacterii sau de alți oaspeți neplăcuti.
Practic nu face nicio diferență dacă GAU celular rezultă din căldură extremă sau frig extrem: arsurile reci și arsurile calde nu diferă semnificativ în ceea ce privește consecințele lor. Apariția țesutului distrus ireversibil de căldură sau frig corespunde astfel unei arsuri de gradul III. Și, conform unora dintre imaginile pe care le-am văzut pe YouTube, arsurile reci de gradul doi până la al treilea cu un amestec rece care rămâne pe piele prea mult timp par a fi fezabile fără probleme!
De ce dureau lucrurile reci
Corpul uman se protejează atât de arsurile reci, cât și de cele fierbinți: pielea este echipată cu receptori de durere care declanșează alarme dureroase în caz de căldură sau frig și ne asigură că ne îndepărtăm reflex de sursa de căldură sau frig înainte se ajunge la cel mai rău.
De obicei oricum. Oricine ia parte la „provocarea cu gheață și sare” încearcă să suprime exact acest reflex protector. Cu cât sunteți mai „de succes”, cu atât sunt mai periculoase rănile care pot rezulta din aceasta!
Prin urmare, vă recomand cu tărie să nu copiați!
Cum poți experimenta în continuare cu scăderea punctului de îngheț
În loc să aplicați un amestec de gheață și sare de masă pe piele, puteți amesteca la fel de ușor cuburi de gheață sau zăpadă și sare într-un recipient (de preferință din plastic sau oțel inoxidabil - sticla și ceramica se pot rupe cu schimbări rapide de temperatură!) Și Măsurați scăderea temperaturii cu un termometru.
Vă puteți organiza propria provocare imediat: cine va atinge cea mai scăzută temperatură cu amestecul de sare pe masă de gheață?
Dacă doriți cu adevărat să simțiți cât de rece se amestecă, scoateți degetele de îndată ce vă simțiți inconfortabil (acesta este de obicei cazul în câteva secunde)!
Apropo, chimiștilor le place să folosească astfel de „amestecuri reci” de gheață și sare de masă în laborator pentru a răci eficient vasele de reacție fără dispozitive electronice complexe (în afară de aparatul de cuburi de gheață sau congelator): În acest fel, reacțiile care eliberează multă energie pot fi ținute sub control sau gazoase. Substanțele din vas sunt lichefiate.
Ați intrat deja în contact cu „provocarea cu sarea de gheață” sau chiar ați luat parte la ea? Sau ați folosit deja un amestec rece pentru răcire?