Какво е кислородна свещ? Използване на химическо противоречие в иновативен проект: кислородна свещ

Кислородна тапа- това е устройство, което чрез химическа реакция произвежда кислород, подходящ за консумация от живи организми. Технологията е разработена от група учени от Русия и Холандия. Широко използван от спасителните служби в много страни, също в самолети и космически станции като МКС. Основните предимства на тази разработка са компактност и лекота.

Кислородна свещ в космоса

Кислородът е много важен ресурс на борда на МКС. Но какво се случва, ако по време на инцидент или случайна повреда системите за поддържане на живота, включително системата за подаване на кислород, спрат да работят? Всички живи организми на борда просто няма да могат да дишат и ще умрат. Следователно, специално за такива случаи, астронавтите разполагат с доста впечатляващ запас от химически генератори на кислород; казано просто, това е кислородни свещи. Как работи и се използва такова устройство в космоса беше показано в общи линии във филма „Жив“.

Откъде идва кислородът в самолета?

Самолетите също използват генератори на кислород на химическа основа. Ако бордът се разхерметизира или възникне друга повреда, кислородна маска ще изпадне близо до всеки пътник. Маската ще произвежда кислород в продължение на 25 минути, след което химическата реакция ще спре.

Как работи?

Кислородна тапав космоса се състои от калиев перхлорат или хлорат. Повечето самолети използват бариев пероксид или натриев хлорат. Има и генератор за запалване и филтър за охлаждане и почистване от други ненужни елементи.

Изобретението се отнася до генератори на кислород за дишане и може да се използва в дихателни апарати за лична употреба, използвани в извънредни ситуации, например при гасене на пожари. За да се намали скоростта на генериране на кислород и да се повиши надеждността при продължителна работа, пирохимичен кислороден генератор, съдържащ пресовани блокове от твърд източник на кислород с преходни възпламенителни елементи, иницииращо устройство, топлоизолация и филтърна система, поставени в метална кутията, оборудвана с изходна тръба за кислород, има твърд източник, който блокира кислорода под формата на паралелепипеди, докато състав от натриев хлорат, калциев пероксид и магнезий се използва като твърд източник на кислород. Преходните елементи за запалване се приготвят от смес от калциев пероксид с магнезий и се пресоват под формата на таблетки или в края, или в страничния ръб на страната, а самите блокове се полагат на слоеве и на зигзаг във всеки слой . 1 z. стр. f-ly, 2 ил.

Изобретението се отнася до генератори на кислород за дишане и може да се използва в дихателни апарати за лична употреба, използвани в извънредни ситуации, например при гасене на пожари.

Пирохимичен генератор на кислород е устройство, състоящо се от корпус, вътре в който има състав, способен да освобождава кислород чрез саморазпространяващ се пирохимичен процес: кислородна свещ, запалително устройство за иницииране на изгаряне на свещта, филтърна система за пречистване газ от чужди примеси и дим и топлоизолация. Чрез изходната тръба кислородът се подава до точката на потребление през тръбопровода.

В повечето известни генератори на кислород запалителната свещ е направена под формата на цилиндричен моноблок. Времето за горене на такава свещ не надвишава 15 минути. По-продължителната работа на генератора се постига чрез използване на няколко блока (елементи), положени така, че краищата им да се допират. Когато изгарянето на един блок приключи, топлинният импулс инициира изгарянето на следващия елемент от свещта и така до пълното му изчерпване. За по-надеждно запалване в края на елемента, приемащ импулса, се притиска пиротехнически състав с междинно запалване, който има по-голяма енергия и по-голяма чувствителност към топлинния импулс от основния състав на свещта.

Известните пирохимични генератори на кислород работят с хлоратни свещи от термокаталитичен тип, съдържащи натриев хлорат, бариев пероксид, желязо и свързващи вещества, или хлоратни свещи от каталитичен тип, състоящи се от натриев хлорат и катализатор, например натриев или калиев оксид или пероксид. Известните химически генератори освобождават кислород при дебит не по-малък от 4 l/min, което е няколко пъти по-високо от физиологичната нужда на човек. С известни състави не може да се постигне по-ниска скорост на генериране на кислород. При намаляване на диаметъра на блока на свещта, т.е. зона на горящия фронт, което може да доведе до намаляване на скоростта, свещта губи способността си да гори. За да се поддържа функционалността на свещта, е необходима промяна в енергията чрез увеличаване на дела на горивото в състава, което води до увеличаване на скоростта на горене и съответно до увеличаване на скоростта на отделяне на кислород.

Известен генератор съдържа пресовани блокове от твърд източник на кислород с преходни възпламенителни елементи, иницииращо устройство, топлоизолация и филтърна система в метален корпус с изходяща тръба за кислород. Кислородният щепсел в този генератор има състав от натриев хлорат и натриев оксид и пероксид и се състои от отделни цилиндрични блокове, които са в контакт един с друг в краищата си. Преходните запалителни елементи са пресовани в края на всеки блок и са съставени от алуминиев и железен оксид. Някои от блоковете имат извита форма, което дава възможност да се полагат по U-образна, U-образна линия, в спирала и др.

Поради високата скорост на генериране на кислород, общото тегло на кислородната свещ, необходимо за осигуряване на дългосрочна работа на генератора, се увеличава. Например, за да работи прототип на генератор за 1 час, е необходима свещ с тегло около 1,2 кг. Високата генерация води и до необходимостта от подобряване на топлоизолацията, което е свързано и с допълнително увеличаване на теглото на генератора.

Извитите (ъглови) блокове са трудни за производство и имат ниска механична якост: лесно се счупват при завоя, което води до спиране на горенето при счупване, т.е. намаляват надеждността на дългосрочната непрекъсната работа на генератора.

Целта на изобретението е да се намали скоростта на генериране на кислород и да се повиши надеждността при продължителна работа на генератора.

Това се постига чрез факта, че пирохимичен генератор на кислород, съдържащ пресовани блокове от твърд източник на кислород с преходни възпламенителни елементи, иницииращо устройство, топлоизолация и филтърна система, поставени в метален корпус, оборудван с изходна тръба за кислород, има блокове на твърд източник на кислород под формата на паралелепипеди, докато състав от натриев хлорат, калциев пероксид и магнезий се използва като твърд източник на кислород; Елементите за преходно запалване се приготвят от смес от калциев пероксид с магнезий и се пресоват под формата на таблетки или в края, или в страничната повърхност на блока, а самите блокове се полагат слой по слой и на зигзаг във всеки слой .

Фигура 1 показва пирохимичен генератор, общ изглед. Генераторът има метален корпус 1, в края на който има иницииращо устройство 2. На горния ръб на корпуса има тръба 3 за отвеждане на кислорода. Блокове 4 на твърдия източник на кислород са положени на слоеве и изолирани един от друг и от стените на корпуса чрез уплътнения 5 от пореста керамика. По цялата повърхност на горния слой блокове и горния ръб на тялото са разположени метални мрежи 6, между които има многослоен филтър 7.

На фиг. Фигура 2 показва диаграма на полагане на един слой от твърди блокове източник на кислород в генератора. Използвани са два вида блокове - дълъг 4 с впръскана преходна запалителна топка 9 в края на блока и къс 8 с преходна запалителна топка в страничната стена.

