"Penggunaan percanggahan kimia dalam projek inovatif: lilin oksigen"
Volobuev D.M., Egoyants P.A., Markosov S.A. CITC "Algoritma" St
Anotasi.
Dalam kerja sebelumnya, kami memperkenalkan konsep percanggahan kimia (CP), yang diselesaikan dengan memperkenalkan atau mengeluarkan bahan daripada komposisi. Dalam kerja ini, kami menganalisis algoritma untuk menyelesaikan HP menggunakan contoh salah satu projek inovatif.
pengenalan
Percanggahan kimia agak kerap timbul semasa pelaksanaan projek inovatif, tetapi tidak dirumuskan secara eksplisit, jadi kejayaan projek tersebut hanya ditentukan oleh pengetahuan dan latihan saintifik pasukan inventif. Klasifikasi kaedah untuk menyelesaikan HP yang diberikan dalam kerja kami sebelum ini membolehkan kami mencadangkan di sini algoritma langkah demi langkah untuk menyelesaikan HP, yang direka untuk mensistematikkan penyelidikan saintifik dan, mungkin, memudahkan pembentangan hasil kerja kepada orang ramai. yang jauh dari pencarian sedemikian.
Keperluan untuk penyelesaian HP, sebagai peraturan, timbul pada peringkat akhir (pengesahan) projek inovasi. Bidang penyelidikan yang mungkin, bidang penyelesaian yang boleh diterima, dan batasan telah dikenal pasti pada peringkat projek sebelumnya. Algoritma yang dicadangkan tidak mendakwa lengkap dan harus diperhalusi semasa projek berjalan.
Algoritma langkah demi langkah untuk menyelesaikan HP
Konteks: Masalah ini timbul dengan penciptaan "rokok tanpa asap" - rokok mesti dibakar dalam bekas tertutup, membekalkan perokok dengan asap hanya apabila menyedut.
Sekatan: kes itu hendaklah kecil (dibawa dalam poket) dan murah.
Perlu diingatkan bahawa sebatang rokok dalam kes padam dalam beberapa saat kerana kehabisan oksigen, jadi tugas utama projek itu dianggap sebagai pembangunan penjana oksigen kimia yang murah (pakai buang).
Penyelesaian yang mungkin: Oksigen berasal daripada penguraian garam Berthollet. Suhu dan kadar tindak balas dikurangkan dengan penambahan mangkin (Fe 2 O 3), yang menurunkan ambang pengaktifan.
Kemajuan penyelesaian langkah demi langkah:
nasi. 1. Pemasangan makmal untuk menentukan parameter pembakaran dan kepekatan oksigen dalam produk pembakaran lilin oksigen.
Penambahan mangkin, sebagai tambahan, memungkinkan untuk mengurangkan dengan ketara jumlah bahan api dalam campuran di mana tindak balas yang stabil masih dikekalkan. Aditif kawalan kepada sistem dua komponen asas pengisi lengai (aerosil SiO 2) tidak membawa kepada perubahan ketara dalam kadar pembakaran.
Palam oksigen ialah peranti yang, melalui tindak balas kimia, menghasilkan oksigen yang sesuai untuk dimakan oleh organisma hidup. Teknologi ini dibangunkan oleh sekumpulan saintis dari Rusia dan Belanda. Digunakan secara meluas oleh perkhidmatan menyelamat di banyak negara, juga pada kapal terbang, dan stesen angkasa seperti ISS. Kelebihan utama pembangunan ini ialah kekompakan dan ringan.
Oksigen adalah sumber yang sangat penting di atas ISS. Tetapi apa yang berlaku jika semasa kemalangan atau kerosakan tidak sengaja, sistem sokongan hayat, termasuk sistem bekalan oksigen, berhenti berfungsi? Semua organisma hidup di atas kapal tidak akan dapat bernafas dan akan mati. Oleh itu, terutamanya untuk kes sedemikian, angkasawan mempunyai bekalan penjana oksigen kimia yang cukup mengagumkan; secara ringkasnya, ini adalah lilin oksigen. Cara peranti sedemikian berfungsi dan digunakan di angkasa telah ditunjukkan secara umum dalam filem "Alive."
Kapal terbang juga menggunakan penjana oksigen berasaskan kimia. Jika papan itu tertekan atau kerosakan lain berlaku, topeng oksigen akan jatuh berhampiran setiap penumpang. Topeng akan menghasilkan oksigen selama 25 minit, selepas itu tindak balas kimia akan berhenti.
Palam oksigen di angkasa ia terdiri daripada kalium perklorat atau klorat. Kebanyakan kapal terbang menggunakan barium peroksida atau natrium klorat. Terdapat juga penjana pencucuhan dan penapis untuk penyejukan dan pembersihan daripada unsur lain yang tidak perlu.
Ciptaan ini berkaitan dengan penjana oksigen untuk pernafasan dan boleh digunakan dalam alat pernafasan untuk kegunaan peribadi, digunakan dalam situasi kecemasan, contohnya semasa memadamkan kebakaran. Untuk mengurangkan kadar penjanaan oksigen dan meningkatkan kebolehpercayaan semasa operasi jangka panjang, penjana oksigen pirokimia yang mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan elemen pencucuhan peralihan, peranti pemula, penebat haba dan sistem penapis, diletakkan di dalam logam. kes, dilengkapi dengan paip keluar untuk oksigen, mempunyai blok sumber pepejal oksigen dalam bentuk parallelepipeds, manakala komposisi natrium klorat, kalsium peroksida dan magnesium digunakan sebagai sumber pepejal oksigen. Unsur pencucuhan peralihan disediakan daripada campuran kalsium peroksida dengan magnesium dan ditekan dalam bentuk tablet sama ada ke hujung atau ke tepi tepi sisi, dan blok itu sendiri diletakkan dalam lapisan dan secara zigzag dalam setiap lapisan . 1 z. hlm f-ly, 2 sakit.
