Korištenje kemijske kontradikcije u inovativnom projektu: svijeća s kisikom. Pirotehnička smjesa za proizvodnju kisika Odakle dolazi kisik u zrakoplovu?

20.12.2021

Upotreba: za dobivanje kisika u sustavima za održavanje života u hitnim situacijama. Suština izuma: pirotehnička smjesa uključuje 87 - 94 mas.% NaClO 3 i 6 - 13 mas.% Cu 2 S. Izdašnost O 2 231 - 274 l/kg, temperatura u zoni izgaranja 520 - 580 o C. 1 stol.

Izum se odnosi na područje dobivanja plin kisik od čvrstih sastava koji stvaraju kisik zbog samoodržive termokatalitičke reakcije koja se odvija između komponenti sastava u uskom području izgaranja. Takvi sastavi nazivaju se svijeće s kisikom. Generirani kisik može se koristiti u sustavima za održavanje života iu hitnim situacijama dispečerskih službi. Poznati pirotehnički izvori kisika, tzv. kisikove ili kloratne svijeće, sadrže tri glavne komponente: nosač kisika, gorivo i katalizator. % goriva je željezni metalni prah s ugljičnim dioksidom. Funkciju katalizatora obavljaju metalni oksidi i peroksidi, na primjer MgFeO 4 . Izlaz kisika je u rasponu od 200-260 l/kg. Temperatura u zoni izgaranja kloratnih svijeća koje sadrže metal kao gorivo prelazi 800 o C. Najbliži izumu je sastav koji sadrži natrijev klorat kao nosač kisika, 92% gorivo, leguru magnezija sa silicijem u omjeru 1:1. (3 tež.), a u Kao katalizator mješavina oksida bakra i nikla u omjeru 1:4. Prinos kisika iz ovog sastava je 265 5 l/kg. Temperatura u zoni izgaranja je 850-900 o C. Nedostatak poznatog sastava je visoka temperatura u zoni izgaranja, što povlači za sobom potrebu kompliciranja dizajna generatora, uvođenje posebnog izmjenjivača topline za hlađenje kisika. , mogućnost da se kućište generatora zapali od iskri gorućih metalnih čestica koje ga udaraju, pojava viška količine tekuće faze (taline) u blizini zone izgaranja, što dovodi do deformacije bloka i povećanja količine prašine . Svrha izuma je smanjiti temperaturu u zoni izgaranja pripravka uz održavanje visokog prinosa kisika. To se postiže činjenicom da sastav sadrži natrijev klorat kao nosač kisika, te bakrov sulfit (Cu 2 S) kao gorivo i katalizator. Komponente pripravka se uzimaju u sljedećem omjeru, mas. natrijev klorat 87-94; bakar sulfid 6-13. Mogućnost korištenja bakrenog sulfida kao goriva i katalizatora temelji se na posebnom mehanizmu katalitičkog djelovanja. Tijekom reakcije, obje komponente bakrenog sulfida egzotermno oksidiraju:

Su 2 S + 2,5 O 2 CuSO 4 + CuO + 202,8 kcal. Ova reakcija daje energiju za odvijanje procesa samorazmnožavanja. Specifična entalpija izgaranja Cu 2 S (1,27 kcal/g) ne razlikuje se mnogo od specifične entalpije izgaranja željeza (1,76 kcal/g). Većina energija dolazi od oksidacije sulfidnog sumpora u sulfat i samo manjim dijelom od oksidacije bakra. Bakreni sulfid je reaktivniji od metalnog praha željeza i magnezija, stoga se glavna egzotermna reakcija može odvijati prilično brzo pri relativno niskoj temperaturi od 500 o C. Niska temperatura u zoni izgaranja također je osigurana činjenicom da i bakreni sulfid i njegov produkt oksidacije bakrov oksid učinkoviti su katalizatori za razgradnju natrijeva klorata. Prema podacima DTA, čisti natrijev klorat se zagrijavanjem brzinom od 10 o C/min raspada na NaCl i O 2 pri 480-590 o C, u prisutnosti 6 mas. Cu 2 S na 260-360 o C, te u prisutnosti 12 mas. CuO na 390-520 o C. Cu 2 S prah ima veću disperziju< 0,01 мм и лучшей адгезией к хлорату натрия, по сравнению с металлическим Fe или Мg. Благодаря этому элементарный объем, приходящийся на долю каждой частицы горючего в случае значительно меньше, чем в случае частиц металла, что и обеспечивает меньшие температурные градиенты вблизи зоны горения и равномерность движения фронта горения. Дополнительные преимущества состава высокая равномерность горения и полное отсутствие искр, всегда наблюдаемые при горении составов с порошком металла, в качестве горючего. Выход кислорода в предлагаемом составе в зависимости от содержания Сu 2 S меняется от 230 до 274 л/кг. Температура горения лежит в пределах 520-580 о С, т. е. на 260-300 о С ниже, чем в известных составах. Скорость движения горячей зоны также зависит от содержания Сu 2 S и меняется от 0,23 до 0,5 мм/с при увеличении его от 6 до 13% Генерируемый кислород содержит небольшое количество диоксида серы около 0,2 мг/м 3 , что в 10 раз выше ПДК для медицинского кислорода. Используются технические реактивы без дополнительной очистки, производимые отечественной промышленностью. Для приготовления блоков смесь исходных компонентов перемешивают в шаровой мельнице в течение 30 мин. После этого прессуют блоки в стальной пресс-форме. Испытания прессованных блоков проводят в реакторе, снабженном воспламенительным устройством с электроспиралью. Объем выделившегося кислорода измеряют газосчетчиком ГСБ-400, температуру во фронте горения измеряют термопарой, помещенной в прессованный блок на глубину 5 мм. П р и м е р 1. Прессованный цилиндрический блок диаметром 30 мм и высотой 17,5 мм, содержащий 94 мас. NaClO 3 , 6 мас. сульфида меди, после инициирования спиралью равномерно горит со скоростью 0,23 мм/с с температурой в зоне горения 520 о С. Количество выделившегося кислорода 274 л/кг. В таблице представлены результаты испытаний состава по изобретению. Из них следует, что при уменьшении количества сульфида меди состав не горит. При увеличении количества сульфида меди относительно заявленных границ состав горит с очень высокой скоростью (выше 1 мм/с), с большим количеством пыли (100 мг/л). При такой высокой скорости горения возникает опасность взрыва состава. При занижении или завышении содержания хлората натрия или горючего-катализатора-сульфида меди состав теряет работоспособность. Таким образом, изобретение позволяет получить высокий выход кислорода 231-274 л/кг при сравнительно невысокой температуре в зоне горения 520-580 о С. Полученный кислород не содержит таких вредных примесей, как Сl 2 , углеродные соединения и minimalni iznos SO 2 ne više od 0,55 kg/m 3.

ZAHTJEV

PIROTEHNIČKI SASTAV ZA PROIZVODNJU KISIKA, uključujući natrijev klorat i spoj bakra, naznačen time što kao spoj bakra sadrži bakrov sulfid sa sljedećim sadržajem komponenata, mas. %:

Kisik u zrakoplovu može biti pohranjen u plinovitom, tekućem i kriogenom stanju (§ 10.3), a može biti i u vezanom stanju u kombinaciji s određenim kemijskim elementima.

Potreba za kisikom u zrakoplovu određena je potrošnjom kisika članova posade, količinom njegovog istjecanja u okolni prostor i potrebom ponovnog stvaranja tlaka u kabini za regeneraciju nakon njezine prisilne ili hitne depresurizacije. Gubitak kisika zbog curenja iz kabina svemirski brodovi obično beznačajna (npr. na letjelici Apollo ~ 100g/h).

Najveća potrošnja kisika može se dogoditi kada je kabina pod tlakom.

Količina kisika koju osoba konzumira ovisi o tjelesnoj težini osobe, njenom fizičkom stanju, prirodi i intenzitetu aktivnosti, omjeru bjelančevina, masti i ugljikohidrata u prehrani i drugim čimbenicima. Smatra se da prosječna dnevna potrošnja kisika kod osobe, ovisno o njegovoj potrošnji energije, može varirati od 0,6 do 1 kg. Pri razvoju sustava za održavanje života za dugotrajne letove, prosječna dnevna potrošnja kisika po osobi obično se uzima od 0,9-1 kg.

Težina i volumetrijske karakteristike ovog regeneracijskog sustava ovise o vremenu leta i karakteristikama sustava za skladištenje potrebnih rezervi kisika i apsorbera štetnih nečistoća.

Koeficijent a za sustav skladištenja 02 u tekućem stanju je oko 0,52-0,53, u kriogenom stanju - 0,7, au plinovitom stanju - oko 0,8.

Međutim, pohranjivanje kisika u kriogenom stanju je isplativije, kao u ovom slučaju u usporedbi sa sustavom tekući kisik potrebna je jednostavnija oprema, budući da nema potrebe za prijenosom kisika iz tekuće u plinovitu fazu u uvjetima nulte gravitacije.

Obećavajući izvori kisika su neki kemijski spojevi koji sadrže velike količine O2 vezani oblik i dajući ga lako.

Izvedivost korištenja brojnih visoko aktivnih kemijskih spojeva opravdana je činjenicom da, uz oslobađanje kisika kao rezultat reakcije, apsorbiraju ugljični dioksid i vodu koja se oslobađa tijekom života posade. Osim toga, ovi spojevi mogu dezodorirati atmosferu u kabini, tj. ukloniti mirise, otrovne tvari i uništiti bakterije.

Kisik, u kombinaciji s drugim elementima, postoji u mnogima kemijski spojevi. Međutim, samo neki od njih mogu se koristiti za proizvodnju O2. Pri radu u zrakoplovu kemijski spojevi moraju ispunjavati posebne zahtjeve: 1) biti stabilni tijekom skladištenja, sigurni i pouzdani u radu; 2) lako otpuštaju kisik i s minimalnim sadržajem nečistoća; 3) količina kisika koja se oslobađa uz istovremenu apsorpciju CO2 i H20 treba biti dovoljno velika da minimizira težinu sustava s opskrbom tvari.

Na prostoru zrakoplov preporučljivo je koristiti rezerve kisika u sljedećim kemijskim spojevima: superoksidi alkalijski metali, vodikov peroksid, klorati alkalnih metala.

Najkorištenija tvar koja oslobađa kisik je kalijev superoksid.

Superoksidne patrone prikladne su za dugotrajno skladištenje. Reakcija oslobađanja kisika iz kalijevog superoksida može se lako kontrolirati. Vrlo je važno da superoksidi oslobađaju kisik kada apsorbiraju ugljični dioksid i vodu. Moguće je osigurati da se reakcija odvija na takav način da omjer volumena apsorbiranog ugljičnog dioksida i volumena oslobođenog kisika bude jednak respiratornom koeficijentu čovjeka.

