Il ghiaccio secco è anidride carbonica congelata, la stessa sostanza che gli animali espirano e le piante di cui hanno bisogno per eseguire la fotosintesi. A causa della sua bassa temperatura, -109.3°F (-78.5°C), il ghiaccio secco è utile come refrigerante. È anche relativamente facile da realizzare.
A volte gli scienziati hanno bisogno solo di una piccola quantità di ghiaccio secco. Ciò può essere ottenuto semplicemente aprendo la valvola di un serbatoio di anidride carbonica liquida e mettendo un sacchetto di stoffa sopra l’ugello di scarico. Una miscela di anidride carbonica gassosa e ghiaccio secco viene prodotta quando parte del gas che fuoriesce si condensa sul tessuto. Questo approccio è il modo più semplice per produrre una piccola quantità di ghiaccio secco per l’uso in laboratorio.
Per produrre quantità maggiori è necessario il raffreddamento evaporativo. Innanzitutto, l’anidride carbonica liquefatta viene prodotta comprimendo il gas di anidride carbonica. Poiché la temperatura di una sostanza aumenta man mano che viene compressa, il gas deve essere raffreddato durante il processo di compressione per favorire la formazione di un liquido. Se il gas all’interno della nave è all’incirca a temperatura ambiente, la liquefazione inizia a verificarsi quando la pressione è di circa 870 libbre per pollice quadrato (ppsi), o circa 6,000 kilopascal.
Il passaggio successivo è piuttosto semplice. In ogni dato pezzo di materia, ci saranno alcune molecole che si muoveranno molto velocemente e alcune che si muoveranno molto più lentamente. La loro velocità media è quella che chiamiamo temperatura. Se si lascia evaporare parzialmente una vasca di azoto liquido, le molecole più energetiche fuoriescono, facendo diminuire la quantità di moto media delle molecole nella miscela, e quindi la sua temperatura. Dopo che abbastanza calore evapora, la temperatura del liquido scende sotto lo zero, si verifica una transizione di fase e ci rimane anidride carbonica solida – ghiaccio secco.
Il ghiaccio secco viene solitamente conservato in contenitori isotermici. Quando esposto all’aria, inizia a rilasciare immediatamente anidride carbonica, perché la differenza di temperatura tra il ghiaccio e l’ambiente è sufficientemente grande da saltare per lo più la fase liquida e si trasforma semplicemente in gas. Parte dell’anidride carbonica viene trasformata in vapore, che gli conferisce l’aspetto di nebbia. Questa sostanza viene sempre utilizzata per produrre nebbia artificiale per spettacoli. Può anche essere utilizzato in combinazione con spettacoli di luce laser, diffondendo la luce in modo che possa essere facilmente vista.