Генераторът се активира, когато иницииращото устройство 2 е включено, от което запалителната композиция 10 се запалва и първият блок на свещта светва. Фронтът на горене се движи непрекъснато по тялото на свещта, като се движи от блок към блок в точките на контакт чрез преходни запалителни таблетки 9. В резултат на изгарянето на свещта се освобождава кислород. Полученият кислороден поток преминава през порите на керамиката 5, където се охлажда частично и навлиза във филтърната система. Преминавайки през метални мрежи и филтри, той допълнително се охлажда и освобождава от нежелани примеси и дим. През тръба 3 излиза чист кислород, подходящ за дишане.

Скоростта на генериране на кислород, в зависимост от изискванията, може да се променя в диапазона от 0,7 до 3 l/min, променяйки състава на твърдия източник на кислород в тегловно съотношение NaClO 4 CaO 2 Mg 1 (0,20-0,24) ( 0,04-0,07) и съставът на запалителните елементи CaO 2 Mg в тегловно съотношение 1 (0,1-0,2). Изгарянето на един слой твърди блокове източник на кислород продължава 1 час.Ако е необходима по-продължителна работа, горенето се прехвърля с помощта на къс блок 11 към следващия слой, разположен успоредно на първия и т.н. Общото тегло на елементите на свещта за един час горене е 300 g; общото отделяне на топлина е около 50 kcal/h.

В предложения генератор кислородна свещ под формата на паралелепипедни елементи опростява свързването им помежду си и позволява плътно и компактно опаковане. Твърдото закрепване и премахването на подвижността на паралелепипедните блокове гарантира тяхната безопасност по време на транспортиране и използване като част от дихателен апарат и по този начин повишава надеждността на дългосрочната работа на генератора.

1. ПИРОХИМИЧЕН КИСЛОРОДЕН ГЕНЕРАТОР, съдържащ пресовани блокове от твърд източник на кислород с преходни възпламенителни елементи, иницииращо устройство, топлоизолация и филтърна система, поставени в метален корпус, снабден с изходяща тръба за кислород, характеризиращ се с това, че блоковете от твърдо вещество източник на кислород са направени под формата на паралелепипеди, с В този случай състав от натриев хлорат, калциев и магнезиев пероксид и преходни възпламенителни елементи - смес от калциев пероксид с магнезий - се използват като твърд източник на кислород и са разположени в края или страничната повърхност на блока.

2. Генератор на кислород съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че блокове от източник на твърд кислород са положени слой по слой и по зигзагообразен начин във всеки слой.