Za izvođenje reakcije potrebna je struja plina koja se obogaćuje kisikom i sadrži ugljični dioksid i pare

U prvoj glavnoj reakciji 1 kg K02 apsorbira 0,127 kg vode i oslobađa 236 litara plinovitog kisika. U drugoj glavnoj reakciji 1 kg K02 apsorbira 175 l ugljični dioksid i oslobađa 236 litara plinovitog kisika.

Zbog prisutnosti sekundarnih reakcija, omjer volumena kisika koji se oslobađa u regeneratoru i volumena apsorbiranog ugljičnog dioksida može uvelike varirati i ne odgovara omjeru volumena kisika koji je osoba potrošila prema volumenu ugljika. dioksid koji on oslobađa.

Pojava jedne ili druge reakcije ovisi o sadržaju vodene pare i ugljičnog dioksida u protoku plina. Kako se sadržaj vodene pare povećava, količina proizvedenog kisika raste. Regulacija produktivnosti kisika u regeneracijskom ulošku provodi se promjenom sadržaja vodene pare na ulazu u uložak.

Klorati alkalnih metala (primjerice NaC103)t koriste se kao hitna sredstva namijenjena brzoj proizvodnji kisika u slučaju, primjerice, naglog pada tlaka u kabini. oblik kloratnih čepića.

Praktički mogući prinos kisika u ovom slučaju je ~40 to/o. Reakcija razgradnje klorata odvija se uz apsorpciju topline. Toplina potrebna za odvijanje reakcije oslobađa se kao rezultat oksidacije željeznog praha koji se dodaje kloratnim svijećama. Svijeće se pale fosfornom šibicom ili električnim upaljačem. Kloratni čepići gori s brzinom oko 10 mm/min.

Pri korištenju sustava za regeneraciju plinovitog okoliša u kabini, koji se temelje na rezervama plinovitog ili kriogenog kisika, potrebno je isušiti plinoviti okoliš od vodene pare, ugljičnog dioksida i štetnih nečistoća.

Sušenje plinskog okoliša može se provesti propuhivanjem plina kroz vodene apsorbere ili kroz izmjenjivače topline koji hlade plin ispod točke rosišta, nakon čega slijedi uklanjanje kondenzirane vlage.

Izum se odnosi na generatore kisika za disanje i može se koristiti u aparatima za disanje za osobnu uporabu, koji se koriste u hitnim situacijama, na primjer pri gašenju požara. Kako bi se smanjila brzina stvaranja kisika i povećala pouzdanost tijekom dugotrajnog rada, pirokemijski generator kisika koji sadrži prešane blokove krutog izvora kisika s prijelaznim elementima za paljenje, uređajem za iniciranje, toplinskom izolacijom i sustavom filtera, smještenim u metalu kućište, opremljeno izlaznom cijevi za kisik, ima čvrsti izvor blokova kisika u obliku paralelopipeda, dok se kao čvrsti izvor kisika koristi sastav natrijevog klorata, kalcijevog peroksida i magnezija. Prijelazni elementi za paljenje pripremaju se iz mješavine kalcijevog peroksida s magnezijem i utiskuju se u obliku tableta ili u kraj ili u bočni rub stranice, a sami blokovi se polažu u slojevima i to cik-cak u svakom sloju. . 1 z. str. f-ly, 2 ilustr.

Izum se odnosi na generatore kisika za disanje i može se koristiti u aparatima za disanje za osobnu uporabu, koji se koriste u hitnim situacijama, na primjer pri gašenju požara. Pirokemijski generator kisika je uređaj koji se sastoji od kućišta unutar kojeg se nalazi sastav koji je sposoban otpuštati kisik pirokemijskim procesom koji se sam širi: svijeća s kisikom, uređaj za paljenje za pokretanje izgaranja svijeće, filtarski sustav za pročišćavanje plin od stranih nečistoća i dima, te toplinska izolacija. Preko odvodne cijevi kisik se dovodi do mjesta potrošnje kroz cjevovod. U većini poznatih generatora kisika, svjećica se proizvodi u obliku monobloka cilindričan . Vrijeme gorenja takve svijeće ne prelazi 15 minuta. Duži rad generatora postiže se korištenjem više blokova (elemenata) položenih tako da im se krajevi dodiruju. Kada završi izgaranje jednog bloka, toplinski impuls inicira izgaranje sljedećeg elementa svijeće i tako sve dok se potpuno ne potroši. Za pouzdanije paljenje, na kraj elementa koji prima impuls utiskuje se pirotehnički sastav srednjeg paljenja, koji ima veću energiju i veću osjetljivost na toplinski impuls od glavnog sastava svijeće. Poznati pirokemijski generatori kisika rade na kloratnim svijećama termokatalitičkog tipa koje sadrže natrijev klorat, barijev peroksid, željezo i veziva, ili kloratnim svijećama katalitičkog tipa koje se sastoje od natrijevog klorata i katalizatora, na primjer natrijevog ili kalijevog oksida ili peroksida. Poznati kemijski generatori oslobađaju kisik brzina ne manja od 4 l/min, što je nekoliko puta više od fiziološke potrebe osobe. S poznatim sastavima ne može se postići niža stopa stvaranja kisika. Kod smanjenja promjera bloka svjećice, tj. području goruće fronte, što bi moglo dovesti do smanjenja brzine, svijeća gubi sposobnost gorenja. Za održavanje funkcionalnosti svijeće potrebna je promjena energije povećanjem udjela goriva u sastavu, što dovodi do povećanja brzine izgaranja i, sukladno tome, do povećanja brzine otpuštanja kisika. Poznati generator sadrži prešane blokove krutog izvora kisika s prijelaznim elementima za paljenje, inicijalni uređaj, toplinsku izolaciju i sustav filtera u metalnom kućištu s izlaznom cijevi za kisik. Utikač za kisik u ovom generatoru ima sastav natrijevog klorata i natrijevog oksida i peroksida i sastoji se od zasebnih cilindričnih blokova koji su u kontaktu jedan s drugim na svojim krajevima. Prijelazni elementi za paljenje utisnuti su na kraj svakog bloka i sastoje se od aluminija i željeznog oksida. Neki od blokova imaju zakrivljeni oblik, što ih omogućuje polaganje duž U-oblika, U-oblika, u spiralu itd. Zbog visoke stope stvaranja kisika, povećava se ukupna težina svijeće s kisikom koja je potrebna za osiguranje dugotrajnog rada generatora. Na primjer, za rad prototipa generatora 1 sat potrebna je svijeća teška oko 1,2 kg. Velika brzina proizvodnje također dovodi do potrebe za poboljšanjem toplinske izolacije, što je također povezano s dodatnim povećanjem težine generatora. Zakrivljeni (kutni) blokovi su teški za izradu i imaju malu mehaničku čvrstoću: lako se lome na savijanju, što dovodi do prestanka izgaranja na lomu, tj. smanjiti pouzdanost dugotrajnog kontinuiranog rada generatora. Svrha izuma je smanjiti brzinu stvaranja kisika i povećati pouzdanost tijekom dugotrajnog rada generatora. To se postiže činjenicom da pirokemijski generator kisika koji sadrži prešane blokove krutog izvora kisika s prijelaznim elementima za paljenje, inicijalni uređaj, toplinsku izolaciju i sustav filtera, smješten u metalnom kućištu opremljenom izlaznom cijevi za kisik, ima blokove čvrstog izvora kisika u obliku paralelopipeda, dok se kao čvrsti izvor kisika koristi sastav natrijevog klorata, kalcijevog peroksida i magnezija; Prijelazni elementi za paljenje pripremaju se iz mješavine kalcijevog peroksida s magnezijem i utiskuju se u obliku tableta bilo na kraj ili na bočnu plohu bloka, a sami blokovi se polažu sloj po sloj i cik-cak u svaki sloj. Slika 1 prikazuje pirokemijski generator, opći oblik. Generator ima metalno kućište 1 na čijem se kraju nalazi inicijalni uređaj 2. Na gornjem rubu kućišta nalazi se cijev 3 za odvod kisika. Blokovi 4 čvrstog izvora kisika položeni su u slojevima i izolirani jedan od drugoga i od stijenki kućišta brtvama 5 od porozne keramike. Po cijeloj površini gornjeg sloja blokova i gornjeg ruba tijela postavljene su metalne mrežice 6 između kojih se nalazi višeslojni filter 7. Na Sl. Slika 2 prikazuje dijagram postavljanja jednog sloja blokova čvrstog izvora kisika u generator. Korištena su dva tipa blokova - dugi 4 s utisnutom prijelaznom paljivom kuglicom 9 na kraju bloka i kratki 8 s prijelaznom paljivom kuglicom u bočnoj stijenci. Generator se aktivira kada se uključi uređaj za iniciranje 2, iz kojeg se zapali sastav za paljenje 10 i zasvijetli prvi blok svijeće. Fronta izgaranja neprekidno se kreće duž tijela svijeće, krećući se od bloka do bloka na mjestima kontakta kroz prijelazne tablete za paljenje 9. Kao rezultat izgaranja svijeće oslobađa se kisik. Rezultirajući protok kisika prolazi kroz pore keramike 5, gdje se djelomično hladi i ulazi u sustav filtera. Prolaskom kroz metalne mrežice i filtere dodatno se hladi i oslobađa od neželjenih nečistoća i dima. Kroz cijev 3 izlazi čisti kisik pogodan za disanje. Brzina stvaranja kisika, ovisno o zahtjevima, može se mijenjati u rasponu od 0,7 do 3 l/min, mijenjajući sastav krutog izvora kisika u težinskom omjeru NaClO 4 CaO 2 Mg 1 (0,20-0,24) ( 0,04- 0,07) i sastav elemenata paljenja CaO 2 Mg u težinskom omjeru 1 (0,1-0,2). Izgaranje jednog sloja blokova krutog izvora kisika traje 1 sat. Ako je potreban dulji rad, izgaranje se prenosi pomoću kratkog bloka 11 na sljedeći sloj koji se nalazi paralelno s prvim, itd. Ukupna težina elemenata svijeće za jedan sat gorenja je 300 g; ukupno oslobađanje topline je oko 50 kcal/h. U predloženom generatoru, svijeća s kisikom u obliku elemenata paralelopipeda pojednostavljuje njihovo međusobno spajanje i omogućuje gusto i kompaktno pakiranje. Čvrsto pričvršćivanje i eliminacija pokretljivosti blokova paralelopipeda osigurava njihovu sigurnost tijekom transporta i upotrebe kao dijela aparata za disanje, a time i povećava pouzdanost dugotrajnog rada generatora.

