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一、定義與物理特性

• 定義：干冰是二氧化碳（CO?）在低溫下凝結形成的固態物質，常壓下熔點為 - 78.5℃，直接由固態升華成氣態，不經過液態過程，升華時吸收大量熱量。
• 物理性質：
  • 外觀：白色雪狀固體，質地較脆，易揮發。
  • 密度：約 1.56 g/cm3（-79℃時），比水重。
  • 升華特性：在常溫常壓下會快速升華，生成二氧化碳氣體，1 千克干冰升華可產生約 500 升二氧化碳。

二、制備方法

1. 壓縮冷卻法（工業常用）：
   • 將氣態二氧化碳壓縮至高壓（約 5.2 個大氣壓），同時冷卻至 - 56.6℃以下，使其凝結為固態干冰。
   • 工藝中通過分離液態和氣態二氧化碳，得到純度較高的干冰顆粒或塊狀產品。
2. 實驗室簡易制備：
   • 向裝有液態二氧化碳的容器中釋放壓力，液態二氧化碳因快速氣化吸熱，部分凝結成干冰（需注意安全，避免凍傷）。

三、核心應用場景

1. 冷鏈物流與食品保鮮

• 作用：利用干冰升華吸熱維持低溫環境，替代傳統冰袋。
• 應用案例：
  • 生鮮食品（如海鮮、疫苗、生物樣本）運輸中，干冰可使溫度保持在 - 20℃以下，延長保鮮期。
  • 冰淇淋、速凍食品的長途運輸，確保產品不融化。

2. 舞臺效果與影視制作

• 原理：干冰升華時吸收周圍熱量，使空氣中的水蒸氣凝結成小水滴，形成 “白霧” 效果。
• 應用場景：舞臺煙霧、影視劇中的仙境或云霧場景，如演唱會、話劇、電影

  效果

  等。

3. 工業清洗（干冰清洗技術）

• 優勢：干冰顆粒高速噴射到物體表面，通過低溫冷凍使污垢收縮脫落，且升華后無殘留。
• 適用領域：
  • 汽車發動機、模具、管道內壁的油污、積碳清洗。
  • 電子設備（如電路板）的精密清洗，避免液體清洗導致的短路風險。

4. 醫學與科研領域

• 醫學應用：
  • 皮膚科：利用干冰的低溫冷凍原理，治療疣、痣等淺表性皮膚病（冷凍療法）。
  • 保存生物樣本：如卵子、細胞株等，需在 - 196℃液氮環境中，干冰可作為臨時低溫載體。
• 科研用途：用于低溫實驗環境搭建，如化學反應用于控制反應溫度，物理實驗中研究材料的低溫特性。

5. 消防與滅火

• 原理：干冰升華產生的二氧化碳氣體密度大于空氣，能隔絕氧氣，壓制燃燒。
• 適用場景：撲滅油類、電器類火災（如滅火器中的 “二氧化碳滅火器”，部分填充干冰），但不適用于金屬火災（如鎂、鈉等）。

四、化學反應與注意事項

1. 與水的作用

• 干冰投入水中會快速升華，產生大量二氧化碳氣泡，使水呈弱酸性（CO? + H?O ? H?CO?），常用于制作碳酸飲料（工業上通過加壓溶解二氧化碳）。

2. 安全風險與操作規范

• 凍傷風險：直接接觸干冰會導致皮膚凍傷（因升華吸熱使溫度驟降），需佩戴隔熱手套操作。
• 窒息風險：干冰在密閉空間中升華會釋放大量二氧化碳，可能導致氧氣濃度降低，需保持通風（如車載運輸時需開窗）。
• 儲存要求：存放于通風的保溫容器（如泡沫箱）中，避免密封容器（防止氣體膨脹爆炸），且需標注 “低溫危險”。

五、與其他制冷劑的對比

六、延伸知識：干冰的環保屬性與爭議

• 環保優勢：干冰作為制冷劑不產生污染物，升華后為自然存在的二氧化碳，相比氟利昂等制冷劑更環保。
• 爭議點：工業制備干冰的二氧化碳多來自化石燃料燃燒或工業廢氣回收，若直接排放會加劇溫室效應，但回收利用可減少碳排放（如碳捕集與封存技術，CCUS）。