Ciptaan ini berkaitan dengan penjana oksigen untuk pernafasan dan boleh digunakan dalam alat pernafasan untuk kegunaan peribadi, digunakan dalam situasi kecemasan, contohnya semasa memadamkan kebakaran. Penjana oksigen pirokimia ialah peranti yang terdiri daripada perumah, di dalamnya terdapat komposisi yang mampu melepaskan oksigen melalui proses pirokimia yang merambat sendiri: lilin oksigen, alat penyalaan untuk memulakan pembakaran lilin, sistem penapis untuk penulenan. gas daripada bendasing asing dan asap, dan penebat haba. Melalui paip keluar, oksigen dibekalkan ke titik penggunaan melalui saluran paip. Dalam kebanyakan penjana oksigen yang diketahui, palam pencucuh dibuat dalam bentuk monoblok silinder. Masa pembakaran lilin sedemikian tidak melebihi 15 minit. Operasi penjana yang lebih lama dicapai dengan menggunakan beberapa blok (elemen) yang diletakkan supaya hujungnya bersentuhan. Apabila pembakaran satu blok berakhir, impuls haba memulakan pembakaran unsur lilin seterusnya, dan seterusnya sehingga ia habis sepenuhnya. Untuk pencucuhan yang lebih dipercayai, komposisi piroteknik pencucuhan perantaraan ditekan ke hujung elemen yang menerima impuls, yang mempunyai tenaga yang lebih besar dan kepekaan yang lebih besar kepada impuls haba daripada komposisi utama lilin. Penjana oksigen pirokimia yang diketahui beroperasi pada lilin klorat jenis termokatalitik yang mengandungi natrium klorat, barium peroksida, besi dan pengikat, atau lilin klorat jenis pemangkin yang terdiri daripada natrium klorat dan mangkin, contohnya natrium atau kalium oksida atau peroksida. Penjana kimia yang diketahui membebaskan oksigen pada kadar tidak kurang daripada 4 l/min, iaitu beberapa kali lebih tinggi daripada keperluan fisiologi seseorang. Dengan komposisi yang diketahui, kadar penjanaan oksigen yang lebih rendah tidak dapat dicapai. Apabila mengurangkan diameter blok palam pencucuh, i.e. kawasan depan terbakar, yang boleh menyebabkan penurunan kelajuan, lilin kehilangan keupayaannya untuk membakar. Untuk mengekalkan kefungsian lilin, perubahan tenaga diperlukan dengan meningkatkan bahagian bahan api dalam komposisi, yang membawa kepada peningkatan dalam kadar pembakaran dan, dengan itu, kepada peningkatan dalam kadar pelepasan oksigen. Penjana yang diketahui mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan unsur pencucuhan peralihan, peranti pemula, penebat haba dan sistem penapis dalam perumah logam dengan paip keluar untuk oksigen. Palam oksigen dalam penjana ini mempunyai komposisi natrium klorat dan natrium oksida dan peroksida dan terdiri daripada blok silinder berasingan yang bersentuhan antara satu sama lain di hujungnya. Unsur penyalaan peralihan ditekan ke hujung setiap blok dan terdiri daripada aluminium dan oksida besi. Beberapa blok mempunyai bentuk melengkung, yang memungkinkan untuk meletakkannya di sepanjang garis berbentuk U, berbentuk U, dalam lingkaran, dsb. Oleh kerana kadar penjanaan oksigen yang tinggi, jumlah berat lilin oksigen yang diperlukan untuk memastikan operasi jangka panjang penjana meningkat. Sebagai contoh, untuk mengendalikan penjana prototaip selama 1 jam, lilin seberat kira-kira 1.2 kg diperlukan. Kadar penjanaan yang tinggi juga membawa kepada keperluan untuk meningkatkan penebat haba, yang juga dikaitkan dengan peningkatan tambahan dalam berat penjana. Blok melengkung (sudut) sukar untuk dihasilkan dan mempunyai kekuatan mekanikal yang rendah: ia mudah pecah di selekoh, yang membawa kepada pemberhentian pembakaran pada pecah, i.e. mengurangkan kebolehpercayaan operasi berterusan jangka panjang penjana. Tujuan ciptaan ini adalah untuk mengurangkan kadar penjanaan oksigen dan meningkatkan kebolehpercayaan semasa operasi jangka panjang penjana. Ini dicapai oleh fakta bahawa penjana oksigen pirokimia yang mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan unsur pencucuhan peralihan, peranti pemula, penebat haba dan sistem penapis, diletakkan di dalam perumahan logam yang dilengkapi dengan paip keluar untuk oksigen, mempunyai blok. daripada sumber oksigen pepejal dalam bentuk parallelepipeds, manakala komposisi natrium klorat, kalsium peroksida dan magnesium digunakan sebagai sumber pepejal oksigen; elemen pencucuhan peralihan disediakan daripada campuran kalsium peroksida dengan magnesium dan ditekan dalam bentuk tablet sama ada ke hujung atau ke muka sisi blok, dan blok itu sendiri diletakkan lapisan demi lapisan dan secara zigzag dalam setiap lapisan. Rajah 1 menunjukkan penjana pirokimia, pandangan umum. Penjana mempunyai perumahan logam 1, di hujungnya terdapat peranti pemula 