Zahtjev

1. PIROKEMIJSKI GENERATOR KISIKA koji sadrži prešane blokove krutog izvora kisika s prijelaznim elementima za paljenje, uređajem za iniciranje, toplinskom izolacijom i sustavom filtriranja, smještenim u metalnom kućištu opremljenom izlaznom cijevi za kisik, naznačen time što su blokovi krutog izvora kisika izvor kisika izrađeni su u obliku paralelopipeda, s U ovom slučaju, sastav natrijevog klorata, kalcijevog i magnezijevog peroksida, a prijelazni elementi za paljenje - mješavina kalcijevog peroksida s magnezijem - koriste se kao čvrsti izvor kisika i nalaze se na kraju ili bočnoj strani bloka. 2. Generator kisika prema zahtjevu 1, naznačen time, da su blokovi krutog izvora kisika položeni sloj po sloj i na cik-cak način u svakom sloju.

Čep za kisik- ovo je uređaj koji kemijskom reakcijom proizvodi kisik pogodan za konzumaciju živih organizama. Tehnologiju je razvila skupina znanstvenika iz Rusije i Nizozemske. Široko upotrebljavan službe spašavanja mnogim zemljama, također u zrakoplovima, svemirskim postajama poput ISS-a. Glavne prednosti ovog razvoja su kompaktnost i lakoća.

Svijeća s kisikom u svemiru

Kisik je vrlo važan resurs na ISS-u. Ali što se događa ako tijekom nesreće ili slučajnog kvara sustavi za održavanje života, uključujući sustav za opskrbu kisikom, prestanu raditi? Svi živi organizmi na brodu jednostavno neće moći disati i umrijet će. Stoga, posebno za takve slučajeve, astronauti imaju prilično impresivnu zalihu kemijskih generatora kisika; svijeće s kisikom. Kako takav uređaj radi i koristi se u svemiru općenito je prikazano u filmu “Živ”.

Odakle dolazi kisik u avionu?

Zrakoplovi također koriste generatore kisika na bazi kemikalija. U slučaju pada tlaka na dasci ili ponovnog kvara, maska za kisik će ispasti u blizini svakog putnika. Maska će proizvoditi kisik 25 minuta, nakon čega će kemijska reakcija prestati.

Kako radi?

Čep za kisik u prostoru se sastoji od kalijevog perklorata ili klorata. Većina zrakoplova koristi barijev peroksid ili natrijev klorat. Tu je i generator paljenja te filter za hlađenje i čišćenje od ostalih nepotrebnih elemenata.

Izum se odnosi na generatore kisika za disanje i može se koristiti u aparatima za disanje za osobnu uporabu, koji se koriste u hitnim situacijama, na primjer pri gašenju požara.

Pirokemijski generator kisika je uređaj koji se sastoji od kućišta unutar kojeg se nalazi sastav koji je sposoban otpuštati kisik pirokemijskim procesom koji se sam širi: svijeća s kisikom, uređaj za paljenje za pokretanje izgaranja svijeće, filtarski sustav za pročišćavanje plin od stranih nečistoća i dima, te toplinska izolacija. Preko odvodne cijevi kisik se dovodi do mjesta potrošnje kroz cjevovod.

U većini poznatih generatora kisika svjećica je izrađena u obliku cilindričnog monobloka. Vrijeme gorenja takve svijeće ne prelazi 15 minuta. Duži rad generatora postiže se korištenjem više blokova (elemenata) položenih tako da im se krajevi dodiruju. Kada završi izgaranje jednog bloka, toplinski impuls inicira izgaranje sljedećeg elementa svijeće i tako sve dok se potpuno ne potroši. Za pouzdanije paljenje, na kraj elementa koji prima impuls utiskuje se pirotehnički sastav srednjeg paljenja, koji ima veću energiju i veću osjetljivost na toplinski impuls od glavnog sastava svijeće.

Poznati pirokemijski generatori kisika rade na kloratnim svijećama termokatalitičkog tipa koje sadrže natrijev klorat, barijev peroksid, željezo i veziva, ili kloratnim svijećama katalitičkog tipa koje se sastoje od natrijevog klorata i katalizatora, na primjer natrijevog ili kalijevog oksida ili peroksida. Poznati kemijski generatori oslobađaju kisik brzina ne manja od 4 l/min, što je nekoliko puta više od fiziološke potrebe osobe. S poznatim sastavima ne može se postići niža stopa stvaranja kisika. Kod smanjenja promjera bloka svjećice, tj. području goruće fronte, što bi moglo dovesti do smanjenja brzine, svijeća gubi sposobnost gorenja. Za održavanje funkcionalnosti svijeće potrebna je promjena energije povećanjem udjela goriva u sastavu, što dovodi do povećanja brzine izgaranja i, sukladno tome, do povećanja brzine otpuštanja kisika.

Poznati generator sadrži prešane blokove krutog izvora kisika s prijelaznim elementima za paljenje, inicijalni uređaj, toplinsku izolaciju i sustav filtera u metalnom kućištu s izlaznom cijevi za kisik. Utikač za kisik u ovom generatoru ima sastav natrijevog klorata i natrijevog oksida i peroksida i sastoji se od zasebnih cilindričnih blokova koji su u kontaktu jedan s drugim na svojim krajevima. Prijelazni elementi za paljenje utisnuti su na kraj svakog bloka i sastoje se od aluminija i željeznog oksida. Neki od blokova imaju zakrivljeni oblik, što ih omogućuje polaganje duž U-oblika, U-oblika, u spiralu itd.

Zbog visoke stope stvaranja kisika, povećava se ukupna težina svijeće s kisikom koja je potrebna za osiguranje dugotrajnog rada generatora. Na primjer, za rad prototipa generatora 1 sat potrebna je svijeća teška oko 1,2 kg. Velika brzina proizvodnje također dovodi do potrebe za poboljšanjem toplinske izolacije, što je također povezano s dodatnim povećanjem težine generatora.

Zakrivljeni (kutni) blokovi su teški za izradu i imaju malu mehaničku čvrstoću: lako se lome na savijanju, što dovodi do prestanka izgaranja na lomu, tj. smanjiti pouzdanost dugotrajnog kontinuiranog rada generatora.

Svrha izuma je smanjiti brzinu stvaranja kisika i povećati pouzdanost tijekom dugotrajnog rada generatora.

To se postiže činjenicom da pirokemijski generator kisika koji sadrži prešane blokove krutog izvora kisika s prijelaznim elementima za paljenje, inicijalni uređaj, toplinsku izolaciju i sustav filtera, smješten u metalnom kućištu opremljenom izlaznom cijevi za kisik, ima blokove čvrstog izvora kisika u obliku paralelopipeda, dok se kao čvrsti izvor kisika koristi sastav natrijevog klorata, kalcijevog peroksida i magnezija; Prijelazni elementi za paljenje pripremaju se iz mješavine kalcijevog peroksida s magnezijem i utiskuju se u obliku tableta bilo na kraj ili na bočnu plohu bloka, a sami blokovi se polažu sloj po sloj i cik-cak u svaki sloj.

Slika 1 prikazuje pirokemijski generator, opći izgled. Generator ima metalno kućište 1 na čijem se kraju nalazi inicijalni uređaj 2. Na gornjem rubu kućišta nalazi se cijev 3 za odvod kisika. Blokovi 4 čvrstog izvora kisika položeni su u slojevima i izolirani jedan od drugoga i od stijenki kućišta brtvama 5 od porozne keramike. Po cijeloj površini gornjeg sloja blokova i gornjeg ruba tijela postavljene su metalne mrežice 6 između kojih se nalazi višeslojni filter 7.

Na sl. Slika 2 prikazuje dijagram postavljanja jednog sloja blokova čvrstog izvora kisika u generator. Korištena su dva tipa blokova - dugi 4 s utisnutom prijelaznom paljivom kuglicom 9 na kraju bloka i kratki 8 s prijelaznom paljivom kuglicom u bočnoj stijenci.

Generator se aktivira kada se uključi uređaj za iniciranje 2, iz kojeg se zapali sastav za paljenje 10 i zasvijetli prvi blok svijeće. Fronta izgaranja neprekidno se kreće duž tijela svijeće, krećući se od bloka do bloka na mjestima kontakta kroz prijelazne tablete za paljenje 9. Kao rezultat izgaranja svijeće oslobađa se kisik. Rezultirajući protok kisika prolazi kroz pore keramike 5, gdje se djelomično hladi i ulazi u sustav filtera. Prolaskom kroz metalne mrežice i filtere dodatno se hladi i oslobađa od neželjenih nečistoća i dima. Kroz cijev 3 izlazi čisti kisik pogodan za disanje.

Brzina stvaranja kisika, ovisno o zahtjevima, može se mijenjati u rasponu od 0,7 do 3 l/min, mijenjajući sastav krutog izvora kisika u težinskom omjeru NaClO 4 CaO 2 Mg 1 (0,20-0,24) ( 0,04- 0,07) i sastav elemenata paljenja CaO 2 Mg u težinskom omjeru 1 (0,1-0,2). Izgaranje jednog sloja blokova krutog izvora kisika traje 1 sat. Ako je potreban dulji rad, izgaranje se prenosi pomoću kratkog bloka 11 na sljedeći sloj koji se nalazi paralelno s prvim, itd. Ukupna težina elemenata svijeće za jedan sat gorenja je 300 g; ukupno oslobađanje topline je oko 50 kcal/h.

U predloženom generatoru, svijeća s kisikom u obliku elemenata paralelopipeda pojednostavljuje njihovo međusobno spajanje i omogućuje gusto i kompaktno pakiranje. Čvrsto pričvršćivanje i eliminacija pokretljivosti blokova paralelopipeda osigurava njihovu sigurnost tijekom transporta i upotrebe kao dijela aparata za disanje, a time i povećava pouzdanost dugotrajnog rada generatora.

2. Generator kisika prema zahtjevu 1, naznačen time, da su blokovi krutog izvora kisika položeni sloj po sloj i na cik-cak način u svakom sloju.

