Kältemischung

Als Kältemischung werden Mischungen von Substanzen bezeichnet, die zur Erzeugung von Kälte verwendet werden.

Während bei Kältemitteln im engeren Sinne Kälte durch Verdampfung bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur erzeugt wird, geschieht dies in einer Kältemischung chemisch durch eine Mischungs- oder Lösungsreaktion. Die Regeneration erfolgt daher bei Kältemitteln durch Verflüssigung (in einem konventionellen Verdichter mit nachfolgendem Verflüssiger), bzw. bei Kältemischungen durch Entmischung (in einem "thermischen Verdichter" einer Absorptionskältemaschine).

Im Unterschied zu herkömmlichen Kältemitteln sind die meisten Kältemischungen in getrennter Form ohne Druckbehälter lagerbar. Daher werden Kältemischungen häufig dann verwendet, wenn ohne Kältemaschine mit einfachen Mitteln tiefe Temperaturen erzeugt und kurzzeitig gehalten werden sollen (z.B. im Labor).

Als Verfahren zur mechanischen Herstellung von Kälte und Kältemittel noch unbekannt waren, vor 1900 also, verwendete man Kältemischungen, um Kälte künstlich herzustellen.

Kältemischungen mit Salzen

Kältemischungen von Salzen mit Wasser oder Wassereis nutzen die endothermen Wärmeeffekte beim Lösen von Substanzen zur Kühlung.

Die Temperaturänderung beim Lösen ergibt sich aus der Energie, die zum Auflösen des Ionengitters der Salze nötig ist und der Hydratisierungsenergie, die beim Lösen frei wird. Bei Salzen mit einer größeren Gitterenergie als Hydratisierungsenergie entzieht die Mischung der Umgebung die fehlende Energie, die Lösung kühlt sich ab.

Kältemischungen von Salzen im Wasser können Temperaturen von bis zu -15 °C (*) erreichen. Bessere Ergebnisse werden bei Mischungen mit Wassereis erreicht, bis zu -55 °C (*). Durch das Mischen mit Eis addiert sich die Abkühlung durch das Schmelzen des Eises und das anschließende endotherme Lösen des Salzes im Schmelzwasser.

Kältemischungen mit Trockeneis

Kältemischungen mit Trockeneis können Temperaturen von bis zu -90 °C (*) erreichen. Verwendet wird Trockeneis in Methanol (bis -70 °C (*)), in Aceton (bis -80 °C) und in Diethylether (bis -90 °C (*)).

Noch niedrigere Temperaturen lassen sich nur mit verflüssigten Gasen erreichen.

Gebräuchliche Kältemischungen

Zusammensetzung	Min. Temperatur (°C)	Wärmemenge (kJ)
100 g Wasser + 100 g Eis	4	-
100 g Wasser + 74 g NaNO₃	-5	-
100 g Wasser + 244,8 g CaCl₂ · 6 H₂O	-12	-
100 g Eis + 33 g NaCl	-21.3	-
100 g Eis + 81,8 g CaCl₂ · 6 H₂O	-22	-
100 g Eis + 28,2 g MgCl₂	-33	-
100 g Eisgrieß + 92,3 g H₂SO₄ 66%	-37	-
100 g Eis + 122,2 g CaCl₂ · 6 H₂O	-40	-
100 g Eis + 143,9 g CaCl₂ · 6 H₂O	-55	-
Alkohol + CO₂ (fest)	-72	-
Aceton + CO₂ (fest)	-78	-
Ether + CO₂ (fest)	-82	-