КИСЛОРОД(Латински Oxygenium, от гръцки oxys кисел и gennao - раждам) О, химикал. елемент VI гр. периодичен системи, при. н. 8, при. м. 15.9994. Природата K. се състои от три стабилни изотопа: 16 O (99,759%), 17 O (0,037%) и 18 O (0,204%) Конфигурация на външната електронна обвивка на атома 2s 2 2p; йонизационни енергии O° : O + : O 2+ са равни съответно. 13.61819, 35.118 eV; Електроотрицателност на Полинг 3,5 (най-електроотрицателният елемент след F); електронен афинитет 1.467 eV; ковалентен радиус 0,066 nm. Молекулата K е двуатомна. Съществува и алотропна модификация на K. озонО 3. Междуатомното разстояние в молекулата O 2 е 0,12074 nm; енергия на йонизация на O 2 12.075 eV; електронен афинитет 0,44 eV; енергия на дисоциация 493,57 kJ/mol, константа на дисоциация K r=p O 2 /p O2 е 1,662. 10 -1 при 1500 K, 1.264. 10 -2 при 3000 K, 48.37 при 5000 K; йонен радиус на O 2 (координационните числа са посочени в скоби) 0,121 nm (2), 0,124 nm (4), 0,126 nm (6) и 0,128 nm (8). В основно състояние (триплет) има два валентни електрона на молекулата O 2, разположени в антисвързващи орбиталистр хи стр y, не са сдвоени, поради което К. е парамагнитен (единство, парамагнитен газ, състоящ се от хомоядрени двуатомни молекули); моларен маг. чувствителност към газ 3.4400. 10 (293 K), варира обратно пропорционално на абс. t-re (закон на Кюри). Има две дълготрайни възбудени състояния на O 2 - синглет 1д g (енергия на възбуждане 94,1 kJ/mol, време на живот 45 минути) и синглет (енергия на възбуждане 156,8 kJ/mol). К.-найб. общ елемент на Земята. Атмосферата съдържа 23,10% от масата (20,95% от обема) свободен. К., съответно в хидросферата и литосферата. 85,82 и 47% от теглото на свързания калий Известни са повече от 1400 минерала, които включват калий Загубата на калий в атмосферата в резултат на окисляване, включително изгаряне, гниене и дишане, се компенсира от освобождаването на калий от растенията по време на фотосинтезата. К. влиза в състава на всички вещества, от които са изградени живите организми; човешкото тяло съдържа прибл. 65%. Имоти. К.-безцветен газ без мирис и вкус. Т. кип. 90.188 K, температура на тройната точка 54.361 K; плътен при 273 K и нормално налягане 1,42897 g/l, плътност. (в kg/m3) при 300 K: 6,43 (0,5 MPa), 12,91 (1 MPa), 52,51 (4 MPa); t критична 154,581 K, РКрит 5.043 MPa, d crit 436.2 kg/m 3 ; C 0 p 29,4 J/(mol. ДА СЕ); д H 0 isp 6.8 kJ/mol (90.1 K); СО 299 205,0 JDmol. . K) при 273 K; h 205,2 3 10 -7 Pa. s (298 K). Течният К. е оцветен в синьо; плътен 1.14 g/cm3 (90.188 K); C O p 54,40 J/(mol. ДА СЕ); топлопроводимост 0,147 Wdm. K) (90 K, 0,1 MPa); ч 1890. 10 -2 Ра. С; g 13.2. 10 -5 N/m (90 K), ниво на температурна зависимост g = -38,46. 10 -3 (1 - T/154.576) 11/9 N/m; nD 1,2149 (л =546.1 nm; 100 K); непроводими; моларен маг. чувствителност 7.699. 10 -3 (90.1 K). Твърда К. съществува в няколко. кристален модификации. Под 23,89 K, a-формата с център в тялото е стабилна. rum-beach, решетка (при 21 K и 0,1 MPa А= 0,55 nm, b = 0.382 nm, s=0.344 nm, плътност. 1,46 g/cm 3), при 23,89-43,8 K- b - форма с хексаген, кристален. решетка (при 28 K и 0,1 MPa А= 0,3307 nm, s = 1,1254 nm), над 43,8 K имаж - кубична форма решетка ( А= 0,683 nm);д H° на полиморфните преходи g : b 744 J/mol (43,818 K), b:a 93,8 J/mol (23,878 K); тройна точкаб-г- газообразен К.: температура 283 К, налягане 5,0 GPa;д Н О т.т. 443 J/mol; Ниво на температурна зависимост на плътността d= 1.5154-0.004220T g/cm3 (44 54 K), a-, b- и g- O 2 светлосини кристали. Модификация p е антиферомагнитна, a и g парамагнетик, техният магнит. чувствителност респ. 1760. 10 -3 (23,7 К) и 1,0200. 10 -5 (54,3 К). При 298 K и повишаване на налягането до 5,9 GPa, K кристализира, образувайки розов хексаген. b -форма ( а = 0,2849 nm, c = 1.0232 nm), а когато налягането се увеличи до 9 GPa, оранжева форма на диамант.д -форма (при 9,6 GPa А=0,42151 nm, b= 0,29567 nm, с=0,66897 nm, плътност 2,548 g/cm3). R-ставка на К. при атм. налягане и 293 K (в cm 3 / cm 3): във вода 0,031, етанол 0,2201, метанол 0,2557, ацетон 0,2313; Стойност на pH във вода при 373 K 0,017 cm 3 /cm 3; Стойност на рН при 274 K (в % обемни): в перфлуоробутилтетрахидрофуран 48,5, перфлуородекалин 45,0, перфлуоро-1-метилдекалин 42,3. Добрите твърди абсорбери за K са платинено черно и активен въглен. Благородни метали в стопилка. държавата усвоява средства. брой К., напр. при 960 °C един обем сребро абсорбира ~22 обема К., което при при охлаждане се освобождава почти напълно. Много хора имат способността да абсорбират К. образуват се твърди метали и оксиди и нестехиометрични. връзки. К. има високо хим активност, образувайки съединение. с всички елементи с изключение на He, Ne и Ar. Атом К. в химията. конн. обикновено получава електрони и е отрицателен. ефективен заряд. Съединенията, в които електроните се изтеглят от K атома, са изключително редки (например OF 2). С прости вещества, с изключение на Au, Pt, Xe и Kr, K реагира директно при нормални условия или при нагряване, както и в присъствието. катализатори. Реакциите с халогени се извършват под въздействието на електричество. изпускане или UV лъчение. В области с всички прости вещества с изключение на F 2, K е окислител. Mol. К. образува три различни. йонни форми, всяка от които води до клас съединения: O - 2 - супероксиди, O 2 2- - пероксиди (вж Неорганични пероксидни съединения, Органични пероксидни съединения),О + 2 - диоксигенилни съединения.Озонът образува озониди, в които йонната форма е K-O - 3. Молекулата O2 се свързва като слаб лиганд към определени комплекси на Fe, Co, Mn, Cu. Сред тези връзки. Хемоглобинът е важен, тъй като транспортира кръвта в тялото на топлокръвните животни. R-tions с K., придружени от интензивно освобождаване на енергия, се наричат. парене.Взаимодействията играят голяма роля. К. с налични метали. влага-атм. метална корозия,и дъхживи организми и гниене. В резултат на гниене, сложни орг. Веществата на мъртвите животни и растения се превръщат в по-прости и в крайна сметка в CO 2 и вода. K реагира с водород, за да образува вода и отделя голямо количество топлина (286 kJ на мол H2). При стайна температура потокът е изключително бавен, при наличие. катализатори - сравнително бързо вече при 80-100 ° C (този разтвор се използва за пречистване на H 2 и инертни газове от O 2 примеси). Над 550 °C реакцията на H 2 с O 2 е придружена от експлозия. От елементи на I гр. макс. реагират лесно с K. Rb и Cs, които се самозапалват във въздуха, K, Na и Li реагират с K. по-бавно, реакцията се ускорява в присъствие. водна пара. Когато алкални метали (с изключение на Li) се изгарят в K атмосфера, се образуват пероксиди M 2 O 2 и супероксиди MO 2. K реагира относително лесно с елементи от подгрупа IIa, например Ba може да се възпламени във въздуха при 20-25 ° C, Mg и Be се запалват над 500 ° C; Продуктите от разтвора в тези случаи са оксиди и пероксиди. С елементи от подгрупа IIb К. взаимодействие. с голяма трудност разтворът на K. с Zn, Cd и Hg се случва само при по-високи температури (известни са скали, в които Hg се съдържа в елементарна форма). Върху повърхностите на Zn и Cd се образуват силни филми от техните оксиди, предпазващи металите от по-нататъшно окисление. Елементи III гр. реагират с К. само при нагряване, образувайки оксиди. Компактните метали Ti, Zr и Hf са устойчиви на действието на въглерода, който реагира с въглерод, образувайки CO 2 и отделяйки топлина (394 kJ/mol); с аморфен въглерод реакцията протича при леко нагряване, с диамант и графит - над 700 ° C. K. реагира с азот само над 1200 ° C с образуването на NO, който след това лесно се окислява от K. до NO 2 вече при стайна температура. Белият фосфор е склонен към спонтанно запалване във въздуха при стайна температура. Елементи VI гр. S, Se и Te реагират с калий със забележима скорост при умерено нагряване. Забележимо окисляване на W и Mo се наблюдава над 400 °C, Cr - при много по-висока температура. К. енергично окислява орг. връзки. Изгарянето на течни горива и горими газове възниква в резултат на реакцията на въглерод с въглеводороди.
Касова бележка.В индустрията К. получават разделяне на въздуха,гл. обр. чрез метод на нискотемпературна ректификация. Той също така се произвежда заедно с H 2 по време на промишленото производство. електролиза на вода. Те произвеждат газообразен техн. K. (92-98% O 2), тех. (1-ви клас 99,7% O 2, 2-ри клас 99,5% и 3-ти клас 99,2%) и течност (не по-малко от 99,7% O 2). К. се произвежда и за медицински цели („медицински кислород"съдържащ 99,5% O 2). За дишане в затворени пространства (подводници, космически кораби и др.) Използвайте твърди източници на К., чието действие се основава на саморазпространяваща се екзотермична. r-ция между носител К. (хлорат или перхлорат) и гориво. Например, смес от NaClO 3 (80%), Fe прах (10%), BaO 2 (4%) и стъклени влакна (6%) се пресова в цилиндри; след подобно запалване кислородсвещта гори със скорост 0,15-0,2 mm/s, отделяйки чист, дишащ въглерод в количество 240 l/kg (вж. Източници на пиротехнически газ). В лабораторията К. се получава чрез разлагане при нагряване. оксиди (напр. HgO) или кислородсъдържащисоли (например KClO 3, KMnO 4), както и електролиза на воден разтвор на NaOH. Най-често обаче те използват промишлени. К., доставяни в бутилки под налягане.
Определение.Концентрацията на K. в газовете се определя например с помощта на ръчни газови анализатори. обемен метод за промяна на известния обем на анализираната проба след абсорбиране на O 2 от нея - медно-амоняк, пирогалол, NaHSO 3 и др. За непрекъснато определяне на K в газове, автоматичен термомагнитни газови анализатори на базата на силно магнитно чувствителност към К. За определяне на малки концентрации на К. в инертни газове или водород (по-малко от 1%) се използва автоматичен. термохимични, електрохимични, галванични и други газови анализатори. За същата цел се използва колориметрия. метод (с помощта на устройството Mugdan), базиран на окисляването на безцветен. амонячен комплекс Cu(I) в ярко оцветено съединение. Cu(II). К., разтворен във вода, също се определя колориметрично, напр. чрез образуване на червен цвят по време на окисляването на редуциран индигокармин. В орг. конн. K се определя под формата на CO или CO 2 след високотемпературна пиролиза на анализираното вещество в поток от инертен газ. За определяне на концентрацията на калий в стоманата и сплавите се използват електрохимични химикали. сензори с твърд електролит (стабилизиран ZrO 2). Вижте също Газов анализ, Газоанализатори.
Приложение.К. се използва като окислител: в металургията - при топенето на чугун и стомана (в доменна пещ, кислороден конвертори мартенови производства), в процесите на шахтово, флаш и конверторно топене на цветни метали; в валцовото производство; по време на огнево отстраняване на метали; в леярското производство; за термитно заваряване и рязане на метали; по химия и нефтохимически индустрия за производство на HNO 3, H 2 SO 4, метанол, ацетилен; формалдехид, оксиди, пероксиди и др. К. се използва за медицински цели в медицината, както и в кислородно дишане. апаратура (в космически кораби, на подводници, при полети на голяма височина, подводни и спасителни операции). Течен въглероден окислител за ракетни горива; Използва се и при взривни операции, като охладител в лабораторията. практика. Производството на K. в САЩ е 10,75 милиарда m 3 (1985 г.); в металургията се изразходват 55% от произведения въглерод, в химическата промишленост. прости - 20%. К. е нетоксичен и незапалим, но поддържа горенето. В смес с течен въглерод всички въглеводороди са експлозивни, вкл. масла, CS 2. макс. Опасни са слабо разтворимите запалими примеси, които се превръщат в твърдо състояние в течен въглерод (например ацетилен, пропилен, CS 2). Максимално допустимо съдържание в течност К: ацетилен 0,04 cm 3 /l, CS 2 0,04 cm 3 /l, масло 0,4 mg/l. Газообразният К. се съхранява и транспортира в стоманени бутилки с малък (0,4-12 l) и среден (20-50 l) капацитет при налягане 15 и 20 MPa, както и в бутилки с голям капацитет (80-1000 l при 32 и 40 MPa ), течен К. в съдове на Дюар или в специални. резервоари. За транспортиране на течни и газообразни течности се използва и специално оборудване. тръбопроводи. Кислородцилиндрите са боядисани в синьо и имат надпис с черни букви " кислород" . За първи път К. в чист вид е получен от К. Шееле през 1771 г. Независимо от него, К. е получен от Дж. Пристли през 1774 г. През 1775 г. А. Лавоазие установява, че К. е компонент на въздуха , и се съдържа в мн.ч. Еха. Осветен.. Glizmayenko D.L., Разписка кислород, 5-то изд., М., 1972; Разумовски С. Д., Кислород-елементарформи и свойства, М., 1979; Термодинамични свойства кислород, М., 1981. Я. Д. Зелвенски.