KISIK(latinski Oxygenium, od grčkog oxys kiseo i gennao - rađam) Oh, kemijski. element VI gr. periodički sustavi, na. n. 8, na. m. 15.9994. Priroda K. se sastoji od tri stabilna izotopa: 16 O (99,759%), 17 O (0,037%) i 18 O (0,204%) Konfiguracija ekst. elektronska ljuska atom 2s 2 2p; energije ionizacije O° : O + : O 2+ su redom jednaki. 13,61819, 35,118 eV; Paulingova elektronegativnost 3,5 (najelektronegativniji element nakon F); afinitet prema elektronu 1,467 eV; kovalentni radijus 0,066 nm. Molekula K je dvoatomna. Postoji također alotropska modifikacija DO. ozon O 3. Međuatomski razmak u molekuli O 2 je 0,12074 nm; energija ionizacije O 2 12,075 eV; afinitet prema elektronu 0,44 eV; energija disocijacije 493,57 kJ/mol, konstanta disocijacije K r=p O 2 /p O2 je 1,662. 10 -1 na 1500 K, 1,264. 10 -2 na 3000 K, 48,37 na 5000 K; ionski radijus O 2 (koordinacijski brojevi navedeni su u zagradama) 0,121 nm (2), 0,124 nm (4), 0,126 nm (6) i 0,128 nm (8). U osnovnom stanju (triplet) postoje dva valentna elektrona molekule O 2 smještena u antiveznim orbitalama str x i str y, nisu upareni, zbog čega je K. paramagnetičan (jedinica, paramagnetski plin koji se sastoji od homonuklearnih dvoatomne molekule); molarni mag. osjetljivost na plin 3.4400. 10 (293 K), varira obrnuto s aps. t-re (Curiejev zakon). Postoje dva dugovječna pobuđena stanja O 2 - singlet 1 D g (energija pobude 94,1 kJ/mol, životni vijek 45 min) i singlet (energija pobude 156,8 kJ/mol). K.-naib. čest element na Zemlji. Atmosfera sadrži 23,10% po masi (20,95% po volumenu) slobodnih. K., u hidrosferi i litosferi - respektivno. 85,82 i 47% masenog udjela kalija Poznato je više od 1400 minerala, među kojima je i kalij. tijekom fotosinteze. K. ulazi u sastav svih tvari od kojih su građeni živi organizmi; ljudsko tijelo sadrži cca. 65%. Svojstva. K.-bezbojan plin bez mirisa i okusa. T. kip. 90,188 K, temperatura trojne točke 54,361 K; gusta pri 273 K i normalnom tlaku 1,42897 g/l, gustoća. (u kg/m3) pri 300 K: 6,43 (0,5 MPa), 12,91 (1 MPa), 52,51 (4 MPa); t kritično 154,581 K, R Kreta 5,043 MPa, d krit 436,2 kg/m 3 ; C 0 p 29,4 J/(mol. DO); D H° isp 6,8 kJ/mol (90,1 K); S O 299 205,0 JDmol. . K) na 273 K; h 205,2 3 10 -7 Pa. s (298 K). Tekućina K. je obojena plavo; gusta 1,14 g/cm3 (90,188 K); C O p 54,40 J/(mol. DO); toplinska vodljivost 0,147 Wdm. K) (90 K, 0,1 MPa); h 1,890. 10 -2 Pa. S; g 13.2. 10 -5 N/m (90 K), razina ovisnosti o temperaturi g = -38,46. 10 -3 (1 - T/154,576) 11/9 N/m; n D 1,2149 ( l =546,1 nm; 100 K); neprovodljiv; molarni mag. osjetljivost 7.699. 10 -3 (90,1 K). Solid K. postoji u nekoliko. kristalan preinake. Ispod 23,89 K, a-oblik s tijelom u središtu je stabilan. rum-beach, rešetka (pri 21 K i 0,1 MPa A= 0,55 nm, b = 0,382 nm, s=0,344 nm, gustoća. 1,46 g/cm 3), na 23,89-43,8 K- b - oblik s heksagenom, kristalan. rešetka (pri 28 K i 0,1 MPa A= 0,3307 nm, s = 1,1254 nm), iznad 43,8 K postoji g - kubični oblik Rešetka ( A= 0,683 nm); D H° polimorfnih prijelaza g : b 744 J/mol (43,818 K), b:a 93,8 J/mol (23,878 K); trostruka točka b-g- plinoviti K.: temperatura 283 K, tlak 5,0 GPa; D H O tt 443 J/mol; Razina temperaturne ovisnosti gustoće d= 1,5154-0,004220T g/cm 3 (44 54 K), a-, b- i g- O 2 svijetloplavi kristali. Modifikacija p je antiferomagnetna, a i g paramagnetik, njihov magnet. osjetljivost odn. 1,760. 10 -3 (23,7 K) i 1,0200. 10 -5 (54,3 K). Pri 298 K i porastu tlaka na 5,9 GPa, K kristalizira, stvarajući ružičasti heksagen. b -obrazac ( a = 0,2849 nm, c = 1,0232 nm), a kada se tlak poveća na 9 GPa, narančasti oblik dijamanta. e -oblik (pri 9,6 GPa A=0,42151 nm, b= 0,29567 nm, S=0,66897 nm, gustoća 2,548 g/cm3). R-stopa K. atm. tlak i 293 K (u cm3/cm3): u vodi 0,031, etanolu 0,2201, metanolu 0,2557, acetonu 0,2313; pH vrijednost u vodi pri 373 K 0,017 cm 3 /cm 3; pH vrijednost na 274 K (u % volumena): u perfluorobutiltetrahidrofuranu 48,5, perfluorodekalinu 45,0, perfluoro-l-metildekalinu 42,3. Dobri čvrsti apsorberi za K su platinasto crna i aktivni ugljen. Plemeniti metali u talini. država apsorbirati sredstva. broj K., na pr. kod 960 °C jedan volumen srebra apsorbira ~22 volumena K., što pri kada se ohladi, gotovo se potpuno oslobodi. Mnogi ljudi imaju sposobnost apsorbiranja K. nastaju čvrsti metali i oksidi te nestehiometrijski. veze. K. ima visoku kemijsku aktivnost, tvoreći spoj. sa svim elementima osim He, Ne i Ar. Atom K. u kemiji. veza obično dobiva elektrone i negativan je. efektivni naboj. Spojevi u kojima se elektroni odvlače od atoma K izuzetno su rijetki (na primjer, OF 2). S jednostavan u-ti, uz Au, Pt, Xe i Kr, K. reagira izravno u normalnim uvjetima ili pri zagrijavanju, kao iu prisutnosti. katalizatori. Reakcije s halogenima odvijaju se pod utjecajem električne energije. pražnjenja ili UV zračenja. U područjima sa svim jednostavnim tvarima osim F 2, K je oksidacijsko sredstvo. Mol. K. tvori tri različita. ionski oblici, od kojih svaki daje klasu spojeva: O - 2 - superoksidi, O 2 2- - peroksidi (vidi anorganski peroksidni spojevi, organski peroksidni spojevi), O + 2 - dioksigenilni spojevi. Ozon stvara ozonide, u kojima je ionski oblik K-O - 3. Molekula O2 se kao slab ligand veže za određene komplekse Fe, Co, Mn, Cu. Među tim vezama. Hemoglobin je važan jer prenosi krv u tijelu toplokrvnih životinja. R-cije s K., popraćene intenzivnim oslobađanjem energije, nazivaju se. gori. Interakcije igraju veliku ulogu. K. s prisutnim metalima. vlaga-atm. korozija metala, i dahživi organizmi i propadanje. Kao posljedica truljenja, složene org. Tvari mrtvih životinja i biljaka pretvaraju se u jednostavnije i na kraju u CO 2 i vodu. K reagira s vodikom stvarajući vodu i oslobađa veliku količinu topline (286 kJ po molu H2). Na sobnoj temperaturi protok je izuzetno spor, u prisustvu. katalizatori - relativno brzo već na 80-100 ° C (ova otopina se koristi za pročišćavanje H 2 i inertnih plinova od O 2 nečistoća). Iznad 550 °C reakcija H 2 s O 2 praćena je eksplozijom. Od elemenata I gr. max. lako reagiraju s K. Rb i Cs, koji se spontano zapale na zraku, K, Na i Li reagiraju s K. sporije, reakcija se ubrzava u prisutnosti. vodena para. Kada se alkalijski metali (osim Li) izgaraju u K atmosferi, nastaju peroksidi M 2 O 2 i superoksidi MO 2. K relativno lako reagira s elementima podskupine IIa, na primjer, Ba se može zapaliti u zraku na 20-25 ° C, Mg i Be se zapale iznad 500 ° C; Produkti otopine u tim slučajevima su oksidi i peroksidi. S elementima podskupine IIb K. interakcija. s velikim poteškoćama, otapanje K. sa Zn, Cd i Hg događa se samo pri višim temperaturama (poznate su stijene u kojima je Hg sadržan u elementarnom obliku). Na površinama Zn i Cd stvaraju se jaki filmovi njihovih oksida koji štite metale od daljnje oksidacije. Elementi III gr. reagiraju s K. samo pri zagrijavanju, stvarajući okside. Kompaktni metali Ti, Zr i Hf otporni su na djelovanje ugljika. Reagira s ugljikom stvarajući CO 2 i oslobađajući toplinu (394 kJ/mol); s amorfnim ugljikom, reakcija se odvija uz lagano zagrijavanje, s dijamantom i grafitom - iznad 700 ° C. K. reagira s dušikom tek iznad 1200°C uz stvaranje NO, koji zatim K. lako oksidira u NO 2 već na sobnoj temperaturi. Bijeli fosfor je sklon samozapaljenju u zraku na sobnoj temperaturi. Elementi VI gr. S, Se i Te reagiraju s kalijem primjetnom brzinom nakon umjerenog zagrijavanja. Primjetna oksidacija W i Mo opaža se iznad 400 °C, Cr - na mnogo višoj temperaturi. K. snažno oksidira org. veze. Izgaranje tekućih goriva i zapaljivog plina nastaje kao rezultat reakcije izgaranja s ugljikovodicima.
Priznanica. U industriji K. dobiti odvajanje zraka, CH. arr. metodom niskotemperaturne rektifikacije. Također se proizvodi zajedno s H 2 tijekom industrijske proizvodnje. elektroliza vode. Oni proizvode plinoviti tehn. K. (92-98% O 2), tehn. (1. stupanj 99,7% O 2 , 2. stupanj 99,5% i 3. stupanj 99,2%) i tekućina (ne manje od 99,7% O 2). K. se proizvodi i u ljekovite svrhe (“med kisik"koji sadrži 99,5% O 2). Za disanje u zatvorenim prostorima (podmornice, svemirske letjelice, itd.) koristite čvrste izvore K., čije se djelovanje temelji na samopropagirajućim egzotermalnim. r-cija između nosača K. (klorat ili perklorat) i goriva. Na primjer, mješavina NaClO 3 (80%), Fe praha (10%), BaO 2 (4%) i staklenih vlakana (6%) se preša u cilindre; nakon ovakvog paljenja kisik svijeća gori brzinom od 0,15-0,2 mm/s, oslobađajući čisti, prozračni ugljik u količini od 240 l/kg (vidi. Izvori pirotehničkih plinova). U laboratoriju se K. dobiva razgradnjom pri zagrijavanju. oksidi (npr. HgO) ili koji sadrže kisik soli (na primjer, KClO 3, KMnO 4), kao i elektroliza vodene otopine NaOH. Međutim, najčešće koriste industrijske. K., isporučuje se u tlačnim cilindrima.
Definicija. Koncentracija K. u plinovima se određuje pomoću ručnih analizatora plina, na primjer. volumetrijski metoda za promjenu poznatog volumena analiziranog uzorka nakon apsorpcije O 2 iz njega u otopinama - bakar-amonijak, pirogalol, NaHSO 3 itd. Za kontinuirano određivanje K u plinovima, automatski termomagnetski analizatori plina temeljeni na visokom magnetskom osjetljivost K. Za određivanje malih koncentracija K. u inertnim plinovima ili vodiku (manje od 1%) koristiti automat. termokemijski, elektrokemijski, galvanski i drugi plinski analizatori. U istu svrhu koristi se kolorimetrija. metoda (pomoću uređaja Mugdan) koja se temelji na oksidaciji bezboj. amonijačni kompleks Cu(I) u jarko obojeni spoj. Cu(II). K., otopljen u vodi, određuje se i kolorimetrijski na pr. stvaranjem crvene boje tijekom oksidacije reduciranog indigo karmina. U org. veza K se određuje u obliku CO ili CO 2 nakon visokotemperaturne pirolize analizirane tvari u struji inertnog plina. Za određivanje koncentracije kalija u čeliku i legurama koriste se elektrokemijske kemikalije. senzori s čvrstim elektrolitom (stabilizirani ZrO 2). vidi također Analiza plina, Analizatori plina.
Primjena. K. se koristi kao oksidacijsko sredstvo: u metalurgiji - u topljenju lijevanog željeza i čelika (u visokoj peći, pretvarač kisika i otvoreno ložište), u procesima osovinskog, flash i konvertorskog taljenja obojenih metala; u proizvodnji valjanja; tijekom vatrenog skidanja metala; u ljevaoničkoj proizvodnji; za termičko zavarivanje i rezanje metala; u kemiji i petrokemijski industrija za proizvodnju HNO 3, H 2 SO 4, metanola, acetilena; formaldehid, oksidi, peroksidi itd. K. se koristi u ljekovite svrhe u medicini, kao i u disanje kisikom. aparati (u svemirskim letjelicama, na podmornicama, tijekom letova na velikim visinama, podvodnih i spasilačkih operacija). Oksidator tekućeg ugljika za raketna goriva; Također se koristi u operacijama miniranja, kao rashladno sredstvo u laboratoriju. praksa. Proizvodnja K. u SAD iznosi 10,75 milijardi m 3 (1985); u metalurgiji se 55% proizvedenog ugljika troši u kemijskoj industriji. oprostiti - 20%. K. nije otrovan i nezapaljiv, ali podržava gorenje. Kada se pomiješaju s tekućim ugljikom, svi ugljikovodici su eksplozivni, uklj. ulja, CS 2. max. Opasne su slabo topljive zapaljive nečistoće koje prelaze u kruto stanje u tekućem ugljiku (na primjer, acetilen, propilen, CS 2). Najveći dopušteni sadržaj u tekućini K: acetilen 0,04 cm 3 /l, CS 2 0,04 cm 3 /l, ulje 0,4 mg/l. Plinoviti K. skladišti se i transportira u čeličnim bocama malog (0,4-12 l) i srednjeg (20-50 l) kapaciteta pri tlaku od 15 i 20 MPa, kao iu bocama velikog kapaciteta (80-1000 l pri 32 i 40 MPa ), tekući K. u Dewarovim posudama ili u posebnim. spremnici. Za prijevoz tekućih i plinovitih tekućina također se koristi posebna oprema. cjevovodi. Kisik cilindri su obojeni u plavo i imaju natpis crnim slovima " kisik" . Po prvi put, K. u čistom obliku dobio je K. Scheele 1771. Neovisno o njemu, K. je dobio J. Priestley 1774. Godine 1775. A. Lavoisier je utvrdio da je K. komponenta zraka , a nalazi se u množini. vau upaljen.. Glizmayenko D.L., Potvrda kisik, 5. izdanje, M., 1972; Razumovsky S. D., Kisik-elementar oblici i svojstva, M., 1979; Termodinamička svojstva kisik, M., 1981. Ya. D. Zelvensky.