2. Di pinggir atas perumahan terdapat paip 3 untuk salur keluar oksigen. Blok 4 sumber oksigen pepejal diletakkan dalam lapisan dan diasingkan antara satu sama lain dan dari dinding perumah dengan gasket 5 diperbuat daripada seramik berliang. Jerat logam 6 diletakkan di seluruh permukaan lapisan atas blok dan pinggir atas badan, di antaranya terdapat penapis berbilang lapisan 7. Dalam RAJAH. Rajah 2 menunjukkan gambar rajah meletakkan satu lapisan blok sumber oksigen pepejal dalam penjana. Dua jenis blok telah digunakan - panjang 4 dengan pelet pencucuhan peralihan yang ditekan 9 di hujung blok dan pendek 8 dengan pelet pencucuhan peralihan di dinding sisi. Penjana diaktifkan apabila peranti permulaan 2 dihidupkan, dari mana komposisi pencucuhan 10 menyala dan blok pertama lilin menyala. Bahagian hadapan pembakaran bergerak secara berterusan di sepanjang badan lilin, bergerak dari blok ke blok pada titik sentuhan melalui tablet pencucuhan peralihan 9. Hasil daripada pembakaran lilin, oksigen dibebaskan. Aliran oksigen yang terhasil melalui liang seramik 5, di mana ia disejukkan sebahagiannya dan memasuki sistem penapis. Melalui jerat dan penapis logam, ia juga disejukkan dan dibebaskan daripada kekotoran dan asap yang tidak diingini. Oksigen tulen yang sesuai untuk bernafas keluar melalui paip 3. Kadar penjanaan oksigen, bergantung kepada keperluan, boleh diubah dalam julat dari 0.7 hingga 3 l/min, mengubah komposisi sumber pepejal oksigen dalam nisbah berat NaClO 4 CaO 2 Mg 1 (0.20-0.24) ( 0.04- 0.07) dan komposisi unsur penyalaan CaO 2 Mg dalam nisbah berat 1 (0.1-0.2). Pembakaran satu lapisan blok sumber oksigen pepejal berlangsung selama 1 jam. Jika operasi yang lebih lama diperlukan, pembakaran dipindahkan menggunakan blok pendek 11 ke lapisan seterusnya yang terletak selari dengan yang pertama, dsb. Jumlah berat unsur lilin untuk satu jam pembakaran ialah 300 g; jumlah pelepasan haba adalah kira-kira 50 kcal/j. Dalam penjana yang dicadangkan, lilin oksigen dalam bentuk unsur parallelepiped memudahkan sambungan mereka antara satu sama lain dan membolehkan pembungkusan padat dan padat. Pengikat tegar dan penghapusan mobiliti blok selari memastikan keselamatannya semasa pengangkutan dan penggunaan sebagai sebahagian daripada alat pernafasan, dan dengan itu meningkatkan kebolehpercayaan operasi jangka panjang penjana.
Tuntutan
1. PENJANA OKSIGEN PYROCHEMICAL yang mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan unsur pencucuhan peralihan, peranti permulaan, penebat haba dan sistem penapis, diletakkan di dalam perumahan logam yang dilengkapi dengan paip keluar untuk oksigen, dicirikan bahawa blok pepejal sumber oksigen dibuat dalam bentuk parallelepipeds, dengan Dalam kes ini, komposisi natrium klorat, kalsium dan magnesium peroksida, dan unsur pencucuhan peralihan - campuran kalsium peroksida dengan magnesium - digunakan sebagai sumber pepejal oksigen dan terletak di hujung atau muka sisi blok. 2. Penjana oksigen mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa blok sumber oksigen pepejal diletakkan lapisan demi lapisan dan secara zigzag dalam setiap lapisan.
Oksigen di dalam pesawat boleh disimpan dalam keadaan gas, cecair dan kriogenik (§ 10.3), dan juga boleh berada dalam keadaan terikat dalam kombinasi dengan unsur kimia tertentu.
Keperluan oksigen pada pesawat ditentukan oleh penggunaan oksigen anggota krew, jumlah kebocoran ke ruang sekeliling dan keperluan untuk mencipta semula tekanan dalam kabin penjanaan semula selepas penyahtekanan paksa atau kecemasan. Kehilangan oksigen akibat kebocoran dari kabin kapal angkasa biasanya tidak ketara (contohnya, pada kapal angkasa Apollo ~ 100 g/j).
Penggunaan oksigen terbesar mungkin berlaku apabila kabin ditekan semula.
Jumlah oksigen yang digunakan oleh seseorang bergantung pada berat badan seseorang, keadaan fizikalnya, sifat dan intensiti aktiviti, nisbah protein, lemak dan karbohidrat dalam diet dan faktor lain. Adalah dipercayai bahawa purata penggunaan oksigen harian seseorang, bergantung kepada perbelanjaan tenaganya, boleh berbeza dari 0.6 hingga 1 kg. Apabila membangunkan sistem sokongan hayat untuk penerbangan jangka panjang, purata penggunaan oksigen harian bagi setiap orang biasanya diambil sebagai 0.9-1 kg.
Ciri berat dan isipadu sistem penjanaan semula ini bergantung pada masa penerbangan dan pada ciri sistem penyimpanan untuk rizab oksigen yang diperlukan dan penyerap kekotoran berbahaya.
Pekali a untuk sistem penyimpanan 02 dalam keadaan cecair adalah kira-kira 0.52-0.53, dalam keadaan kriogenik - 0.7, dan dalam keadaan gas - kira-kira 0.8.
