Waardoor daalt de temperatuur van koolstofdioxide als het begint te koken?

Als een stof kookt dan verdampt hij ook sterk. Om een stof te laten verdampen is energie nodig, de verdampingswarmte. Dat is vaak flink wat. Bij water is de verdampingswarmte ongeveer 10x groter dan de energie die nodig is om het water 50 graden te verwarmen. Voor CO2 is dat onder dezelfde omstandigheden zelfs 14x.
Die energie moet ergens vandaan komen. Uiteindelijk komt, bij kamertemperatuur, alles uit de omringende lucht, maar tijdens het verdampen zal een gedeelte ook uit het vaste koolzuur zelf komen. Daardoor daalt de temperatuur ervan.

Twee manieren om er tegenaan te kijken:
1. Als het kookt verdampt er veel koolstofdioxide. Verdampen betekent dat de snelheid van de moleculen toeneemt, en dus de (kinetische) energie.
Die energie wordt geleverd door de vloeistof, die dus kouder wordt.
2. Bij het koken zullen de snelste moleculen in de dampfase overgaan.
Dat betekent dat de gemiddelde snelheid van de mpleculen in de vloeistof kleiner wordt (dus afkoelt).

Koken is overgaan van de vloeibare fase naar de gasfase wanneer de dampdruk gelijk is aan de omgevingsdruk. Op dat moment kan de vloeistof namelijk de omgevingsdruk overwinnen en worden er dampbellen in de vloeistof gevormd. Dit gebeurt dus bij het kookpunt: de temperatuur waarbij dit het geval is, en dus afhankelijk van de druk.

De temperatuur kan hierbij in principe niet dalen aangezien de dampspanning van de vloeistof dan daalt en de vloeistof de omgevingsdruk niet meer kan overwinnen. M.a.w: als de temperatuur zou dalen zou het kookproces stoppen.

Tenzij je ervoor zorgt dat de lagere dampspanning voldoende is om het kookproces op gang te houden door ook de omgevingsdruk te doen dalen.

Dus daar heb je je antwoord: als de temperatuur van koolstofdioxide (of om het even welke stof in de vloeibare fase) daalt tijdens het koken wil dat zeggen dat de omgevingsdruk daalt.

Dit kan je bijvoorbeeld doen door het vacuüm zuigen. Wanneer een vloeistof afkoelt wordt vroeg of laat het vriespunt bereikt, dus als je voor voldoende isolatie zorgt kan je voorspellen wanneer de temperatuurdaling zal stoppen namelijk wanneer de vloeistof begint te bevriezen en dus op dat moment zowel de vaste, vloeibare als gasfase aanwezig is. Oftewel: de temperatuurdaling stopt bij het tripelpunt. Voor CO2 is dat bij 56,6°C en 5,11 atm. Merk dus op dat je onder druk zal moeten werken om CO2 te laten koken en tegelijkertijd te laten afkoelen en je bij een druk zal moeten beginnen die nog hoger is dan die 5,11 atm.

Zou je bijvoorbeeld hetzelfde met water doen zou je op een temperatuur van 0,01°C en 0,006 atm uitkomen.