[Lucrezio]

Come mi è stato chiesto da rera, scrivo questa brevissima guida, con l'intento di spiegare che cosa sono il ghiaccio secco e l'azoto liquido e quali sono le precauzioni che è bene adottare

Azoto liquido
L'azoto è un gas inodore ed incolore, presente nell'atmosfera per il 78%. La molecola di azoto è formata da due atomi uniti da un triplo legame, che la rende estremamente stabile e quindi molto poco reattiva chimicamente a temperature e pressioni ordinarie (o più basse!). Alla pressione di un'atmosfera, il suo punto di ebollizione è 77 °K, ovvero 196 gradi sotto zero. Si ottiene dall'aria per distillazione frazionata e viene venduto commercialmente liquido in bombole. A causa della pressione elevatissima, la sua temperatura, mentre sta nella bombola, è quella ambiente; non appena esso viene però portato a pressione atmosferica inizia ad evaporare velocissimamente, raffreddandosi fino a temperature prossime a quella di ebollizione.
I pericoli associati all'utilizzo dell'azoto liquido sono principalmente due:
- data la bassissima temperatura che si raggiunge, può provocare ustioni da freddo anche molto gravi, con necrosi dei tessuti e danni anche estesi. In pratica l'idea è che se immergete una mano nell'azoto liquido rischiate che debbano amputarvela! In particolare, i tessuti raffreddati a tal punto perdono completamente elasticità e rischiano di spezzarsi, letteralmente, come se fossero fatti di vetro.
- l'azoto è chimicamente inerte, ma può essere pericoloso in quanto, se a bassa temperatura, è più pesante dell'aria e tende a depositarsi in basso. Ovviamente non è possibile respirare azoto, quindi, se ce n'è abbastanza da creare un deposito consistente, c'è il rischio di soffocamento.
Le precauzioni da prendere sono quindi quelle ovvie:
- usare indumenti protettivi adatti, quali guanti spessi da lavoro, un camica, occhiali di protezione
- lavorare sempre in un locale ben areato, se necessario con l'ausilio di una ventola.

Ghiaccio Secco
Il ghiaccio secco non è altro che anidride carbonica allo stato solido. Si tratta di un solido molecolare, quindi instabile a temperature non sufficientemente basse, simile al ghiaccio nell'aspetto (bianco o trasparente). Il punto triplo della CO2 è a 5,18 Bar, quindi, a pressioni ordinarie, non esiste lo stato liquido. Questo significa che il ghiaccio secco non si scioglie ma sublima; la temperatura di sublimazione, a pressione atmosferica, è di -78 °C. Questa temperatura è quella di equilibrio termodinamico fra fase solida e fase gassosa, che non viene mai raggiunta in quanto la CO2 tende a disperdersi; tuttavia, utilizzando recipienti profondi, si possono raggiungere temperature dell'ordine dei 70 gradi sotto zero e in soluzione di etanolo o acetone si arriva vicinissimi ai -78.
I rischi associati all'uso del ghiaccio secco sono gli stessi associati all'azoto liquido, con in più il fatto che l'anidride carbonica, a differenza dell'azoto, ha una certa reattività: in particolare è abbastanza solubile in acqua, dove idrolizza a bicarbonato e ione idrogeno, conferendo quindi alle soluzioni una certa acidità (pH intorno a 5): ne segue che, in presenza di unnidità, la CO2 è leggermente corrosiva per i metalli. Inoltre respirando aria ricca di CO2 si possono avere irritazioni alle mucose della bocca e del naso, sempre per via della sua acidità.
A differenza dell'azoto, la CO2 è più pesante dell'aria a prescindere dalla temperatura, quindi tende sempre a depositarsi sul fondo. Essendo soffocante (per quanto non tossica) è quindi a maggior ragione necessario lavorare con un'adeguata ventilazione.

Perché raffreddano
La risposta "perché sono freddi" è ovviamente poco soddisfacente, in quanto se utilizzaste un blocco di metallo alla temperatura otterreste un raffreddamento efficiente solo per un breve periodo!
Il processo che garantisce il loro funzionamento è l'evaporazione: passando dallo stato liquido (solido) a quello gassoso si vengono a rompere delle forze intermolecolari piuttosto consistenti (soprattutto nei solidi). Il processo richiede energia, che dev'essere assorbita dall'esterno sotto forma di calore. In più, per motivi termodinamici, finché sono presenti tutte e due le fasi di interesse la temperatura, a meno di piccole oscillazioni dovute alla non efficiente agitazione, si mantiene pressapoco costante.

Direi che è tutto, per informazioni sono qui!