Walau bagaimanapun, menyimpan oksigen dalam keadaan kriogenik adalah lebih menguntungkan, kerana dalam kes ini, berbanding dengan sistem oksigen cecair, peralatan yang lebih mudah diperlukan, kerana tidak perlu memindahkan oksigen dari cecair ke fasa gas dalam keadaan tanpa berat.
Sumber oksigen yang menjanjikan adalah beberapa sebatian kimia yang mengandungi sejumlah besar oksigen terikat dan mudah melepaskannya.
Kebolehlaksanaan menggunakan beberapa sebatian kimia yang sangat aktif dibenarkan oleh fakta bahawa, bersama-sama dengan pembebasan oksigen akibat tindak balas, mereka menyerap karbon dioksida dan air yang dikeluarkan semasa hayat anak kapal. Di samping itu, sebatian ini mampu menyahbau suasana kabin, iaitu, menghilangkan bau, bahan toksik dan memusnahkan bakteria.
Oksigen, digabungkan dengan unsur lain, wujud dalam banyak sebatian kimia. Walau bagaimanapun, hanya sebahagian daripadanya boleh digunakan untuk menghasilkan O2. Apabila bekerja di atas kapal terbang, sebatian kimia mesti memenuhi keperluan khusus: 1) stabil semasa penyimpanan, selamat dan boleh dipercayai dalam operasi; 2) mudah melepaskan oksigen, dan dengan kandungan kekotoran yang minimum; 3) jumlah oksigen yang dibebaskan dengan penyerapan serentak CO2 dan H20 hendaklah cukup besar untuk meminimumkan berat sistem dengan bekalan bahan.
Pada kapal angkasa, adalah dinasihatkan untuk menggunakan rizab oksigen dalam sebatian kimia berikut: superoksida logam alkali, hidrogen peroksida, klorat logam alkali.
Bahan pelepas oksigen yang paling banyak digunakan ialah kalium superoksida.
Kartrij superoksida sesuai untuk penyimpanan jangka panjang. Tindak balas pembebasan oksigen daripada kalium superoksida boleh dikawal dengan mudah. Adalah sangat penting bahawa superoksida membebaskan oksigen apabila menyerap karbon dioksida dan air. Adalah mungkin untuk memastikan bahawa tindak balas berjalan sedemikian rupa sehingga nisbah isipadu karbon dioksida yang diserap kepada isipadu oksigen yang dibebaskan adalah sama dengan pekali pernafasan manusia.
Untuk menjalankan tindak balas, aliran gas diperkaya dengan oksigen dan mengandungi karbon dioksida dan wap
Dalam tindak balas utama pertama, 1 kg K02 menyerap 0.127 kg air dan membebaskan 236 liter gas oksigen. Dalam tindak balas utama kedua, 1 kg CO2 menyerap 175 liter karbon dioksida dan membebaskan 236 liter gas oksigen.
Disebabkan kehadiran tindak balas sekunder, nisbah isipadu oksigen yang dibebaskan dalam penjana semula kepada isipadu karbon dioksida yang diserap boleh berbeza-beza secara meluas dan tidak sepadan dengan nisbah isipadu oksigen yang digunakan oleh seseorang kepada isipadu karbon. dioksida yang dikeluarkan olehnya.
Kejadian tindak balas satu jenis atau yang lain bergantung kepada kandungan wap air dan karbon dioksida dalam aliran gas. Apabila kandungan wap air meningkat, jumlah oksigen yang dihasilkan meningkat. Peraturan produktiviti oksigen dalam kartrij penjanaan semula dijalankan dengan menukar kandungan wap air di salur masuk ke kartrij.
Klorat logam alkali (contohnya, NaC103)t digunakan sebagai cara kecemasan yang bertujuan untuk pengeluaran oksigen yang cepat sekiranya berlaku, sebagai contoh, penyahtekanan mendadak pada kabin. bentuk suppositori klorat.
Hasil oksigen yang boleh didapati dalam kes ini ialah ~40to/o. Tindak balas penguraian klorat berlaku dengan penyerapan haba. Haba yang diperlukan untuk tindak balas berlaku dibebaskan hasil daripada pengoksidaan serbuk besi, yang ditambah kepada lilin klorat. Lilin dinyalakan menggunakan mancis fosforus atau penyalaan elektrik. Suppositori klorat terbakar pada kelajuan kira-kira 10 mm/min.
Apabila menggunakan sistem penjanaan semula untuk persekitaran gas di dalam kabin, berdasarkan rizab oksigen gas atau kriogenik, adalah perlu untuk mengeringkan persekitaran gas daripada wap air, karbon dioksida dan kekotoran berbahaya.
Pengeringan persekitaran gas boleh dilakukan dengan meniup gas melalui penyerap air atau melalui penukar haba yang menyejukkan gas di bawah takat embun, diikuti dengan penyingkiran lembapan pekat.
Palam oksigen- ini ialah peranti yang, menggunakan tindak balas kimia, menghasilkan oksigen yang sesuai untuk dimakan oleh organisma hidup. Teknologi ini dibangunkan oleh sekumpulan saintis dari Rusia dan Belanda. Digunakan secara meluas oleh perkhidmatan menyelamat di banyak negara, juga pada kapal terbang, dan stesen angkasa seperti ISS. Kelebihan utama pembangunan ini ialah kekompakan dan ringan.
Oksigen adalah sumber yang sangat penting di atas ISS. Tetapi apa yang berlaku jika semasa kemalangan atau kerosakan tidak sengaja, sistem sokongan hayat, termasuk sistem bekalan oksigen, berhenti berfungsi? Semua organisma hidup di atas kapal tidak akan dapat bernafas dan akan mati. Oleh itu, terutamanya untuk kes sedemikian, angkasawan mempunyai bekalan penjana oksigen kimia yang cukup mengagumkan; secara ringkasnya, ini adalah lilin oksigen. Cara peranti sedemikian berfungsi dan digunakan di angkasa telah ditunjukkan secara umum dalam filem "Alive."