Употреба: за получаване на кислород в животоподдържащи системи при извънредни ситуации. Същността на изобретението: пиротехническият състав включва 87 - 94 тегл.% NaClO 3 и 6 - 13 тегл.% Cu 2 S. Дебит на O 2 231 - 274 l/kg, температура в зоната на горене 520 - 580 o C. 1 маса.

Изобретението се отнася до областта на получаване на газообразен кислород от твърди състави, които генерират кислород поради самоподдържаща се термокаталитична реакция, протичаща между компонентите на състава в тясна област на горене. Такива състави се наричат ​​кислородни свещи. Генерираният кислород може да се използва в животоподдържащи системи и при спешни случаи на диспечерски служби. Известните пиротехнически източници на кислород, така наречените кислородни или хлоратни свещи, съдържат три основни компонента: кислороден носител, гориво и катализатор.При хлорните свещи кислородният носител е натриев хлорат, чието съдържание е в диапазона 80-93 % Горивото е железен метален прах с въглероден диоксид. Функцията на катализатор се изпълнява от метални оксиди и пероксиди, например MgFeO 4 . Дебитът на кислород е в диапазона 200-260 l/kg. Температурата в зоната на горене на хлоратни свещи, съдържащи метал като гориво, надвишава 800 o C. Най-близо до изобретението е съставът, съдържащ натриев хлорат като кислороден носител, 92% гориво, магнезиева сплав със силиций в съотношение 1:1 (3 тегл.) и в Като катализатор, смес от медни и никелови оксиди в съотношение 1:4. Добивът на кислород от този състав е 265 5 l/kg. Температурата в зоната на горене е 850-900 o C. Недостатъкът на известния състав е високата температура в зоната на горене, което води до необходимостта от усложняване на конструкцията на генератора, въвеждането на специален топлообменник за охлаждане на кислорода , възможността за запалване на корпуса на генератора от удряне на искри от горящи метални частици, появата на излишък от течна фаза (стопилка) в близост до зоната на горене, което води до деформация на блока и увеличаване на количеството прах . Целта на изобретението е да се намали температурата в зоната на горене на състава, като същевременно се поддържа висок добив на кислород. Това се постига чрез факта, че съставът съдържа натриев хлорат като носител на кислород и меден сулфит (Cu 2 S) като гориво и катализатор. Компонентите на състава се вземат в следното съотношение, тегл. натриев хлорат 87-94; меден сулфид 6-13. Възможността за използване на меден сулфид като гориво и катализатор се основава на специален механизъм на каталитично действие. По време на реакцията и двата компонента на медния сулфид се окисляват екзотермично:

Сu 2 S + 2.5O 2 CuSO 4 + CuO + 202.8 kcal. Тази реакция доставя енергия за протичане на процеса на саморазмножаване. Специфичната енталпия на изгаряне на Cu 2 S (1,27 kcal/g) не се различава много от специфичната енталпия на изгаряне на желязото (1,76 kcal/g). По-голямата част от енергията идва от окисляването на сулфидната сяра до сулфат и само малка част от окисляването на медта. Медният сулфид е по-реактивен от железния и магнезиевия метален прах, поради което основната екзотермична реакция може да протече доста бързо при относително ниска температура от 500 o C. Ниската температура в зоната на горене се осигурява и от факта, че както медният сулфид, така и неговите окислителният продукт меден оксид са ефективни катализатори за разграждането на натриев хлорат. Според данните от DTA, чистият натриев хлорат при нагряване със скорост 10 o C/min се разлага на NaCl и O 2 при 480-590 o C, в присъствието на 6 тегл. Cu 2 S при 260-360 o C и в присъствието на 12 тегл. CuO при 390-520 o C. Прахът Cu 2 S се характеризира с по-висока дисперсия и ниска температура в зоната на горене от 520-580 o C. Полученият кислород не съдържа вредни примеси като Cl 2, въглеродни съединения и минимален количество SO 2 не повече от 0, 55 kg/m3.

ИСК

КИСЛОРОД СЕ СЪДЪРЖА ВЪВ ВЪЗДУХА. СЪЩНОСТ НА АТМОСФЕРАТА. НЕГОВИТЕ СВОЙСТВА. ДРУГИ ПРОДУКТИ ОТ ГОРЕНЕ НА СВЕЩИ. ВЪГЛЕНА КИСЕЛИНА, НЕЙНИТЕ СВОЙСТВА

Вече видяхме, че водород и кислород могат да бъдат получени от вода, получена чрез изгаряне на свещ. Знаете, че водородът идва от свещ, а кислородът, според вас, идва от въздуха. Но в този случай имате право да ме попитате: „Защо въздухът и кислородът не горят еднакво добре една свещ?“ Ако имате пресни спомени какво се случи, когато покрих сгурията с буркан с кислород, ще си спомните, че тук горенето протичаше съвсем различно от това във въздуха. И така, каква е сделката? Това е много важен въпрос и аз ще направя всичко възможно да ви помогна да го разберете; той е пряко свързан с въпроса за природата на атмосферата и затова е изключително важен за нас.