Izum se odnosi na područje dobivanja plinovitog kisika iz krutih smjesa koje stvaraju kisik zahvaljujući samoodrživoj termokatalitičkoj reakciji koja se odvija između komponenata smjese u uskom području izgaranja. Takvi sastavi nazivaju se svijeće s kisikom. Generirani kisik može se koristiti u sustavima za održavanje života iu hitnim situacijama dispečerskih službi. Poznati pirotehnički izvori kisika, tzv. kisikove ili kloratne svijeće, sadrže tri glavne komponente: nosač kisika, gorivo i katalizator. % goriva je željezni metalni prah s ugljičnim dioksidom. Funkciju katalizatora obavljaju metalni oksidi i peroksidi, na primjer MgFeO 4 . Izlaz kisika je u rasponu od 200-260 l/kg. Temperatura u zoni izgaranja kloratnih svijeća koje sadrže metal kao gorivo prelazi 800 o C. Najbliži izumu je sastav koji sadrži natrijev klorat kao nosač kisika, 92% gorivo, leguru magnezija sa silicijem u omjeru 1:1. (3 tež.), a u Kao katalizator mješavina oksida bakra i nikla u omjeru 1:4. Prinos kisika iz ovog sastava je 265 5 l/kg. Temperatura u zoni izgaranja je 850-900 o C. Nedostatak poznatog sastava je visoka temperatura u zoni izgaranja, što povlači za sobom potrebu kompliciranja dizajna generatora, uvođenje posebnog izmjenjivača topline za hlađenje kisika. , mogućnost da se kućište generatora zapali od iskri gorućih metalnih čestica koje ga udaraju, pojava viška količine tekuće faze (taline) u blizini zone izgaranja, što dovodi do deformacije bloka i povećanja količine prašine . Svrha izuma je smanjiti temperaturu u zoni izgaranja pripravka uz održavanje visokog prinosa kisika. To se postiže činjenicom da sastav sadrži natrijev klorat kao nosač kisika, te bakrov sulfit (Cu 2 S) kao gorivo i katalizator. Komponente pripravka se uzimaju u sljedećem omjeru, mas. natrijev klorat 87-94; bakar sulfid 6-13. Mogućnost korištenja bakrenog sulfida kao goriva i katalizatora temelji se na posebnom mehanizmu katalitičkog djelovanja. Tijekom reakcije, obje komponente bakrenog sulfida egzotermno oksidiraju:

ZAHTJEV

PIROTEHNIČKI SASTAV ZA PROIZVODNJU KISIKA, uključujući natrijev klorat i spoj bakra, naznačen time što kao spoj bakra sadrži bakrov sulfid sa sljedećim sadržajem komponenata, mas. %:

KISIK JE SADRŽAN U ZRAKU. PRIRODA ATMOSFERE. NJEGOVA SVOJSTVA. OSTALI PROIZVODI IZGARANJA SVIJEĆA. UGLJIČNA KISELINA, NJEZINA SVOJSTVA

Već smo vidjeli da se vodik i kisik mogu dobiti iz vode dobivene gorenjem svijeće. Znate da vodik dolazi iz svijeće, a kisik, vjerujete, dolazi iz zraka. Ali u ovom slučaju me imate pravo pitati: “Zašto zrak i kisik ne pale svijeću jednako dobro?” Ako ste u svježem sjećanju što se dogodilo kad sam pepeo prekrio staklenkom kisika, sjetit ćete se da je ovdje izgaranje teklo sasvim drugačije nego u zraku. Pa u čemu je stvar? Ovo je vrlo važno pitanje i dat ću sve od sebe da vam pomognem da ga razumijete; izravno je povezano s pitanjem prirode atmosfere i stoga je za nas iznimno važno.

Imamo nekoliko načina za prepoznavanje kisika, osim jednostavnog spaljivanja određenih tvari u njemu. Vidjeli ste kako svijeća gori u kisiku i na zraku; vidjeli ste kako fosfor gori u zraku iu kisiku; vidjeli ste kako željezo izgara u kisiku. No, osim ovih metoda prepoznavanja kisika, postoje i druge, a ja ću analizirati neke od njih kako bih proširio vaše iskustvo i vaše znanje. Ovdje je, na primjer, posuda s kisikom. Dokazat ću vam prisutnost ovog plina. Uzet ću tinjajuću krhotinu i staviti je u kisik. Već iz prošlog razgovora znate što će se dogoditi: tinjajući komadić bačen u staklenku pokazat će vam ima li u njemu kisika ili ne. Jesti! To smo dokazali spaljivanjem.

Evo još jednog načina za prepoznavanje kisika, vrlo zanimljivog i korisnog. Ovdje imam dvije staklenke, svaka napunjena plinom. Oni su odvojeni pločom kako se ti plinovi ne bi miješali. Maknem ploču i počinje miješanje plinova: svaki plin kao da se uvlači u staklenku u kojoj se nalazi onaj drugi. "Dakle, što se ovdje događa?", pitate "Oni zajedno ne proizvode vrstu sagorijevanja koju smo primijetili sa svijećom." Ali pogledajte kako se prisutnost kisika može prepoznati po njegovoj kombinaciji s ovom drugom tvari.

Kako se to veličanstveno obojen plin pokazao. Signalizira mi prisutnost kisika. Isti se pokus može izvesti miješanjem ispitnog plina s običnim zrakom. Ovdje je staklenka sa zrakom - vrsta u kojoj bi gorjela svijeća - i ovdje je staklenka s ovim ispitnim plinom. Pustio sam ih da se pomiješaju s vodom i ovo je rezultat: sadržaj ispitne staklenke teče u staklenku sa zrakom i vidite da se događa potpuno ista reakcija. To dokazuje da u zraku ima kisika, tj. iste tvari koju smo već izdvojili iz vode dobivene gorenjem svijeće.

Ali ipak, zašto svijeća ne gori jednako dobro na zraku kao u kisiku? Doći ćemo do toga sada. Evo imam dvije staklenke; napunjeni su plinom do iste razine i izgledaju isto. Iskreno govoreći, ni sada ne znam koja od tih limenki sadrži kisik, a koja zrak, iako znam da su unaprijed bile napunjene upravo tim plinovima. Ali imamo ispitni plin i sada ću saznati postoji li razlika između sadržaja obiju staklenki u sposobnosti da ovaj plin pocrveni. Pustio sam ispitni plin u jednu od limenki. Gledajte što se događa. Kao što vidite, postoji crvenilo, što znači da ovdje ima kisika. Pokušajmo sada s drugom staklenkom. Kao što vidite, crvenilo nije toliko izraženo kao u prvoj teglici.

Tada se događa zanimljiva stvar: ako se smjesa dvaju plinova u drugoj posudi temeljito promućka s vodom, crveni plin se apsorbira; ako pustite još jedan dio ispitnog plina i ponovno protresete staklenku, apsorpcija crvenog plina će se ponoviti; i tako se može nastaviti sve dok ima kisika bez kojeg je ova pojava nemoguća. Ako pustim zrak unutra, neće se promijeniti; ali čim uvedem vodu, crveni plin nestaje; i mogu nastaviti na ovaj način puštati sve više ispitnog plina sve dok ne ostane nešto u staklenci što više neće biti obojeno dodatkom tvari koja je obojila zrak i kisik. Što je bilo? Razumijete da u zraku, osim kisika, postoji još nešto, a ono ostaje u ostatku. Sada ću pustiti još malo zraka u staklenku, a ako pocrveni, znat ćete da je tu još ostalo nešto plina za bojenje i da, dakle, njegov nedostatak ne objašnjava činjenicu da nisu svi zrak je bio potrošen.