Pesawat juga menggunakan penjana oksigen berasaskan kimia. Jika papan itu tertekan atau kerosakan lain berlaku, topeng oksigen akan jatuh berhampiran setiap penumpang. Topeng akan menghasilkan oksigen selama 25 minit, selepas itu tindak balas kimia akan berhenti.
Palam oksigen di angkasa ia terdiri daripada kalium perklorat atau klorat. Kebanyakan kapal terbang menggunakan barium peroksida atau natrium klorat. Terdapat juga penjana pencucuhan dan penapis untuk penyejukan dan pembersihan daripada unsur lain yang tidak perlu.
Ciptaan ini berkaitan dengan penjana oksigen untuk pernafasan dan boleh digunakan dalam alat pernafasan untuk kegunaan peribadi, digunakan dalam situasi kecemasan, contohnya semasa memadamkan kebakaran. Untuk mengurangkan kadar penjanaan oksigen dan meningkatkan kebolehpercayaan semasa operasi jangka panjang, penjana oksigen pirokimia yang mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan elemen pencucuhan peralihan, peranti pemula, penebat haba dan sistem penapis, diletakkan di dalam logam. kes, dilengkapi dengan paip keluar untuk oksigen, mempunyai blok sumber pepejal oksigen dalam bentuk parallelepipeds, manakala komposisi natrium klorat, kalsium peroksida dan magnesium digunakan sebagai sumber pepejal oksigen. Unsur pencucuhan peralihan disediakan daripada campuran kalsium peroksida dengan magnesium dan ditekan dalam bentuk tablet sama ada ke hujung atau ke tepi tepi sisi, dan blok itu sendiri diletakkan dalam lapisan dan secara zigzag dalam setiap lapisan . 1 z. hlm f-ly, 2 sakit.
Ciptaan ini berkaitan dengan penjana oksigen untuk pernafasan dan boleh digunakan dalam alat pernafasan untuk kegunaan peribadi, digunakan dalam situasi kecemasan, contohnya semasa memadamkan kebakaran.
Penjana oksigen pirokimia ialah peranti yang terdiri daripada perumah, di dalamnya terdapat komposisi yang mampu melepaskan oksigen melalui proses pirokimia yang merambat sendiri: lilin oksigen, alat penyalaan untuk memulakan pembakaran lilin, sistem penapis untuk penulenan. gas daripada bendasing asing dan asap, dan penebat haba. Melalui paip keluar, oksigen dibekalkan ke titik penggunaan melalui saluran paip.
Dalam kebanyakan penjana oksigen yang diketahui, palam pencucuh dibuat dalam bentuk monoblok silinder. Masa pembakaran lilin sedemikian tidak melebihi 15 minit. Operasi penjana yang lebih lama dicapai dengan menggunakan beberapa blok (elemen) yang diletakkan supaya hujungnya bersentuhan. Apabila pembakaran satu blok berakhir, impuls haba memulakan pembakaran unsur lilin seterusnya, dan seterusnya sehingga ia habis sepenuhnya. Untuk pencucuhan yang lebih dipercayai, komposisi piroteknik pencucuhan perantaraan ditekan ke hujung elemen yang menerima impuls, yang mempunyai tenaga yang lebih besar dan kepekaan yang lebih besar kepada impuls haba daripada komposisi utama lilin.
Penjana oksigen pirokimia yang diketahui beroperasi pada lilin klorat jenis termokatalitik yang mengandungi natrium klorat, barium peroksida, besi dan pengikat, atau lilin klorat jenis pemangkin yang terdiri daripada natrium klorat dan mangkin, contohnya natrium atau kalium oksida atau peroksida. Penjana kimia yang diketahui membebaskan oksigen pada kadar tidak kurang daripada 4 l/min, iaitu beberapa kali lebih tinggi daripada keperluan fisiologi seseorang. Dengan komposisi yang diketahui, kadar penjanaan oksigen yang lebih rendah tidak dapat dicapai. Apabila mengurangkan diameter blok palam pencucuh, i.e. kawasan depan terbakar, yang boleh menyebabkan penurunan kelajuan, lilin kehilangan keupayaannya untuk membakar. Untuk mengekalkan kefungsian lilin, perubahan tenaga diperlukan dengan meningkatkan bahagian bahan api dalam komposisi, yang membawa kepada peningkatan dalam kadar pembakaran dan, dengan itu, kepada peningkatan dalam kadar pelepasan oksigen.
Penjana yang diketahui mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan unsur pencucuhan peralihan, peranti pemula, penebat haba dan sistem penapis dalam perumah logam dengan paip keluar untuk oksigen. Palam oksigen dalam penjana ini mempunyai komposisi natrium klorat dan natrium oksida dan peroksida dan terdiri daripada blok silinder berasingan yang bersentuhan antara satu sama lain di hujungnya. Unsur penyalaan peralihan ditekan ke hujung setiap blok dan terdiri daripada aluminium dan oksida besi. Beberapa blok mempunyai bentuk melengkung, yang memungkinkan untuk meletakkannya di sepanjang garis berbentuk U, berbentuk U, dalam lingkaran, dsb.
Oleh kerana kadar penjanaan oksigen yang tinggi, jumlah berat lilin oksigen yang diperlukan untuk memastikan operasi jangka panjang penjana meningkat. Sebagai contoh, untuk mengendalikan penjana prototaip selama 1 jam, lilin seberat kira-kira 1.2 kg diperlukan. Kadar penjanaan yang tinggi juga membawa kepada keperluan untuk meningkatkan penebat haba, yang juga dikaitkan dengan peningkatan tambahan dalam berat penjana.