Имаме няколко начина за разпознаване на кислорода, в допълнение към простото изгаряне на определени вещества в него. Виждали сте как една свещ гори в кислород и във въздух; видяхте как фосфорът гори във въздуха и в кислорода; видяхте как желязото гори в кислород. Но освен тези методи за разпознаване на кислорода, има и други и аз ще анализирам някои от тях, за да разширя вашия опит и знания. Ето, например, съд с кислород. Ще ви докажа наличието на този газ. Ще взема тлееща треска и ще я сложа в кислород. От последния разговор вече знаете какво ще се случи: тлееща треска, пусната в буркан, ще ви покаже има ли кислород в нея или не. Яжте! Доказахме това чрез изгаряне.

Ето още един начин за разпознаване на кислорода, много интересен и полезен. Тук имам два буркана, всеки пълен с газ. Те са разделени с плоча, за да не се смесват тези газове. Отстранявам плочата и смесването на газовете започва: всеки газ сякаш пълзи в буркана, където се намира другият. „Така какво става тук?“, питате вие. „Те заедно не произвеждат вида горене, което наблюдавахме със свещ.“ Но вижте как присъствието на кислород може да бъде разпознато по комбинацията му с това второ вещество.

Какъв великолепно оцветен газ се оказа. Сигнализира ми за наличието на кислород. Същият експеримент може да се направи чрез смесване на този тестов газ с обикновен въздух. Ето един буркан с въздух - видът, в който би горяла свещ - и ето един буркан с този тестов газ. Оставих ги да се смесят над вода и това е резултатът: съдържанието на тестовия буркан се влива в буркана с въздух и виждате как се случва точно същата реакция. Това доказва, че във въздуха има кислород, т.е. същото вещество, което вече сме извлекли от водата, получена чрез изгаряне на свещ.

Но все пак, защо една свещ не гори толкова добре във въздуха, колкото в кислорода? Сега ще стигнем до това. Тук имам два буркана; те са пълни с газ до същото ниво и изглеждат еднакво. Честно казано, сега дори не знам коя от тези кутии съдържа кислород и коя съдържа въздух, въпреки че знам, че те са били пълни с тези газове предварително. Но имаме тестов газ и сега ще разбера дали има някаква разлика между съдържанието на двата буркана в способността да накара този газ да стане червен. Пуснах пробния газ в една от кутиите. Гледайте какво става. Както можете да видите, има зачервяване, което означава, че тук има кислород. Нека сега опитаме втория буркан. Както можете да видите, червенината не е толкова изразена, колкото при първото бурканче.

Тогава се случва любопитно нещо: ако сместа от два газа във втория буркан се разклати добре с вода, червеният газ се абсорбира; ако пуснете друга порция от тестовия газ и отново разклатите буркана, абсорбцията на червения газ ще се повтори; и това може да продължи, докато остане кислород, без който това явление е невъзможно. Ако пусна въздух, няма да се промени; но щом въвеждам вода, червеният газ изчезва; и мога да продължа по този начин, за да пускам все повече и повече пробен газ, докато не ми остане нещо в буркана, което вече няма да бъде оцветено от добавянето на веществото, оцветило въздуха и кислорода. Какъв е проблема? Разбирате, че във въздуха, освен кислород, има и нещо друго и то остава в остатъка. Сега ще пусна малко повече въздух в буркана и ако се зачерви, ще знаете, че там е останал още някакъв оцветител и че следователно не липсата му обяснява факта, че не всички въздухът беше изразходван.

Това ще ви помогне да разберете какво ще кажа. Видяхте, че когато изгорих фосфора в буркана и полученият дим от фосфора и кислорода се утаи, доста количество газ остана неизползван, точно както нашият тестов газ остави нещо незасегнато. И наистина след реакцията остана този газ, който не се променя нито от фосфора, нито от оцветяващия газ. Този газ не е кислород, но въпреки това е неразделна част от атмосферата.

Това е единият начин да разделим въздуха на двете вещества, от които се състои, тоест на кислорода, който гори нашите свещи, фосфора и всичко останало, и на това друго вещество - азота, в което те не горят. Във въздуха има много повече от този втори компонент, отколкото кислород.

Този газ се оказва много интересно вещество, ако го изследвате, но може да кажете, че изобщо не е интересно. В някои отношения това е вярно: той не проявява никакви блестящи ефекти на горене. Ако го тествате със запалена частица, както аз тествах кислород и водород, тогава тя нито ще изгори като самия водород, нито ще предизвика изгаряне на частицата като кислорода. Както и да го тествам, не мога да постигна нито едното, нито другото от него: нито свети, нито позволява да гори треска - гаси изгарянето на всяко вещество. При нормални условия нищо не може да изгори в него. Няма нито мирис, нито вкус; не е нито киселина, нито основа; по отношение на всички наши външни чувства той проявява пълно безразличие. И може да кажете: „Това не е нищо, не заслужава вниманието на химията; защо съществува във въздуха?“

И тук е полезна способността да се правят изводи от опита. Да предположим, че вместо азот или смес от азот и кислород нашата атмосфера се състои от чист кислород, какво би станало с нас? Вие знаете много добре, че парче желязо, запалено в буркан с кислород, изгаря до пепел. Когато видите горяща камина, представете си какво би се случило с решетката й, ако цялата атмосфера се състоеше само от кислород: чугунената решетка би горела много по-горещо от въглищата, които използваме за отопление на камината. Пожар в пещта на парен локомотив би бил същият като пожар в склад за гориво, ако атмосферата се състои от кислород.

Азотът разрежда кислорода, смекчава ефектите му и го прави полезен за нас. Освен това азотът носи със себе си всички изпарения и газове, които, както видяхте, възникват, когато свещ гори, разпръсква ги в атмосферата и ги пренася там, където са необходими за поддържане на живота на растенията и по този начин на хората. Така че азотът върши много важна работа, въпреки че вие ​​го гледате и казвате: „Е, това е доста безполезно нещо.“

В нормалното си състояние азотът е неактивен елемент: никакво влияние, освен много силен електрически разряд, и дори тогава само в много слаба степен, не може да накара азота да се комбинира директно с друг елемент на атмосферата или с други околни вещества. Това вещество е напълно индиферентно, тоест, с други думи, безразлично и следователно безопасно.

Но преди да ви доведа до това заключение, първо трябва да ви кажа нещо за самата атмосфера. Ето таблица, показваща процентния състав на атмосферния въздух:

по обем по маса

Кислород. . . . 20 22.3

Азот. . . . . 80 77.7

__________________________

Той правилно отразява относителните количества кислород и азот в атмосферата. От това виждаме, че в пет пинти въздух има само една пинта кислород към четири пинти азот; с други думи, азотът съставлява 4/5 от атмосферния въздух по обем. Цялото това количество азот се използва за разреждане на кислорода и смекчаване на неговия ефект; в резултат на това свещта е правилно снабдена с гориво и дробовете ни могат да дишат въздух без вреда за здравето. В крайна сметка за нас е не по-малко важно да получаваме кислород за дишане в правилната форма, отколкото да имаме подходящ състав на атмосферата за изгаряне на въглища в камина или свещ.

