น้ำแข็งแห้ง (dry ice)

น้ำแข็งแห้งคืออะไร ทำมาจากอะไร ใช้ทำอะไร

น้ำแข็งแห้ง (dry ice) เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะของแข็ง เรียกอีกชื่อหนึ่งว่าคาร์บอนไดออกไซด์แข็ง หรือ solid carbon dioxide เตรียมได้จากการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านกระบวนการอัดและทำให้เย็นลง ภายใต้ความดันสูงกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์เหลว แล้วลดความดันลงอย่างรวดเร็วโดยการพ่นคาร์บอนไดออกไซด์เหลวสู่ความดัน บรรยากาศ ผลที่ได้คือเกล็ดน้ำแข็งคล้ายเกล็ดหิมะ แล้วจึงนำมาอัดเป็นรูปแบบและขนาดต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์ของการนำไปใช้ ซึ่งมีทั้งรูปแบบเป็นก้อน (block) ขนาดครึ่งถึง 15 กิโลกรัม เป็นแผ่น (slice) ขนาดตั้งแต่ครึ่งถึง 1 กิโลกรัมเป็นแท่ง (pellet) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มิลลิเมตร 9 มิลลิเมตร และ 15 มิลลิเมตร เป็นต้น

น้ำแข็งแห้งเหมือนหรือแตกต่างจากน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปอย่างไร

น้ำแข็งแห้งมีความคล้ายกับน้ำแข็งทั่วไปคือ เป็นของแข็ง ไม่มีสี และเป็นตัวที่ทำให้เกิดความเย็นได้แต่น้ำแข็งแห้งแตกต่างๆจากน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปคือ
1. อุณหภูมิ น้ำแข็งแห้งมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าน้ำแข็งธรรมดามาก ซึ่งเย็นจัดถึง -79 ในขณะที่น้ำแข็งธรรมดาทั่วไปมีอุณหภูมิประมาณ 0
2. การเปลี่ยนสถานะ เมื่อเอาน้ำแข็งแห้งและน้ำแข็งธรรมดามาวางไว้ที่อุณหภูมิห้อง
( ประมาณ 25- 30 ) พบว่าที่อุณหภูมิห้องน้ำแข็งจะระเหิดกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยที่ไม่มีการหลอมละลายเป็นของเหลว ในขณะที่น้ำแข็งธรรมดาทั่วไปจะละลายเป็นน้ำ ซึ่งก็คือเกิดหลอมกลายเป็นของเหลวนั่นเอง จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงเรียกว่า “ น้ำแข็งแห้ง “
3. ความเย็น น้ำแข็งแห้งจะให้ความเย็นมากกว่าน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปถึง 2 หรือ 3 เท่าเมื่อเทียบโดยน้ำหนักหรือปริมาตรที่เท่ากันกับน้ำแข็งธรรมดา

ประโยชน์ของน้ำแข็งแห้ง
จากคุณสมบัติของน้ำแข็งแห้งที่มีอุณหภูมิเย็นจัดถึง -79 และไม่เกิดการหลอมเหลวจึงทำให้มีการนำน้ำแข็งมาใช้ประโยชน์หลายๆด้าน โดยเฉพาะด้านอุตสาหกรรมที่ต้องการอุณหภูมิต่ำ เช่น

: ในอุตสาหกรรมอาหาร เป็นการถนอมอาหารในขั้นตอนการผลิตและการขนส่งตัวอย่างเช่น ใช้ในการแช่เข็งปลา หรือเนื้อสัตว์อื่นๆ ใช้ในการแช่แข็งไอศกรีม นม เบเกอรี่ ไส้กรอก ใช้ในการแช่แข็งผักและผลไม้ เพื่อให้มีความสดเป็นระยะเวลานานๆ หรือเพื่อยืดอายุสินค้า นอกจากนี้ยังใช้เพื่อการเก็บอาหารสำหรับเสิร์ฟบนเครื่องบินอีกด้วย ซึ่งน้ำแข็งแห้งจะรักษาความสดได้ดี และไม่มีการหลอมเหลวเป็นน้ำที่เปียกแฉะเหมือนน้ำแข็งทั่วไปด้วย
: ด้านการแพทย์ ใช้ในการรักษาสภาพของซากสัตว์ หรือศพของมนุษย์จากเหตุการณ์คลื่นยักษ์ภาคใต้ เพื่อช่วยให้ศพคงสภาพได้นานที่สุด หรือเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ต่าง ๆ
: ใช้ในการขนส่งเวชภัณฑ์ต่างๆเช่น ยา หรือสารเคมีบางชนิด
: ใช้ในอุตสาหกรรมด้านการทำความสะอาดเครื่องจักร แบบหล่อ หรือแม่พิมพ์
: ใช้ในการบดเย็นวัสดุเคราะห์ที่แตกยาก เนื่องจากที่อุณหภูมิต่ำมากๆจะทำให้วัสดุเกิดการแข็งและกรอบมากขึ้น ทำให้บดได้ง่ายขึ้น เหมาะสำหรับการจัดวัสดุสังเคราะห์
: ใช้ในการทำหมอก ควัน ในคอนเสิร์ตการถ่ายทำภาพยนตร์หรือการแสดงต่าง ๆ
: ใช้ผสมในเครื่องดื่มเพื่อให้เกิดฟองปุดและให้เกิดความเย็น
( ขั้นตอนเลี้ยงให้อ้วน แลขั้นโจมตีเมฆอุ่นด้วยสารเคมีสูตรเย็นจัดที่อุณหภูมิ -78 องศาเซส จะทำให้อุณภูมิของมวลอากาศใต้ฐานเมฆลดลง และความชื้นสัมพัทธ์สูงขึ้น จะยิ่งทำให้ฐานเมฆลดระดับลง ปริมาณฝนก็จะหนาแน่นขึ้น )
: นอกจากนี้ ตัวก๊าซ CO เองก็ใช้ในอุตสาหกรรมน้ำอัดลมและเครื่องดื่มอีกด้วย