Ovo će vam pomoći da shvatite što ću reći. Vidjeli ste da kad sam spalio fosfor u posudi, a rezultirajući dim od fosfora i kisika se taložio, prilična količina plina ostala je neiskorištena, baš kao što je naš ispitni plin ostavio nešto nepromijenjeno. I doista, nakon reakcije je ostao ovaj plin, koji se ne mijenja ni od fosfora ni od plina za bojenje. Ovaj plin nije kisik, ali je ipak sastavni dio atmosfere.

Ovo je jedan način da se zrak podijeli na dvije tvari od kojih se sastoji, to jest na kisik, koji sagorijeva naše svijeće, fosfor i sve ostalo, i na ovu drugu tvar - dušik, u kojoj oni ne izgaraju. Ove druge komponente u zraku ima mnogo više od kisika.

Ovaj plin ispada vrlo zanimljiva tvar ako ga proučavate, ali mogli biste reći da uopće nije zanimljiv. U nekim aspektima to je točno: ne pokazuje nikakve briljantne učinke izgaranja. Ako ga testirate s upaljenim iverjem, kao što sam ja testirao kisik i vodik, tada niti neće gorjeti kao vodik, niti će uzrokovati da iver gori, kao kisik. Kako god da ga testiram, od njega ne mogu postići ni jedno ni drugo: niti svijetli niti daje iveru da izgori - gasi izgaranje svake tvari. Na normalnim uvjetima u njoj ništa ne može gorjeti. Nema ni mirisa ni okusa; nije ni kiselina ni lužina; u odnosu na sve naše vanjske osjećaje pokazuje potpunu ravnodušnost. A vi biste mogli reći: “Nije to ništa, ne zaslužuje pažnju kemije, zašto postoji u zraku?”

I tu dobro dolazi sposobnost donošenja zaključaka iz iskustva. Pretpostavimo da se umjesto dušika ili mješavine dušika i kisika naša atmosfera sastoji od čistog kisika, što bi bilo s nama? Dobro znaš da komad željeza, zapaljen u posudi s kisikom, izgori u pepeo. Kad vidite kamin koji gori, zamislite što bi se dogodilo s njegovom rešetkom da se cijela atmosfera sastoji samo od kisika: rešetka od lijevanog željeza gorjela bi puno jače od ugljena kojim grijemo kamin. Požar u ložištu parne lokomotive bio bi isti kao požar u skladištu goriva da se atmosfera sastoji od kisika.

Dušik razrjeđuje kisik, ublažava njegove učinke i čini ga korisnim za nas. Osim toga, dušik sa sobom nosi sve pare i plinove koji, kao što ste vidjeli, nastaju kada svijeća gori, raspršuje ih po atmosferi i prenosi tamo gdje su potrebni za život biljaka, a time i ljudi. Dakle, dušik obavlja vrlo važan posao, iako ga pogledate i kažete: "Pa, to je prilično beskorisna stvar."

U svom normalnom stanju, dušik je neaktivan element: nikakav utjecaj, osim vrlo jakog električnog pražnjenja, pa čak i tada samo u vrlo slabom stupnju, ne može uzrokovati da se dušik izravno spoji s drugim elementom atmosfere ili s drugim okolnim tvarima. Ova tvar je potpuno indiferentna, odnosno, drugim riječima, indiferentna, a samim tim i sigurna.

Ali prije nego što vas navedem na ovaj zaključak, prvo vam moram reći nešto o samoj atmosferi. Evo tablice koja prikazuje postotni sastav atmosferskog zraka:

po volumenu po masi

Kisik. . . . 20 22.3

Dušik. . . . . 80 77.7

__________________________

Točno odražava relativne količine kisika i dušika u atmosferi. Iz ovoga vidimo da u pet pinti zraka postoji samo jedna pinta kisika na četiri pinte dušika; drugim riječima, dušik je 4/5 po volumenu atmosferski zrak. Sva ta količina dušika koristi se za razrjeđivanje kisika i ublažavanje njegovog učinka; kao rezultat, svijeća je pravilno opskrbljena gorivom i naša pluća mogu udisati zrak bez štete po zdravlje. Uostalom, nije nam ništa manje važno da dobijemo kisik za disanje u ispravnom obliku nego da imamo odgovarajući sastav atmosfere za gorenje ugljena u kaminu ili svijeće.

Sada ću vam reći mase tih plinova. Pinta dušika ima masu od 10 4/10 graina, a kubična stopa ima 1 1/6 unci. Ovo je masa dušika. Kisik je teži: pinta teži 11 9/10 graina, a kubična stopa teži 1 1/5 unce.

Već ste mi nekoliko puta postavili pitanje: “Kako se određuje masa plinova?”, i jako mi je drago da vas je ovo pitanje zainteresiralo. Sada ću vam pokazati, ovo je vrlo jednostavno i lako. Ovdje je vaga, a ovdje je bakrena boca, pažljivo tokarena na tokarskom stroju i, uza svu svoju snagu, najmanje moguće mase. Potpuno je hermetički zatvoren i opremljen slavinom. Sada je slavina otvorena, pa je boca napunjena zrakom. Te su vage vrlo precizne, a boca u sadašnjem stanju na njima je uravnotežena utezima na drugoj šalici. A evo i pumpe kojom možemo upumpavati zrak u ovu bocu.

Riža. 25.

Sada ćemo u njega upumpavati poznatu količinu zraka, čiji ćemo volumen mjeriti kapacitetom pumpe. (Upumpano je dvadeset takvih volumena.) Sada ćemo zatvoriti slavinu i vratiti bocu na vagu. Pogledajte kako je pala vaga: boca je postala puno teža nego prije. Zapremina boce se nije promijenila, što znači da je zrak u istom volumenu postao teži. čime? Zahvaljujući zraku koji smo upumpavali u njega. pored raspoloživog zraka.

Sada ćemo pustiti zrak u tu staklenku i dati joj priliku da se vrati u prethodno stanje. Sve što za to trebam učiniti je čvrsto spojiti bakrenu bocu s teglom i otvoriti slavine – i sad vidite, skupili smo sav volumen zraka koji sam upravo upumpao u bocu s dvadesetak poteza pumpice. Kako bismo bili sigurni da tijekom ovog eksperimenta nije došlo do greške, ponovo ćemo staviti bocu na vagu. Ako je sada ponovno u ravnoteži s izvornim opterećenjem, možemo biti potpuno sigurni da smo pokus ispravno izveli. Da, izbalansirala se. Tako možemo saznati masu tih dodatnih porcija zraka koje smo upumpavali u njega. Tako se može ustanoviti da kubična stopa zraka ima masu od 1 1/5 unce.

Riža. 26.

Ali ovo skromno iskustvo nikako vam neće moći dočarati svu bit dobivenog rezultata. Nevjerojatno je koliko se brojke povećavaju kako prelazimo na veće količine. Ovo je količina zraka (kubična stopa) koja ima masu od 1 1/5 unce. Što mislite kolika je masa zraka u toj kutiji na vrhu (naručio sam je posebno za ove proračune)? Zrak u njemu ima masu cijele funte. Izračunao sam masu zraka u ovoj sobi, ali teško da biste pogodili ovu brojku: veća je od tone. Tako se mase brzo povećavaju i toliko je važna prisutnost atmosfere i kisika i dušika koji ona sadrži, kao i rad koji obavlja, pomičući predmete s mjesta na mjesto i odnoseći štetne pare.

Nakon što sam vam dao ovih nekoliko primjera koji se odnose na težinu zraka, sada ću pokazati neke od posljedica ove činjenice. Svakako ih morate upoznati, inače će vam puno toga ostati nejasno. Sjećate li se takvog iskustva? Jeste li ga ikada vidjeli? Za to je uzeta pumpica, donekle slična onoj kojom sam upravo pumpao zrak u bakrenu bocu.

Riža. 27.

Treba ga postaviti tako da mogu staviti dlan preko njegovog otvora. U zraku se moja ruka pomiče tako lako, kao da ne osjeća otpor. Bez obzira na to kako se krećem, gotovo nikada ne uspijevam postići takvu brzinu da osjećam veliki otpor zraka tom kretanju). Ali kad stavim ruku ovdje (na cilindar zračne pumpe, iz kojeg se zatim ispumpava zrak), vidite što se događa. Zašto se moj dlan tako čvrsto drži ovog mjesta da se cijela pumpa pomiče iza njega? Izgled! Zašto jedva oslobađam ruku? Što je bilo? To je težina zraka - zraka koji je iznad mene.

Evo još jednog iskustva za koje mislim da će vam pomoći da još bolje razumijete ovo pitanje. Vrh te staklenke bit će prekriven bikovim mjehurom, a kada se iz njega ispumpa zrak, vidjet ćete, u malo izmijenjenom obliku, isti učinak kao u prethodnom eksperimentu. Sada je vrh potpuno ravan, ali ako napravim čak i vrlo mali pokret s pumpicom, i pogledajte kako mjehurić pada, kako se savija prema unutra. Sada ćete vidjeti kako će se mjehurić sve više i više uvlačiti u staklenku dok na kraju ne bude potpuno utisnut i probijen snagom atmosfere koja ga pritišće. (Mjehurić se rasprsnuo uz glasan prasak.) Dakle, to se dogodilo isključivo od sile kojom je zrak pritiskao mjehurić, a neće vam biti teško shvatiti kako stvari ovdje stoje.

Riža. 28.

Pogledajte ovaj stupac od pet kockica: čestice nakupljene u atmosferi raspoređene su jedna iznad druge na isti način. Sasvim vam je jasno da četiri gornje kocke leže na petoj, donjoj, i da će, ako je izvadim, sve ostale otići dolje. Ista je situacija u atmosferi: gornji slojevi zraka podupiru donji, a kada se zrak ispumpava ispod njih, dolazi do promjena koje ste primijetili kad je moj dlan ležao na cilindru pumpe i u pokusu s bull bubble, a sada ćete vidjeti još bolje.

Zavezao sam ovu teglu gumom. membrana. Sada ću ja ispumpati zrak iz njega, a ti gledaj gumu koja odvaja zrak ispod od zraka iznad. Vidjet ćete kako će se atmosferski tlak razvijati dok se zrak ispumpava iz limenke. Pogledajte kako se guma uvlači - uostalom, mogu čak i ruku staviti u staklenku - a sve je to samo posljedica snažnog, kolosalnog utjecaja zraka iznad nas. Kako se jasno ovdje pojavljuje ova zanimljiva činjenica!