Сега ще ви кажа масите на тези газове. Една пинта азот има маса от 10 4/10 зърна, а един кубичен фут има 1 1/6 унции. Това е масата на азота. Кислородът е по-тежък: една пинта тежи 11 9/10 грайна, а един кубичен фут тежи 1 1/5 унции.

Вече няколко пъти ми задавахте въпроса: „Как се определя масата на газовете?“ и много се радвам, че този въпрос ви интересува. Сега ще ви покажа, че този въпрос е много прост и лесен. Ето везната, а ето и медна бутилка, внимателно стругована на струг и въпреки цялата си здравина имаща възможно най-малката маса. Той е напълно херметичен и оборудван с кран. Сега кранът е отворен и следователно бутилката е пълна с въздух. Тези везни са много прецизни и бутилката в сегашното си състояние се балансира върху тях с тежести на друга чаша. А ето и помпата, с която можем да изпомпваме въздух в тази бутилка.

Ориз. 25.

Сега ще изпомпваме известно количество въздух в него, чийто обем ще се измерва с капацитета на помпата. (Изпомпват се двадесет такива обема.)Сега ще затворим крана и ще поставим бутилката обратно на кантара. Вижте как везните паднаха: бутилката стана много по-тежка от преди. Вместимостта на бутилката не се е променила, което означава, че въздухът в същия обем е станал по-тежък. Чрез което? Благодарение на въздуха, който напомпахме в него. в допълнение към наличния въздух.

Сега ще пуснем въздуха в този буркан и ще му дадем възможност да се върне в предишното си състояние. Всичко, което трябва да направя за това, е да закрепя плътно медната бутилка към буркана и да отворя крановете - и сега виждате, че сме събрали целия обем въздух, който току-що изпомпах в бутилката с двадесет удара на помпата. За да сме сигурни, че няма грешка по време на този експеримент, отново ще поставим бутилката на везната. Ако сега отново се балансира от първоначалния товар, можем да бъдем абсолютно сигурни, че сме направили експеримента правилно. Да, тя се балансира. Ето как можем да разберем масата на тези допълнителни порции въздух, които сме изпомпали в него. Така може да се установи, че един кубичен фут въздух има маса от 1 1/5 унции.

Ориз. 26.

Но този скромен опит по никакъв начин няма да може да доведе до съзнанието ви цялата същност на получения резултат. Удивително е колко нарастват числата, когато преминаваме към по-големи обеми. Това е количеството въздух (кубичен фут), което има маса от 1 1/5 унции. Как мислите, каква е масата на въздуха в тази кутия отгоре (специално я поръчах за тези изчисления)? Въздухът в него има маса от цял ​​паунд. Изчислих масата на въздуха в тази стая, но едва ли бихте познали тази цифра: тя е повече от един тон. Ето колко бързо се увеличават масите и това е колко важно е присъствието на атмосферата и съдържащите се в нея кислород и азот, както и работата, която извършва, премествайки предмети от място на място и отнасяйки вредните изпарения.

След като ви дадох тези няколко примера, свързани с теглото на въздуха, сега ще продължа да покажа някои от последствията от този факт. Определено трябва да ги опознаете, в противен случай много ще ви остане неясно. Спомняте ли си подобно преживяване? Виждали ли сте го някога? За него е взета помпа, донякъде подобна на тази, с която току-що изпомпах въздух в медната бутилка.

Ориз. 27.

Трябва да се постави така, че да мога да поставя дланта си върху отвора му. Във въздуха ръката ми се движи толкова лесно, сякаш не усеща никакво съпротивление. Както и да се движа, почти никога не успявам да постигна такава скорост, че да усещам голямо въздушно съпротивление на това движение). Но когато сложа ръката си тук (върху цилиндъра на въздушната помпа, от който тогава се изпомпва въздухът), виждате какво се случва. Защо дланта ми се придържа към това място толкова плътно, че цялата помпа се движи зад нея? Виж! Защо едва освобождавам ръката си? Какъв е проблема? Това е тежестта на въздуха - въздухът, който е над мен.

Ето още един опит, който смятам, че ще ви помогне да разберете още по-добре този въпрос. Горната част на този буркан ще бъде покрита с бичи пикочен мехур и когато въздухът се изпомпва от него, ще видите, в леко модифицирана форма, същия ефект като в предишния експеримент. Сега горната част е напълно плоска, но ако направя дори съвсем леко движение с помпата, и вижте как балонът пада, как се огъва навътре. Сега ще видите как балонът ще бъде изтеглен все повече и повече в буркана, докато накрая бъде напълно притиснат и пробит от силата на атмосферата, която го притиска. (Балонът се спука със силен гръм.)И така, това се случи изцяло от силата, с която въздухът притисна балона и няма да ви е трудно да разберете как стоят нещата тук.

Ориз. 28.

Вижте тази колона от пет куба: частиците, натрупани в атмосферата, са подредени една над друга по същия начин. Съвсем ясно ви е, че четирите горни куба опират в петия, долен, и че ако го извадя, всички останали ще слязат надолу. Ситуацията е същата в атмосферата: горните слоеве въздух се поддържат от долните и когато въздухът се изпомпва изпод тях, настъпват промени, които сте наблюдавали, когато дланта ми лежи върху цилиндъра на помпата и в експеримента с бичия балон и сега ще видите още по-добре.

Завързах този буркан с гума. мембрана. Сега аз ще изпомпам въздуха от него, а вие наблюдавайте гумата, която разделя въздуха отдолу от въздуха отгоре. Ще видите как ще се развие атмосферното налягане, докато въздухът се изпомпва от кутията. Вижте как гумата се прибира - все пак мога дори да пъхна ръката си в буркана - и всичко това е само в резултат на мощното, колосално влияние на въздуха над нас. Колко ясно се вижда този интересен факт тук!

След края на днешната лекция ще можете да премерите силата си като се опитате да отделите това устройство. Състои се от две кухи медни полусфери, плътно прилепнали една към друга и оборудвани с тръба с кран за изпомпване на въздух. Докато вътре има въздух, полукълбата лесно се разделят; вие обаче ще се убедите, че когато изпомпваме въздух през тази тръба с кран и вие ги дръпнете - едното в едната посока, другото в другата посока - никой от вас няма да може да раздели полукълбата. Всеки квадратен инч от площта на напречното сечение на този съд, когато въздухът се изпомпва, трябва да поддържа около петнадесет фунта. След това ще ви дам възможност да изпробвате силата си - опитайте се да преодолеете това въздушно налягане.

Ето още едно интересно малко нещо - вендуза, игра за момчета, но само подобрена за научни цели. В края на краищата, вие, млади хора, имате пълното право да използвате играчките за целите на науката, още повече, че в днешно време те започнаха да се подиграват с науката. Ето една вендуза, само че не е кожа, а гума. Плъскам го върху повърхността на масата и веднага виждате, че е здраво залепнал за нея. Защо се държи така? Може да се мести, лесно се плъзга от място на място, но колкото и да се опитвате да го повдигнете, вероятно ще дръпне масата със себе си, отколкото да се откъсне от нея. Можете да го извадите от масата само когато го преместите до самия ръб, за да оставите въздух под него. Само въздушното налягане над него го притиска към повърхността на масата. Ето още една вендуза - натиснете ги и ще видите колко здраво са залепнали. Можем да ги използваме, така да се каже, по предназначение, тоест да ги залепим на прозорци и стени, където ще издържат няколко часа и ще бъдат полезни за окачване на някои предмети върху тях.

