Kältemischungen

Autor: Hans Lohninger

Kältemischungen beruhen auf zwei Prinzipien: Zum einen auf der Tatsache, dass beim Lösen bestimmter Substanzen Energie verbraucht wird (positive Lösungsenthalpie = endothermer Lösungsvorgang). Dieser Lösevorgang entzieht der Umgebung Wärme, so dass eine entsprechende Abkühlung erfolgt. Geht man von einem niedrigen Temperaturniveau aus, in dem man Eis (0°C) oder Trockeneis (gefrorenes Kohlendioxid, -78.5°C) als Basis für die Kältemischung nimmt, so lassen sich je nach Art des zugegebenen Stoffes Temperaturen zwischen 0 und -100°C erreichen⁽¹⁾.

Die folgende Tabelle gibt einige Beispiele von Kältemischungen:

Mischung	Temperatur [°C]
100 g Wasser + 100 g Eis	0
100 g Wasser + 100 g Ammoniumnitrat	-15
100 g Eis + 35 g NaCl	-21
100 g Wasser + 100 g NaNO3 + 100 g Ammoniumchlorid	-24
100 g Eis + 85 g MgCl2	-34
100 g Eis + 123 g Calciumchlorid (Hexahydrat)	-40
100 g Eis + 143 g Calciumchlorid (Hexahydrat)	-55
Aceton + Trockeneis	-78
Diethylether + Trockeneis	-100

Die zweite Art von Kältemischungen beruht auf der Idee eine deutlich kältere "Kältequelle" zu nehmen und bestimmte flüssige Substanzen so weit abzukühlen, bis ein Teil der Substanz gefriert. Das Schmelzgleichgewicht sorgt dann für eine konstante Temperatur, die dem Schmelzpunkt der jeweiligen Substanz entspricht.

Als Kältequelle verwendet man meist flüssigen Stickstoff, der in die jeweilige Flüssigkeit gegossen wird, bis sich ein Teil der Flüssigkeit zu verfestigen beginnt. Durch gelegentliches Nachgießen von flüssigem Stickstoff kann man das Schmelzgleichgewicht und die entsprechende Temperatur beliebig lange aufrecht erhalten.

In der folgenden Tabelle sind einige häufig verwendete Bäder und deren Temperaturen angeführt:

Substanz	Temperatur [°C]
Ethylenglykol	-13
Kohlenstofftetrachlorid	-23
Methoxybenzol	-37
Chlorbenzol	-45
p-Cymol	-68
Aceton	-77
Ethylacetat	-84
n-Hexan	-95
Bromethan	-119
Pentan	-130
2-Methylbutan	-160

(1)	Die in der Tabelle angegebenen Werte sind Temperaturen die unter optimalen Voraussetzungen erreicht werden können. Die tatsächlich erreichbare Temperatur hängt u.a. von der Beschaffenheit des Eises ab. Generell gilt, je feiner zermahlen das Eis ist, desto tiefere Temperaturen können erreicht werden.