Blok melengkung (sudut) sukar untuk dihasilkan dan mempunyai kekuatan mekanikal yang rendah: ia mudah pecah di selekoh, yang membawa kepada pemberhentian pembakaran pada pecah, i.e. mengurangkan kebolehpercayaan operasi berterusan jangka panjang penjana.
Tujuan ciptaan ini adalah untuk mengurangkan kadar penjanaan oksigen dan meningkatkan kebolehpercayaan semasa operasi jangka panjang penjana.
Ini dicapai oleh fakta bahawa penjana oksigen pirokimia yang mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan unsur pencucuhan peralihan, peranti pemula, penebat haba dan sistem penapis, diletakkan di dalam perumahan logam yang dilengkapi dengan paip keluar untuk oksigen, mempunyai blok. daripada sumber oksigen pepejal dalam bentuk parallelepipeds, manakala komposisi natrium klorat, kalsium peroksida dan magnesium digunakan sebagai sumber pepejal oksigen; elemen pencucuhan peralihan disediakan daripada campuran kalsium peroksida dengan magnesium dan ditekan dalam bentuk tablet sama ada ke hujung atau ke muka sisi blok, dan blok itu sendiri diletakkan lapisan demi lapisan dan secara zigzag dalam setiap lapisan.
Rajah 1 menunjukkan penjana pirokimia, pandangan umum. Penjana mempunyai perumahan logam 1, di hujungnya terdapat peranti pemula 2. Di pinggir atas perumahan terdapat paip 3 untuk salur keluar oksigen. Blok 4 sumber oksigen pepejal diletakkan dalam lapisan dan diasingkan antara satu sama lain dan dari dinding perumah dengan gasket 5 diperbuat daripada seramik berliang. Jerat logam 6 diletakkan di seluruh permukaan lapisan atas blok dan pinggir atas badan, di antaranya terdapat penapis berbilang lapisan 7.
Dalam rajah. Rajah 2 menunjukkan gambar rajah meletakkan satu lapisan blok sumber oksigen pepejal dalam penjana. Dua jenis blok telah digunakan - panjang 4 dengan pelet pencucuhan peralihan yang ditekan 9 di hujung blok dan pendek 8 dengan pelet pencucuhan peralihan di dinding sisi.
Penjana diaktifkan apabila peranti permulaan 2 dihidupkan, dari mana komposisi pencucuhan 10 menyala dan blok pertama lilin menyala. Bahagian hadapan pembakaran bergerak secara berterusan di sepanjang badan lilin, bergerak dari blok ke blok pada titik sentuhan melalui tablet pencucuhan peralihan 9. Hasil daripada pembakaran lilin, oksigen dibebaskan. Aliran oksigen yang terhasil melalui liang seramik 5, di mana ia disejukkan sebahagiannya dan memasuki sistem penapis. Melalui jerat dan penapis logam, ia juga disejukkan dan dibebaskan daripada kekotoran dan asap yang tidak diingini. Oksigen tulen yang sesuai untuk bernafas keluar melalui paip 3.
Kadar penjanaan oksigen, bergantung kepada keperluan, boleh diubah dalam julat dari 0.7 hingga 3 l/min, mengubah komposisi sumber pepejal oksigen dalam nisbah berat NaClO 4 CaO 2 Mg 1 (0.20-0.24) ( 0.04- 0.07) dan komposisi unsur penyalaan CaO 2 Mg dalam nisbah berat 1 (0.1-0.2). Pembakaran satu lapisan blok sumber oksigen pepejal berlangsung selama 1 jam. Jika operasi yang lebih lama diperlukan, pembakaran dipindahkan menggunakan blok pendek 11 ke lapisan seterusnya yang terletak selari dengan yang pertama, dsb. Jumlah berat unsur lilin untuk satu jam pembakaran ialah 300 g; jumlah pelepasan haba adalah kira-kira 50 kcal/j.
Dalam penjana yang dicadangkan, lilin oksigen dalam bentuk unsur parallelepiped memudahkan sambungan mereka antara satu sama lain dan membolehkan pembungkusan padat dan padat. Pengikat tegar dan penghapusan mobiliti blok selari memastikan keselamatannya semasa pengangkutan dan penggunaan sebagai sebahagian daripada alat pernafasan, dan dengan itu meningkatkan kebolehpercayaan operasi jangka panjang penjana.
1. PENJANA OKSIGEN PYROCHEMICAL yang mengandungi blok tekan sumber oksigen pepejal dengan unsur pencucuhan peralihan, peranti permulaan, penebat haba dan sistem penapis, diletakkan di dalam perumahan logam yang dilengkapi dengan paip keluar untuk oksigen, dicirikan bahawa blok pepejal sumber oksigen dibuat dalam bentuk parallelepipeds, dengan Dalam kes ini, komposisi natrium klorat, kalsium dan magnesium peroksida, dan unsur pencucuhan peralihan - campuran kalsium peroksida dengan magnesium - digunakan sebagai sumber pepejal oksigen dan terletak di hujung atau muka sisi blok.
2. Penjana oksigen mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa blok sumber oksigen pepejal diletakkan lapisan demi lapisan dan secara zigzag dalam setiap lapisan.