Nakon završetka današnjeg predavanja moći ćete odmjeriti snagu pokušavajući odvojiti ovu spravu. Sastoji se od dvije šuplje bakrene polukugle, čvrsto spojene jedna uz drugu i opremljene cijevi s slavinom za ispumpavanje zraka. Sve dok unutra ima zraka, hemisfere se lako odvajaju; međutim, uvjerit ćete se da kada kroz ovu cijev s slavinom pumpamo zrak i vi ih povlačite - jednu u jednom, drugu u drugom smjeru - nitko od vas neće moći razdvojiti polutke. Svaki kvadratni inč površine poprečnog presjeka ove posude, kada se ispumpava zrak, mora izdržati oko petnaest funti. Tada ću ti dati priliku da iskušaš svoju snagu - pokušaj svladati ovaj zračni pritisak.

Evo još jedne zanimljive sitnice - vakuumska čašica, igra za dječake, ali samo unaprijeđena u znanstvene svrhe. Uostalom, vi, mladi ljudi, imate puno pravo koristiti igračke u svrhu znanosti, tim više što su se u moderno vrijeme počeli sprdati sa znanošću. Evo vakuumske čašice, samo što nije kožna, nego gumena. Bacim ga na površinu stola i odmah vidiš da je čvrsto zalijepljen za njega. Zašto se tako drži? Može se pomicati, lako klizi s mjesta na mjesto, ali koliko god ga pokušavali podići, vjerojatno će prije povući stol sa sobom nego se otrgnuti od njega. Sa stola ga možete maknuti tek kada ga pomaknete do samog ruba kako biste ispod njega imali zraka. Samo ga tlak zraka iznad njega pritišće na površinu stola. Evo još jedne vakuumske čašice - pritisnite ih jednu za drugu i vidjet ćete kako se čvrsto drže. Možemo ih koristiti, da tako kažemo, za njihovu namjenu, odnosno zalijepiti ih na prozore i zidove, gdje će trajati nekoliko sati i poslužit će za vješanje nekih predmeta na njih.

Međutim, moram vam pokazati ne samo igračke, već i eksperimente koje možete ponoviti kod kuće. Ovakvim elegantnim pokusom možete jasno dokazati postojanje atmosferskog tlaka. Evo čaše vode. Što ako te zamolim da ga uspiješ okrenuti naopačke, a da se voda ne prolije? I to ne zato što ste podigli ruku, već isključivo zbog atmosferskog tlaka.

Uzmite čašu napunjenu vodom do ruba ili do pola i pokrijte je kartonom; prevrni ga i vidi što će se dogoditi s kartonom i vodom. Zrak neće moći prodrijeti kroz staklo, jer ga voda neće propuštati zbog kapilarnog privlačenja rubova stakla.

Mislim da će vam sve ovo dati ispravnu ideju da zrak nije praznina, već nešto materijalno. Kad od mene saznate da u onu kutiju tamo stane pola kilograma zraka, a u ovu sobu više od tone, vjerovat ćete da zrak nije samo praznina.

Napravimo još jedan eksperiment da vas uvjerimo da zrak doista može pružiti otpor. Znate kakva se veličanstvena puhaljka lako može napraviti od guščjeg pera, ili cijevi, ili nečeg sličnog. Uzimajući krišku jabuke ili krumpira, morate izrezati mali komad na veličinu cijevi - ovako - i progurati ga do samog kraja, poput klipa. Umetanjem drugog čepa potpuno izoliramo zrak u cijevi. A sada se pokazalo da je guranje drugog čepa blizu prvog potpuno nemoguće. Zrak je moguće donekle komprimirati, ali ako nastavimo pritiskati drugi čep, tada on još neće imati vremena da se približi prvom prije nego što će ga komprimirani zrak istisnuti iz cijevi, i štoviše, s sila koja podsjeća na djelovanje baruta – uostalom i ona je povezana s tim razlogom koji smo ovdje promatrali.

Neki dan sam vidjela eksperiment koji mi se jako svidio jer se može koristiti u našoj nastavi. (Prije nego ga započnem, trebao bih šutjeti oko pet minuta, jer uspjeh ovog eksperimenta ovisi o mojim plućima.) Nadam se da ću snagom svog disanja, odnosno pravilnim korištenjem zraka, moći podići jaje koje stoji u jednoj čaši i baciti ga u drugu. Ne mogu jamčiti za uspjeh: uostalom, predugo sam govorio. (Nastavnik uspješno izvodi pokus.) Zrak koji ispuhujem prolazi između jajeta i stijenke čaše; ispod jajeta nastaje pritisak zraka, koji je u stanju podići teški predmet: naposljetku, što se tiče zraka, jaje je stvarno težak predmet. U svakom slučaju, ako želite sami napraviti ovaj eksperiment, bolje je uzeti tvrdo kuhano jaje, a zatim ga bez rizika, snagom daha, pokušati pažljivo premjestiti iz jedne čaše u drugu.

Iako smo dosta vremena posvetili pitanju mase zraka, želio bih spomenuti još jedno njezino svojstvo. U eksperimentu s puhaljkom vidjet ćete da sam prije nego što je izašao prvi čep od krumpira, uspio gurnuti drugi za pola inča ili više. A to ovisi o prekrasnom svojstvu zraka - njegovoj elastičnosti. Možete je upoznati kroz sljedeće iskustvo.

Uzmimo školjku koja je neprobojna za zrak, ali je sposobna rastezati se i skupljati, što nam daje mogućnost prosuđivanja elastičnosti zraka koji se u njoj nalazi. Sada u njemu nema puno zraka, a vrat ćemo čvrsto vezati tako da ne može komunicirati s okolnim zrakom. Do sada smo radili sve na način da pokažemo atmosferski tlak na površini predmeta, ali sada ćemo se, naprotiv, riješiti atmosferskog tlaka. Da bismo to učinili, stavit ćemo našu školjku ispod zvona zračne pumpe, ispod koje ćemo ispumpati zrak. Pred vašim očima ova će se školjka ispraviti, napuhati poput balona i postajat će sve veća i veća dok ne ispuni cijelo zvono. Ali čim ponovno otvorim pristup vanjskom zraku u zvono, naša će lopta odmah pasti. Evo vizualnog dokaza ovog nevjerojatnog svojstva zraka - njegove elastičnosti, odnosno njegove izuzetno velike sposobnosti sabijanja i širenja. Ovo svojstvo je vrlo značajno i uvelike određuje ulogu zraka u prirodi.

Prijeđimo sada na još jedan vrlo važan dio naše teme. Sjetimo se da smo, radeći na gorenju svijeće, ustanovili da nastaju različiti produkti izgaranja. Ti proizvodi uključuju čađu, vodu i još nešto što još nismo istražili. Sakupili smo vodu i dopustili drugim tvarima da se rasprše u zrak. Istražimo sada neke od ovih proizvoda.

Riža. 29.

Posebno će nam u ovom pitanju pomoći sljedeće iskustvo. Ovdje ćemo postaviti goruću svijeću i pokriti je staklenim poklopcem s izlaznom cijevi na vrhu... Svijeća će nastaviti gorjeti, budući da zrak slobodno prolazi ispod i iznad. Prije svega, vidite da je kapa mokra; već znate o čemu se radi: to je voda koja nastaje izgaranjem svijeće djelovanjem zraka na vodik. Ali, osim toga, nešto izlazi iz izlazne cijevi na vrhu; nije vodena para, nije voda, ova tvar se ne kondenzira, a osim toga ima posebna svojstva. Vidite da mlaz koji izlazi iz cijevi gotovo uspijeva ugasiti svjetlo koje mu donosim; Ako upaljenu ivericu držim izravno u odlaznom toku, ona će se potpuno ugasiti. "To je u redu stvari", kažete; Očito vas to ne čudi jer dušik ne podržava gorenje i mora ugasiti plamen, budući da svijeća u njemu ne gori. Ali zar ovdje nema ničega osim dušika?

Ovdje ću morati unaprijed: na temelju znanja koje posjedujem, pokušat ću vas opremiti znanstvenim metodama za proučavanje takvih plinova i razjašnjavanje ovih pitanja općenito.

Uzmimo praznu staklenku i držimo je iznad odvodne cijevi da se u njoj skupe produkti izgaranja svijeće. Neće nam biti teško otkriti da ova tegla ne sadrži samo zrak, već i plin koji ima i druga svojstva. Da bih to učinio, uzmem malo živog vapna, ulijem ga i dobro promiješam. Stavivši krug filter papira u lijevak, filtriram ovu smjesu kroz njega, a čista, prozirna voda teče u tikvicu postavljenu ispod njega. Imam koliko god želim ove vode u drugoj posudi, ali da budem uvjerljiv, radije koristim u daljnjim pokusima potpuno istu vapnenu vodu koja je pripremljena pred vašim očima.

Ulijete li malo te čiste, prozirne vode u posudu u koju smo skupili plin koji dolazi od goruće svijeće, odmah ćete vidjeti kako će doći do promjene... Vidite, voda je potpuno pobijeljela! Imajte na umu da ovo neće raditi s običnim zrakom. Ovdje je posuda sa zrakom; Ulijem u nju vapnenu vodu, ali ni kisik, ni dušik, niti bilo što drugo prisutno u ovoj količini zraka neće uzrokovati nikakve promjene u vapnenoj vodi; kako god ga protresli običnim zrakom koji se nalazi u ovoj posudi, on ostaje potpuno proziran. Međutim, ako uzmete ovu tikvicu s vapnenom vodom i dovedete je u dodir s cijelom masom proizvoda izgaranja svijeće, brzo će dobiti mliječno bijelu nijansu.

Ova bijela, kredasta tvar u vodi sastoji se od vapna koje smo uzeli da napravimo vapnenu vodu, u kombinaciji s nečim što je izašlo iz svijeće, odnosno upravo onog proizvoda koji pokušavamo uhvatiti i o čemu ću vam reći danas. Ova tvar nam postaje vidljiva zahvaljujući svojoj reakciji na vapnenu vodu, gdje postaje očita njezina razlika od kisika, dušika i vodene pare; Ovo je za nas nova tvar, dobivena iz svijeće. Stoga, da bismo pravilno razumjeli gorenje svijeće, trebali bismo saznati i kako i od čega se dobiva taj bijeli prah. Može se dokazati da je to doista kreda; Ako mokru kredu stavite u retortu i zagrijete je do crvenog, ona će otpustiti potpuno istu tvar koja izlazi iz goruće svijeće.

Postoji i drugi, bolji način za dobivanje ove tvari, i to u velikim količinama, ako se žele otkriti koja su joj osnovna svojstva. Ispostavilo se da se ova tvar nalazi u izobilju na mjestima gdje ne biste ni pomislili da je prisutna. Ovaj plin, koji se oslobađa kada svijeća gori i naziva se ugljični dioksid, nalazi se u ogromnim količinama u svim vapnencima, kredi, školjkama i koraljima. Ovaj zanimljivi sastojak zraka nalazi se vezan zajedno u svim tim kamenjima; otkrivši ovu tvar u takvim stijene, poput mramora, krede itd., kemičar dr. Black ga je nazvao "vezanim zrakom", budući da više nije u plinovitom stanju, već je postao dio čvrstog tijela.