Трябва обаче да ви покажа не само играчки, но и експерименти, които можете да повторите у дома. Можете ясно да докажете съществуването на атмосферно налягане с такъв елегантен експеримент. Ето чаша вода. Ами ако те помоля да успееш да го обърнеш с главата надолу, без да се разлее вода? И не защото сте вдигнали ръката си, а единствено поради атмосферното налягане.

Вземете чаша, пълна до ръба или наполовина с вода, и я покрийте с малко картон; обърнете го и вижте какво ще се случи с картона и водата. Въздухът няма да може да проникне през стъклото, тъй като водата няма да го пропуска поради капилярно привличане към ръбовете на стъклото.

Мисля, че всичко това ще ви даде правилната представа, че въздухът не е празнота, а нещо материално. Когато научите от мен, че онази кутия там съдържа половин килограм въздух, а тази стая побира повече от тон, ще повярвате, че въздухът не е просто празнота.

Нека направим още един експеримент, за да ви убедим, че въздухът наистина може да окаже съпротивление. Знаете каква великолепна духовка може лесно да се направи от гъше перо, или тръба, или нещо подобно. Вземете резен ябълка или картоф, трябва да изрежете малко парче от него до размера на тръбата - ето така - и да го натиснете до самия край, като бутало. С поставянето на втория щепсел напълно изолираме въздуха в тръбата. И сега се оказва, че натискането на втория щепсел близо до първия е напълно невъзможно. Възможно е да компресирате въздуха до известна степен, но ако продължим да натискаме втория щепсел, тогава той все още няма да има време да се приближи до първия, преди сгъстеният въздух да го изтласка от тръбата и освен това с сила, напомняща действието на барута - в края на краищата тя също е свързана с тази причина, която наблюдавахме тук.

Онзи ден видях един експеримент, който много ми хареса, защото може да се използва в нашите часове. (Преди да го започна, трябва да помълча за около пет минути, тъй като успехът на този експеримент зависи от дробовете ми.) Надявам се, че чрез силата на дишането си, тоест чрез правилното използване на въздуха, ще мога да вдигнете яйце, което стои в една чаша, и да го хвърлите в друга. Не мога да гарантирам за успех: в крайна сметка говоря твърде дълго. (Лекторът успешно провежда експеримента.)Въздухът, който издухвам, преминава между яйцето и стената на чашата; под яйцето възниква налягане на въздуха, което може да повдигне тежък предмет: в края на краищата, що се отнася до въздуха, едно яйце е наистина тежък предмет. Във всеки случай, ако искате сами да направите този експеримент, по-добре е да вземете твърдо сварено яйце и след това можете без риск да опитате внимателно да го преместите от една чаша в друга със силата на дъха си.

Въпреки че отделихме доста време на въпроса за масата на въздуха, бих искал да спомена още едно негово свойство. В експеримента с пушка ще видите, че преди да излезе първата запушалка за картофи, успях да бутна втората с половин инч или повече. А това зависи от едно чудесно свойство на въздуха – неговата еластичност. Можете да я опознаете чрез следното преживяване.

Нека вземем черупка, която е непроницаема за въздуха, но способна да се разтяга и свива и по този начин ни дава възможност да преценим еластичността на въздуха, който се съдържа в нея. Сега в него няма много въздух и ще завържем плътно врата, така че да не може да комуникира с околния въздух. Досега правехме всичко по такъв начин, че да показваме атмосферното налягане върху повърхността на обектите, но сега, напротив, ще се отървем от атмосферното налягане. За да направите това, ще поставим нашата черупка под камбаната на въздушната помпа, от която ще изпомпваме въздуха. Пред очите ви тази черупка ще се изправи, ще се надуе като балон и ще става все по-голяма и по-голяма, докато изпълни цялата камбана. Но щом отново отворя достъп до външния въздух в камбаната, нашата топка веднага ще падне. Ето нагледно доказателство за това удивително свойство на въздуха – неговата еластичност, тоест изключително високата му способност да се компресира и разширява. Това свойство е много важно и до голяма степен определя ролята на въздуха в природата.

Нека сега да преминем към друг много важен раздел от нашата тема. Спомнете си, че когато работихме върху изгарянето на свещ, открихме, че се образуват различни продукти от горенето. Тези продукти включват сажди, вода и нещо друго, което все още не е изследвано от нас. Събрахме водата и позволихме на други вещества да се разпръснат във въздуха. Нека сега разгледаме някои от тези продукти.

Ориз. 29.

По-специално, следният опит ще ни помогне по този въпрос. Тук ще поставим горяща свещ и ще я покрием със стъклена капачка с изходна тръба отгоре... Свещта ще продължи да гори, тъй като въздухът преминава свободно отдолу и отгоре. Първо, виждате, че капачката е намокрена; вече знаете за какво става въпрос: това е вода, произведена от изгаряне на свещ от действието на въздуха върху водорода. Но, освен това, нещо излиза от изходната тръба в горната част; не е водна пара, не е вода, това вещество не кондензира и освен това има специални свойства. Виждате, че потокът, излизащ от тръбата, почти успява да угаси светлината, която нося към него; Ако държа запалена треска директно в изходящия поток, тя ще изгасне напълно. „Това е в реда на нещата“, казвате; Очевидно това не ви изненадва, защото азотът не поддържа горенето и трябва да изгаси пламъка, тъй като свещта не гори в него. Но нима тук няма нищо освен азот?

Тук ще трябва да изпреваря: въз основа на знанията, които имам, ще се опитам да ви оборудвам с научни методи за изучаване на такива газове и изясняване на тези въпроси като цяло.

Нека вземем празен буркан и го държим над изходната тръба, така че продуктите от изгарянето на свещта да се съберат в него. Няма да ни е трудно да открием, че този буркан съдържа не само въздух, но и газ, който има и други свойства. За да направя това, вземам малко негасена вар, изсипвам го и разбърквам добре. След като поставих кръг от филтърна хартия във фунията, филтрирам тази смес през нея и чиста, прозрачна вода се влива в колбата, поставена под нея. Имам толкова вода, колкото искам в друг съд, но за да бъда убедителен, предпочитам да използвам в по-нататъшни експерименти точно същата варна вода, която беше приготвена пред очите ви.

Ако налеете малко от тази чиста, прозрачна вода в буркана, където събрахме газа от горящата свещ, веднага ще видите как ще настъпи промяна... Виждате ли, водата е побеляла напълно! Моля, имайте предвид, че това няма да работи с обикновен въздух. Ето един съд с въздух; Наливам варовита вода в нея, но нито кислородът, нито азотът, нито нещо друго, присъстващо в това количество въздух, ще предизвика промени във варовата вода; както и да го разклащаме с обикновения въздух, съдържащ се в този съд, той остава напълно прозрачен. Въпреки това, ако вземете тази колба с варова вода и я поставите в контакт с цялата маса продукти от изгарянето на свещта, тя бързо ще придобие млечнобял оттенък.