OKSIGEN(Latin Oxygenium, daripada Greek oxys sour dan gennao - saya bersalin) Oh, kimia. unsur VI gr. berkala sistem, di. n. 8, pada. m. 15.9994. alam semula jadi K. terdiri daripada tiga isotop stabil: 16 O (99.759%), 17 O (0.037%) dan 18 O (0.204%). Konfigurasi kulit elektron luar atom 2s 2 2p; tenaga pengionan O° : O + : O 2+ adalah sama. 13.61819, 35.118 eV; Keelektronegatifan Pauling 3.5 (elemen paling elektronegatif selepas F); pertalian elektron 1.467 eV; jejari kovalen 0.066 nm.
Molekul K adalah diatomik. Terdapat juga pengubahsuaian alotropik K. ozon O 3. Jarak interatomik dalam molekul O 2 ialah 0.12074 nm; tenaga pengionan O 2 12.075 eV;
pertalian elektron 0.44 eV; tenaga penceraian 493.57 kJ/mol, pemalar penceraian K r=p O 2 /p O2 ialah 1.662. 10 -1 pada 1500 K, 1.264. 10 -2 pada 3000 K, 48.37 pada 5000 K; jejari ionik O 2 (nombor koordinasi ditunjukkan dalam kurungan) 0.121 nm (2), 0.124 nm (4), 0.126 nm (6) dan 0.128 nm (8).
Dalam keadaan dasar (triplet) terdapat dua elektron valensi molekul O 2 yang terletak dalam orbital anti ikatan hlm X dan p y, tidak berpasangan, kerana K. adalah paramagnet (perpaduan, gas paramagnet, yang terdiri daripada molekul diatomik homonuklear); molar mag. kerentanan gas 3.4400.
10 (293 K), berbeza secara songsang dengan abs. t-re (undang-undang Curie). Terdapat dua keadaan teruja jangka panjang O 2 - singlet 1 D g (tenaga pengujaan 94.1 kJ/mol, seumur hidup 45 min) dan singlet (tenaga pengujaan 156.8 kJ/mol).
K.-naib. unsur biasa di Bumi. Atmosfera mengandungi 23.10% jisim (20.95% mengikut isipadu) bebas. K., dalam hidrosfera dan litosfera - masing-masing. 85.82 dan 47% mengikut berat kalium terikat. Lebih daripada 1,400 mineral diketahui, termasuk kalium. Kehilangan kalium di atmosfera akibat pengoksidaan, termasuk pembakaran, pereputan dan pernafasan, dikompensasikan oleh pembebasan kalium oleh tumbuhan semasa fotosintesis. K. adalah sebahagian daripada semua bahan dari mana organisma hidup dibina; badan manusia mengandungi lebih kurang. 65%.
Hartanah. K.-tidak berwarna gas tidak berbau dan tidak berasa. T. kip. 90.188 K, suhu tiga titik 54.361 K; padat pada 273 K dan tekanan normal 1.42897 g/l, ketumpatan. (dalam kg/m3) pada 300 K: 6.43 (0.5 MPa), 12.91 (1 MPa), 52.51 (4 MPa); t kritikal 154.581 K, R Crete
5.043 MPa, d crit 436.2 kg/m 3 ; C 0 p 29.4 J/(mol. KEPADA); D H 0 isp 6.8 kJ/mol (90.1 K); S O 299
205.0 JDmol. . K) pada 273 K; h 205.2 3 10 -7 Pa. s (298 K). Cecair K. berwarna biru; padat 1.14 g/cm 3 (90.188 K); C O p 54.40 J/(mol.
KEPADA); kekonduksian terma 0.147 Wdm. K) (90 K, 0.1 MPa); h
1,890. 10 -2 Pa. Dengan; g 13.2. 10 -5 N/m (90 K), tahap pergantungan suhu g = -38.46. 10 -3 (1 - T/154.576) 11/9 N/m; n D 1,2149 ( l =546.1 nm; 100 K); tidak konduktif; molar mag. kerentanan 7.699. 10 -3 (90.1 K). Pepejal K. wujud dalam beberapa. berbentuk kristal pengubahsuaian. Di bawah 23.89 K, bentuk-a dengan berpusatkan badan adalah stabil. rum-pantai, grid (pada 21 K dan 0.1 MPa A= 0.55 nm, b =
0.382 nm, s=0.344 nm, ketumpatan. 1.46 g/cm 3), pada 23.89-43.8 K- b - bentuk dengan heksagen, kristal. parut (pada 28 K dan 0.1 MPa A= 0.3307 nm, s = 1.1254 nm), di atas 43.8 K terdapat g -bentuk padu kekisi ( A= 0.683 nm); D H° peralihan polimorfik g: b 744 J/mol (43.818 K), b:a 93.8 J/mol (23.878 K); titik tiga b-g- gas K.: suhu 283 K, tekanan 5.0 GPa; D H O mp 443 J/mol; Tahap pergantungan suhu ketumpatan d= 1.5154-0.004220T g/cm 3 (44 54 K), a-, b- dan g- O 2 hablur biru muda. Pengubahsuaian p adalah antiferromagnetik, a dan g paramagnet, magnet mereka. kerentanan resp. 1,760. 10 -3 (23.7 K) dan 1.0200. 10 -5 (54.3 K). Pada 298 K dan peningkatan tekanan kepada 5.9 GPa, K mengkristal, membentuk heksagen berwarna merah jambu. b -bentuk ( a = 0.2849 nm, c = 1.0232 nm), dan apabila tekanan meningkat kepada 9 GPa, bentuk berlian oren. e -bentuk (pada 9.6 GPa A=0.42151 nm, b= 0.29567 nm, Dengan=0.66897 nm, ketumpatan 2.548 g/cm 3).