Dry Ice vs. Liquid Nitrogen

เกร็ดนอกเรื่อง*** 
(คาร์บอนไดออกไซด์เหลว )
ประโยชน์อีกด้านหนึ่งของคาร์บอนไดออกไซด์ ( ที่ไม่ได้อยู่ในรุปของน้ำแข็งแห้งแล้ว ) ซึ่งมักจะไม่ค่อยได้ยินกันมากนักก็คือ สามารถนำไปใช้ในกระบวนการสกัดได้ เช่นการสกัดคาเฟอีนนอกจากเมล็ดกาแฟ เพื่อผลิตกาแฟไร้คาเฟอีน ซึ่งการสกัดนั้นไม่ได้ใช้น้ำแข็งแห้งโดย ตรง แต่เป็นการสกัดสารด้วยคาร์บอนไดออไซด์ที่อยู่ในรูปของ “ ของไหลยิ่งยวด “ หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า “ super fluid ซึ่งก็คือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เราเพิ่มความดันและอุณหภูมิจนถึง งจุดหนึ่งที่ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของก๊าซและเหลวไม่มีความแตกต่างกัน เราเรียกจุดดังกล่าวนี้ว่า จุดวิกฤติ ซึ่ง ณ จุดที่เหนือจุดวิกฤตินี้คาร์บอนไดออกไซด์จะเป็นของไหลยิ่งยวด นั้นคือ ไม่แสดงลักษณะที่เด่นชัดว่าเป็นก๊าซหรือของเหลว แต่จะมีลักษณะและสมบัติทางกายภาพผสมกันระหว่างสถานะก๊าซกับสถานะของเหลว เช่น ฟุ้งกระจายได้เหมือนก๊าซ แต่มีความหนาแน่นมากกว่าก๊าซทั่วไป และสามารถทำสารละลายอื่นได้เหมือนของเหลว จากสมบัติข้อนี้ จึงสามารถนำไปใช้ในสารสกัดต่างๆ ออกจากกันได้ โดยมันจะไปละลายสารที่เราต้องการสกัดออกมา ซึ่งถ้าเราใช้การสกัดคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟ ก็จะมีคาแฟอีนเป็นส่วนใหญ่ที่ละลายออกมาทำให้สมบัติอื่นๆเช่น สี กลิ่น หรือรสของกาแฟยังคงเดิม

Dry Ice Recipes - Cool Halloween Science

ถึงแม้น้ำแข็งแห้งจะมีประโยชน์นานัปการ หากการใช้โดยขาดความระมัดระวังหรือรู้เท่าไม่ถึงการณ์ก็อาจก่อให้เกิดโทษ ได้เช่นกัน ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นได้จากน้ำแข็งแห้ง ได้แก่ จากการสัมผัส หากจับต้องด้วยมือเปล่าหรือสัมผัสกับผิวหนังโดยตรงจะทำให้ผิวหนังไหม้จาก ความเย็นจัด (frost-bite) ได้ จากการระเบิดซึ่งเกิดจากการบรรจุน้ำแข็งแห้งในภาชนะปิดสนิทไม่มีช่องระบาย อากาศทำให้เกิดการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมา เมื่อถึงระดับหนึ่งจะเกิดแรงดันและระเบิดในที่สุด ดังนั้นในการขนส่งน้ำแข็งแห้งปริมาณมาก ๆ จะต้องเก็บในภาชนะบรรจุน้ำแข็งโดยเฉพาะที่มีช่องระบายอากาศ ซึ่งนอกจากจะเป็นการป้องกันการระเบิดแล้วยังช่วยลดอัตราการระเหิดของน้ำ แข็งได้ ผลกระทบอีกอย่างที่จะเกิดขึ้นได้ก็คือ การเก็บน้ำแข็งแห้งปริมาณมากในห้องแคบ ๆ หรือห้องเพดานต่ำที่การระบายอากาศไม่ดีพอ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมาจะแทนที่ออกซิเจนที่ทำให้ขาดอากาศหายใจ ได้ ดังนั้นห้องที่ใช้หรือเก็บรักษาน้ำแข็งแห้ง หรือห้องแสดงคอนเสิร์ตที่ต้องใช้น้ำแข็งแห้งในปริมาณมาก ๆ จึงควรที่จะจัดให้มีที่ระบายอากาศอย่างเพียงพอ โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าอากาศจึงควรที่จะจัดให้มีที่ระบาย อากาศอย่างเพียงพอ โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าอากาศจึงมักจะลอยอยู่ในระดับต่ำ ดังนั้นการระบายอากาศที่ดีจึงควรมีการระบายอากาศทางด้านล่าง
ที่มา:เอกสารอ้างอิง
1. http://www.occc.com/abc/dry-ice.html
2. http://www.dryiceint.co.za/details.html
เรียบเรียงข้อมูลเพิ่มเติม menmen