Ovaj se plin lako dobiva iz mramora. Na dnu ove staklenke nalazi se nešto klorovodične kiseline; goruća krhotina spuštena u staklenku pokazat će da u njoj nema ničega osim običnog zraka do samog dna. Ovdje su komadi mramora - prekrasan visokokvalitetni mramor; Bacim ih u staklenku s kiselinom i ispadne nešto poput žestokog vrenja. Međutim, ne oslobađa se vodena para, već neka vrsta plina; i ako sada ispitam sadržaj staklenke gorućom krhotinom, dobit ću potpuno isti rezultat kao i od plina koji izlazi iz izlazne cijevi iznad goruće svijeće. Ne samo da je učinak ovdje isti, nego ga također uzrokuje potpuno ista tvar koja je ispuštena iz svijeće; Na taj način možemo dobiti ugljični dioksid u velikim količinama: uostalom, sada je naša staklenka gotovo puna.

Također možemo potvrditi da se ovaj plin ne nalazi samo u mramoru.

Evo velika tegla vode u koju sam usula kredu (kakve se mogu naći u prodaji za žbukanje, odnosno oprane u vodi i očišćene od grubih čestica).

Evo jednog jakog sumporne kiseline; Upravo će nam ta kiselina trebati ako želite ponoviti naše pokuse kod kuće (imajte na umu da djelovanjem ove kiseline na vapnenac i slične stijene nastaje netopljivi talog, dok klorovodična kiselina proizvodi topljivu tvar, koja ne zgušnjava vodu. ).

Možda se pitate zašto ovaj eksperiment izvodim u takvom spremniku. Tako da možete ponoviti u maloj mjeri ono što ja radim ovdje u velikoj mjeri. Ovdje ćete vidjeti isti fenomen kao i prije: u ovoj velikoj posudi proizvodim ugljični dioksid, koji je po prirodi i svojstvima identičan onom koji smo dobili kada smo svijeću spalili u atmosferskom zraku. I koliko god ova dva načina proizvodnje ugljičnog dioksida bila različita, do kraja našeg proučavanja uvjerit ćete se da se u svakom pogledu pokazalo istim, bez obzira na način proizvodnje.

Prijeđimo na sljedeći eksperiment kako bismo razjasnili prirodu ovog plina. Evo pune tegle ovog plina - testirajmo ga izgaranjem, tj. na isti način kao što smo već testirali niz drugih plinova. Kao što vidite, sama ne gori i ne podržava izgaranje. Nadalje, njegova topljivost u vodi je beznačajna: uostalom, kao što ste vidjeli, lako ju je skupiti iznad vode. Osim toga, znaš što to daje karakteristična reakcija vapnenom vodom, koja od toga pobijeli; i konačno, ugljikov dioksid ulazi kao jedan od sastavnih dijelova karbonatnog vapna, tj. vapnenca.

Sada ću vam pokazati da se ugljični dioksid otapa u vodi, iako samo malo, te se u tom pogledu razlikuje od kisika i vodika. Evo uređaja za dobivanje takvog rješenja. Donji dio ove naprave sadrži mramor i kiselinu, a gornji dio hladnu vodu. Ventili su dizajnirani tako da plin može prolaziti od dna posude prema vrhu. Sada ću ja staviti svoj aparat u pogon... Vidite kako se kroz vodu dižu mjehurići plina. Aparat je u pogonu od jučer navečer i nedvojbeno ćemo ustanoviti da se dio plina već otopio. Otvaram slavinu, natočim ovu vodu u čašu i kušam je. Da, kiselo je - sadrži ugljični dioksid. Ako se drenira vapnenom vodom, nastat će karakteristično izbjeljivanje, što ukazuje na prisutnost ugljičnog dioksida.

Ugljični dioksid je vrlo težak, teži je od atmosferskog zraka. U tablici su prikazane mase ugljičnog dioksida i nekih drugih plinova koje smo proučavali.

Pinta Kubic. noga

(zrna) (unce)

Vodik. . . . 3/4 1/12

Kisik. . . . 11 9/10 1 1/3

Dušik. . . . . . 10 4/10 1 1/6

Zrak. . . . . 10 7/10 1 1/5

Ugljični dioksid. 16 1/3 1 9/10

Ozbiljnost ugljičnog dioksida može se pokazati kroz brojne pokuse. Prije svega, uzmimo, na primjer, visoku čašu u kojoj nema ničega osim zraka, i pokušajmo u nju uliti malo ugljičnog dioksida iz te posude. Nemoguće je po izgledu procijeniti jesam li uspio ili ne; ali imamo način da provjerimo (stavlja zapaljenu svijeću u čašu, gasi se). Vidite, ovdje se zapravo plin prelio. I da sam ga testirao s vapnenom vodom, test bi dao isti rezultat. Završili smo s nekom vrstom bunara s ugljičnim dioksidom na dnu (nažalost, ponekad imamo posla s takvim bunarima u stvarnosti); Stavimo ovu minijaturnu kantu u nju. Ako na dnu posude ima ugljičnog dioksida, može se pokupiti ovom kantom i ukloniti iz "bunara". Napravimo test s iverom... Da, vidi, kanta je puna ugljičnog dioksida.

Riža. trideset.

Evo još jednog eksperimenta koji pokazuje da ugljični dioksid teži od zraka. Staklenka je uravnotežena na vagi; Sada je u njemu samo zrak. Kad u njega natočim ugljični dioksid, odmah potone od težine plina. Ako pregledam staklenku s gorućom krhotinom, uvjerit ćete se da je ugljični dioksid zapravo ušao u nju: sadržaj posude ne može podupirati izgaranje.

Riža. 31.

Ako svojim dahom, to jest, naravno, zrakom, napuham mjehurić od sapunice i spustim ga u ovu posudu s ugljičnim dioksidom, on neće pasti na dno. Ali prvo ću uzeti balon poput ovoga, napuhan zrakom, i njime provjeriti gdje je otprilike razina ugljičnog dioksida u ovoj posudi. Vidite, lopta ne pada na dno; Dodam ugljični dioksid u staklenku i lopta se podigne više. Sada da vidimo mogu li, napuhivanjem mjehurića od sapunice, učiniti da ostane ovješen na isti način. (Predavač puše mjehurić od sapunice i baca ga u posudu s ugljičnim dioksidom, gdje mjehurić ostaje lebdjeti.) Vidite, mjehurić od sapunice, poput balona, leži na površini ugljičnog dioksida upravo zato što je ovaj plin teži od zraka. Iz knjige Što vam svjetlost govori Autor Suvorov Sergej Georgijevič

Valna svojstva svjetlosti. Youngovo iskustvo Newtonova korpuskularna hipoteza svjetlosti vladala je jako dugo - više od stotinu i pol godina. Ali ovdje unutra početkom XIX stoljeća engleski fizičar Thomas Young (1773-1829) i francuski fizičar Augustin Fresnel (1788-1827) izveli su pokuse koji

Iz knjige O čemu svjetlost govori Autor Suvorov Sergej Georgijevič

Svjetlost i kemijska svojstva atoma Optičkim spektrima atoma bavimo se od prvih stranica naše knjige. To su uočili fizičari u zoru razvoja spektralne analize. Upravo su oni služili kao znakovi za prepoznavanje kemijskih elemenata, za svaku kemikaliju

Iz knjige Povijest svijeća autor Faraday Michael

PREDAVANJE II SVIJEĆA. SVJETLOST PLAMENA. ZA IZGARANJE POTREBAN JE ZRAK. STVARANJE VODE U prošlom predavanju smo se osvrnuli na općenite osobine i položaj tekućeg dijela svijeće, kao i na koji način ta tekućina dolazi do mjesta gdje dolazi do izgaranja. Jeste li uvjereni da kad svijeća

Iz knjige Povijest svijeća autor Faraday Michael

PREDAVANJE III PRODUKTI IZGARANJA. VODA NASTALA TIJEKOM IZGARANJA. PRIRODA VODE. SLOŽENA TVAR. VODIK Nadam se da se dobro sjećate da sam na kraju prošlog predavanja upotrijebio izraz “produkti gorenja svijeće”. Uostalom, uvjereni smo da kad svijeća gori, možemo uz pomoć

Iz knjige Povijest svijeća autor Faraday Michael

PREDAVANJE IV VODIK U SVIJEĆI. VODIK IZGORI I PRETVARA U VODU. DRUGA KOMPONENTA VODE JE KISIK Vidim da ti svijeća još nije dosadila, inače ne bi pokazivao toliki interes za ovu temu. Kad je naša svijeća gorjela, bili smo uvjereni da daje potpuno istu vodu kao

Iz knjige Povijest svijeća autor Faraday Michael

PREDAVANJE VI UGLJEN, ILI UGLJEN. PLIN. DISANJE I NJEGOVA SLIČNOST S GORENJEM SVIJEĆE. ZAKLJUČAK Jedna gospođa koja mi je učinila čast prisustvovati ovim predavanjima učinila mi je uslugu i ljubazno mi poslala ove dvije svijeće donesene iz Japana. Kao što vidite, još uvijek jesu

od Eternusa

Iz knjige Teorija svemira Eternusa

Autor

20. Mehanička svojstva čvrstih tijela i bioloških tkiva Karakteristična osobina čvrstih tijela je sposobnost zadržavanja oblika. Krutine se mogu podijeliti na kristalne i amorfne. Posebnost kristalnog stanja je anizotropija.

Autor

21. Mehanička svojstva bioloških tkiva Pod mehaničkim svojstvima bioloških tkiva podrazumijevaju se dvije njihove varijante. Jedan je povezan s procesima biološke pokretljivosti: kontrakcija životinjskih mišića, rast stanica, kretanje kromosoma u stanicama tijekom njihove diobe itd.

Iz knjige Medicinska fizika Autor Podkolzina Vera Aleksandrovna

30. Fizička svojstva i parametri membrana Mjerenje mobilnosti membranskih molekula i difuzije čestica kroz membranu ukazuje da se bilipidni sloj ponaša kao tekućina. Međutim, membrana je uređena struktura. Ove dvije činjenice upućuju na to

Iz knjige Medicinska fizika Autor Podkolzina Vera Aleksandrovna

38. Jakost magnetskog polja i njegova druga svojstva Napetost magnetsko polje ovisi o svojstvima medija, a određena je samo jakošću struje koja teče krugom. Jakost magnetskog polja koju stvara istosmjerna struja sastoji se od jakosti polja

Iz knjige Medicinska fizika Autor Podkolzina Vera Aleksandrovna

39. Svojstva magnetskih materijala i magnetska svojstva ljudskih tkiva Paramagnetske molekule imaju magnetske momente različite od nule. U nedostatku magnetskog polja ti su momenti nasumično smješteni i njihova je magnetizacija jednaka nuli. Stupanj uređenosti magnetskog

Autor

Iz knjige Najnovija knjigačinjenice. Svezak 3 [Fizika, kemija i tehnologija. Povijest i arheologija. Razno] Autor Kondrašov Anatolij Pavlovič