Това бяло, подобно на тебешир вещество във водата се състои от варовик, който взехме, за да направим варова вода, комбиниран с нещо, което е излязло от свещта, тоест точно продукта, който се опитваме да уловим и за. Ще ви кажа днес. Това вещество става видимо за нас благодарение на реакцията му към варовита вода, където става очевидна разликата му от кислорода, азота и водните пари; Това е ново за нас вещество, получено от свещ. Следователно, за да разберем правилно горенето на свещ, трябва да разберем и как и от какво се получава този бял прах. Може да се докаже, че това наистина е креда; Ако поставите мокра креда в реторта и я нагреете до червено, тя ще освободи точно същото вещество, което излиза от горяща свещ.

Има и друг, по-добър начин да се получи това вещество и то в големи количества, ако искат да разберат какви са основните му свойства. Оказва се, че това вещество се намира в изобилие на места, където дори не бихте си помислили да подозирате присъствието му. Този газ, който се отделя при изгаряне на свещ и се нарича въглероден диоксид, се намира в огромни количества във всички варовици, креда, черупки и корали. Тази интересна съставна част на въздуха се намира свързана във всички тези камъни; Откривайки това вещество в такива скали като мрамор, креда и др., химикът д-р Блек го нарече „свързан въздух“, тъй като вече не е в газообразно състояние, а е станал част от твърдо тяло.

Този газ се добива лесно от мрамор. Има малко солна киселина на дъното на този буркан; горяща треска, спусната в буркан, ще покаже, че в нея няма нищо освен обикновен въздух до самото дъно. Ето парчета мрамор - красив висококачествен мрамор; Хвърлям ги в буркан с киселина и се получава нещо като силно кипене. Обаче не се отделя водна пара, а някакъв вид газ; и ако сега тествам съдържанието на буркана с горяща треска, ще получа абсолютно същия резултат като от газа, излизащ от изходната тръба над горящата свещ. Не само, че ефектът тук е същият, но също така е причинен от точно същото вещество, което е било освободено от свещта; По този начин можем да получим въглероден диоксид в големи количества: в края на краищата бурканът ни е почти пълен.

Можем също да проверим, че този газ не се намира само в мрамора.

Ето голям буркан с вода, в който изсипах тебешир (от вида, който се продава за мазилка, тоест измит с вода и почистен от груби частици).

Тук има силна сярна киселина; Именно тази киселина ще ни е необходима, ако искате да повторите нашите експерименти у дома (моля, имайте предвид, че действието на тази киселина върху варовик и подобни скали произвежда неразтворима утайка, докато солната киселина произвежда разтворимо вещество, което не сгъстява водата. ).

Може би се чудите защо правя този експеримент в такъв контейнер. За да можете да повторите в малък мащаб това, което правя тук в голям мащаб. Тук ще видите същия феномен като преди: в този голям буркан произвеждам въглероден диоксид, който е идентичен по природа и свойства на този, който получихме при изгаряне на свещ в атмосферен въздух. И колкото и различни да са тези два метода за производство на въглероден диоксид, до края на нашето изследване ще се убедите, че той се оказва еднакъв във всички отношения, независимо от метода на производство.

Нека да преминем към следващия експеримент, за да изясним природата на този газ. Ето един пълен буркан с този газ - нека го тестваме чрез изгаряне, т.е. по същия начин, както вече сме тествали редица други газове. Както можете да видите, самият той не гори и не поддържа горене. Освен това разтворимостта му във вода е незначителна: в крайна сметка, както видяхте, лесно се събира над водата. Освен това знаете, че дава характерна реакция с варовита вода, която побелява от нея; и накрая, въглеродният диоксид влиза като една от съставните части на карбонатната вар, т.е. варовика.

Сега ще ви покажа, че въглеродният диоксид се разтваря във вода, макар и съвсем малко, и следователно в това отношение се различава от кислорода и водорода. Ето един уред за получаване на такъв разтвор. Долната част на това устройство съдържа мрамор и киселина, а горната част съдържа студена вода. Вентилите са проектирани така, че газът да може да преминава от дъното на съда към горната част. Сега ще пусна апарата си в действие... Виждате как из водата се издигат мехурчета газ. Апаратът работи от вчера вечерта и несъмнено ще открием, че част от газа вече се е разтворил. Отварям крана, наливам тази вода в чаша и я опитвам. Да, кисело е - съдържа въглероден диоксид. Ако се източи с варна вода, ще се получи характерно побеляване, което показва наличието на въглероден диоксид.

Въглеродният диоксид е много тежък, той е по-тежък от атмосферния въздух. Таблицата показва масите на въглеродния диоксид и някои други газове, които сме изследвали.

Пинт Кубик. крак

(зърна) (унции)

Водород. . . . 3/4 1/12

Кислород. . . . 11 9/10 1 1/3

Азот. . . . . . 10 4/10 1 1/6

Въздух. . . . . 10 7/10 1 1/5

Въглероден двуокис. 16 1/3 1 9/10

Сериозността на въглеродния диоксид може да бъде демонстрирана чрез редица експерименти. Първо, нека вземем, например, висока чаша, в която няма нищо друго освен въздух, и се опитайте да налеете малко въглероден диоксид от този съд в нея. По външния вид не може да се прецени дали съм успял или не; но имаме начин да проверим (слага горяща свещ в чаша, тя изгасва). Виждате ли, газът всъщност преля тук. И ако го бях пробвал с варовита вода, тестът щеше да даде същия резултат. В крайна сметка получихме нещо като кладенец с въглероден диоксид на дъното (за съжаление, понякога трябва да се справяме с такива кладенци в действителност); Нека поставим тази миниатюрна кофа в нея. Ако на дъното на съда има въглероден диоксид, той може да се загребе с тази кофа и да се извади от „кладенеца“. Нека направим тест с треска... Да, вижте, кофата е пълна с въглероден диоксид.

Ориз. тридесет.

Ето още един експеримент, който показва, че въглеродният диоксид е по-тежък от въздуха. Един буркан се балансира на кантар; Сега в него има само въздух. Когато налея въглероден диоксид в него, той веднага потъва от тежестта на газа. Ако разгледам буркана с горяща треска, ще се убедите, че въглеродният диоксид наистина е влязъл в него: съдържанието на буркана не може да поддържа горене.

Ориз. 31.

Ако надуя сапунен мехур с дъха си, тоест, разбира се, с въздух, и го пусна в този буркан с въглероден диоксид, той няма да падне на дъното. Но първо ще взема балон като този, надут с въздух, и ще го използвам, за да проверя къде е приблизително нивото на въглероден диоксид в този буркан. Виждате ли, топката не пада на дъното; Добавям въглероден диоксид към буркана и топката се издига по-високо. Сега да видим дали мога, като издух сапунен мехур, да го накарам да остане във висящо състояние по същия начин. (Лекторът издухва сапунен мехур и го изхвърля в буркан с въглероден диоксид, където мехурът остава суспендиран.)Виждате ли, сапунено мехурче, подобно на балон, плува върху повърхността на въглероден диоксид, точно защото този газ е по-тежък от въздуха.От книгата Какво ви казва светлината автор Суворов Сергей Георгиевич

Вълнови свойства на светлината. Опитът на Йънг Корпускулярната хипотеза на Нютон за светлината царува много дълго време - повече от сто години и половина. Но в началото на 19 век английският физик Томас Йънг (1773-1829) и френският физик Августин Френел (1788-1827) провеждат експерименти, които