¿Por qué tenemos quemaduras frías cuando usamos un extintor de dióxido de carbono?

1. La mayoría de los gases se enfrían cuando se expanden.
2. Toda la literatura que encuentro sobre extintores de CO2 dice que es un gas comprimido, pero considere el diagrama de fase:
Dice que el CO2 se convierte en líquido a temperatura ambiente (293K) si la presión es superior a aproximadamente 40 atmósferas. Creo que los extintores de CO2 están presurizados a 174 atmósferas. Además, cuando recoges uno, puedes sentir el líquido chapoteando. Cuando los líquidos se evaporan, absorben calor (piense en la evaporación del agua … aunque el calor de vaporización del CO2 es de solo 151J / g a temperatura ambiente, mucho menos que el agua).

Entonces … esa es la forma larga de decir que todas las demás respuestas son correctas: el CO2 de un extintor de incendios sale muy frío, lo suficientemente frío como para formar hielo seco y provocar quemaduras frías.

EDITAR: Gracias a David Talaga por la corrección.

Recuerde que la energía total de un gas está fijada por la temperatura, incluso cuando cambian las otras propiedades. Como el gas se enfría, sabemos que la energía total en el gas debe haber disminuido.

Pero cuando Joule hizo su experimento clásico de 1843 sobre expansión libre al colocar dos bombillas conectadas por un grifo, una que contenía gas y la otra evacuada, en un calorímero, no hubo cambio de temperatura, y no fue posible trabajar en el medio ambiente, y no hubo calor. fue intercambiado. Entonces, la energía del gas no cambia por este proceso.

De hecho, sabemos que la expansión libre es impulsada por la entropía de la mezcla, un problema de probabilidad, que de todos modos es independiente de la temperatura o la presión.

Entonces debe haber alguna otra explicación. Cualquier buen químico o físico sabe que la no idealidad altera las leyes de los gases. La interacción entre las moléculas no puede ser ignorada y enfriará un gas ligeramente en la expansión. Un cambio de estado más extremo definitivamente requerirá energía.

Y esta es la respuesta, aunque el CO2 sublima en STP se licúa bajo presión, y la evaporación de líquido es un proceso de enfriamiento. (De hecho, esta es la base del ciclo de refrigeración). Cuanto más gas se libera, más frío se vuelve el CO2 líquido, y por lo tanto, más frío será el gas liberado. Los cilindros de CO2 que contienen CO2 líquido a presión liberarán gas frío porque está enfriando el líquido cuando lo vaporiza.

Los extintores químicos no lo harán.

Revertir el proceso es una historia diferente. La idea de no poder volver a poner un gas en la botella conduce a una prueba de que incluso existe un parámetro que se relaciona con todos los tipos de energía, que llamamos temperatura, y que debe existir un diferencial de temperatura de energía que llamamos entropía.

Si tienes cuidado puedes evitar las quemaduras. En particular, tenga cuidado de cómo sostiene la parte donde sale el CO2. Sin embargo, creo que esta pregunta se trata principalmente de la razón de la caída de la temperatura del dióxido de carbono, que produce algo de CO2 sólido (conocido como “hielo seco”). Creo que hay dos efectos que causan las bajas temperaturas con este tipo particular de extintor.

1) El CO2 debe hacer el trabajo al empujar hacia atrás la atmósfera, ya que se expande rápidamente al liberarse del extintor donde está a alta presión. Esa es la energía transferida del CO2 a la atmósfera y resulta en una caída de temperatura en el CO2. Es importante que la expansión sea rápida, dando poco tiempo para que el calor se transfiera del ambiente al CO2.

Aquí hay un enlace útil sobre eso:
¿Por qué el cuerno del extintor de dióxido de carbono se enfría? El | eHow

2) También habrá una caída de temperatura porque el CO2 no es un “gas ideal”. Hay fuerzas entre las moléculas. A medida que el gas se expande, las moléculas de CO2 perderán energía cinética a medida que se separan contra fuerzas intermoleculares atractivas. La pérdida de energía cinética en el gas significa una temperatura de gas más baja. Este es un ejemplo del “efecto Joule-Thomson”. (Este efecto de enfriamiento ocurriría incluso si el gas de CO2 en expansión se liberara al vacío).

Aquí hay un enlace sobre el efecto Joule-Thompson. Es demasiado detallado para lo que se necesita aquí. Simplemente lea el bit titulado “resumen breve” después del diagrama al inicio: http://www.chm.wright.edu/grossi …
Aquí hay otro enlace sobre el efecto Joule-Thomson, nuevamente con demasiados detalles. Simplemente lea las “conclusiones” justo al final:
tccc.iesl.forth.gr/education/local/Labs-PC-II/JT.pdf

Otras respuestas mencionan el hecho de que a menudo hay algo de CO2 líquido en el extintor. La evaporación del CO2 líquido, cuando se usa el extensor, hará que el líquido se enfríe, pero no estoy seguro de que afecte significativamente la temperatura del gas, en el poco tiempo disponible. De todos modos, no tiene problemas de “quemadura” al sostener el cuerpo principal del extintor.

Hendrick es (editar: aparentemente no) correcto.

La evaporación de CO2 líquido en un gas provoca enfriamiento

En términos más simples:
Básicamente estás a un paso de crear hielo seco a medida que el gas se expande fuera de la boquilla.

¿Alguna vez has tocado hielo seco?