R-kadar K. pada atm. tekanan dan 293 K (dalam cm 3 / cm 3): dalam air 0.031, etanol 0.2201, metanol 0.2557, aseton 0.2313; nilai pH dalam air pada 373 K 0.017 cm 3 /cm 3; nilai pH pada 274 K (dalam % mengikut isipadu): dalam perfluorobutyltetrahydrofuran 48.5, perfluorodecalin 45.0, perfluoro-l-methyldecalin 42.3. Penyerap pepejal yang baik untuk K ialah platinum hitam dan arang aktif. Logam mulia dalam cair. negeri menyerap bermakna. bilangan K., mis. pada 960 °C satu isipadu perak menyerap ~22 isipadu K., yang pada
apabila disejukkan, ia hampir dilepaskan sepenuhnya. Ramai orang mempunyai keupayaan untuk menyerap K. logam pepejal dan oksida, dan bukan stoikiometrik terbentuk. sambungan.
K. mempunyai bahan kimia yang tinggi aktiviti, membentuk sebatian. dengan semua unsur kecuali Dia, Ne dan Ar. Atom K. dalam kimia. samb. biasanya mendapat elektron dan negatif. caj berkesan. Sebatian di mana elektron ditarik dari atom K sangat jarang berlaku (contohnya, OF 2). Dengan bahan mudah selain Au, Pt, Xe dan Kr, K bertindak balas secara langsung dalam keadaan normal atau apabila dipanaskan, serta dalam kehadiran. pemangkin. Tindak balas dengan halogen dijalankan di bawah pengaruh elektrik. pelepasan atau sinaran UV. Di kawasan dengan semua bahan ringkas kecuali F 2, K ialah agen pengoksida.
Mol. K. membentuk tiga berbeza. bentuk ionik, setiap satunya menimbulkan kelas sebatian: O - 2 - superoksida, O 2 2- -
peroksida (lihat sebatian peroksida tak organik, sebatian peroksida organik), O + 2 - sebatian dioksigenil. Ozon membentuk ozonida, di mana bentuk ionnya ialah K-O - 3. Molekul O2 melekat sebagai ligan lemah kepada kompleks tertentu Fe, Co, Mn, Cu. Antara kaitan ini. Hemoglobin adalah penting, kerana ia mengangkut darah dalam badan haiwan berdarah panas.
R-tions dengan K., disertai dengan pelepasan tenaga yang sengit, dipanggil. terbakar. Interaksi memainkan peranan yang besar. K. dengan logam hadir. kelembapan-atm. kakisan logam, dan nafas organisma hidup dan pereputan. Akibat reput, org kompleks. Bahan haiwan dan tumbuhan mati bertukar menjadi lebih mudah dan, akhirnya, menjadi CO 2 dan air.
K bertindak balas dengan hidrogen untuk membentuk air dan membebaskan sejumlah besar haba (286 kJ per mol H2). Pada suhu bilik, aliran sangat perlahan, di hadapan. pemangkin - agak cepat sudah pada 80-100 ° C (larutan ini digunakan untuk membersihkan H 2 dan gas lengai daripada kekotoran O 2). Di atas 550 °C, tindak balas H 2 dengan O 2 disertai dengan letupan.
Daripada unsur-unsur I gr. maks. bertindak balas dengan mudah dengan K. Rb dan Cs, yang secara spontan menyala di udara, K, Na dan Li bertindak balas dengan K. lebih perlahan, tindak balas mempercepatkan dengan kehadiran. wap air. Apabila logam alkali (kecuali Li) dibakar dalam atmosfera K, peroksida M 2 O 2 dan superoksida MO 2 terbentuk. K bertindak balas dengan mudah dengan unsur subkumpulan IIa, sebagai contoh, Ba boleh menyala di udara pada 20-25 ° C, Mg dan Be menyala melebihi 500 ° C; Produk penyelesaian dalam kes ini ialah oksida dan peroksida. Dengan unsur subkumpulan IIb K. interaksi. dengan susah payah, larutan K. dengan Zn, Cd dan Hg berlaku hanya pada suhu yang lebih tinggi (batu diketahui di mana Hg terkandung dalam bentuk unsur). Pada permukaan Zn dan Cd, filem kuat oksidanya terbentuk, melindungi logam daripada pengoksidaan selanjutnya.
Elemen III gr. bertindak balas dengan K. hanya apabila dipanaskan, membentuk oksida. Logam padat Ti, Zr, dan Hf adalah tahan terhadap tindakan karbon. Ia bertindak balas dengan karbon untuk membentuk CO 2 dan membebaskan haba (394 kJ/mol); dengan karbon amorf, tindak balas berlaku dengan pemanasan sedikit, dengan berlian dan grafit - melebihi 700 ° C.
K. bertindak balas dengan nitrogen hanya melebihi 1200°C dengan pembentukan NO, yang kemudiannya mudah dioksidakan oleh K. kepada NO 2 sudah pada suhu bilik. Fosforus putih terdedah kepada pembakaran spontan dalam udara pada suhu bilik.
Elemen VI gr. S, Se, dan Te bertindak balas dengan kalium pada kadar yang ketara apabila pemanasan sederhana. Pengoksidaan ketara W dan Mo diperhatikan melebihi 400 °C, Cr - pada suhu yang lebih tinggi.
K. bersungguh-sungguh mengoksidakan org. sambungan. Pembakaran bahan api cecair dan gas mudah terbakar berlaku akibat tindak balas karbon dengan hidrokarbon.
resit. Dalam industri K. dapatkan pemisahan udara, Ch. arr. dengan kaedah pembetulan suhu rendah. Ia juga dihasilkan bersama H 2 semasa pengeluaran perindustrian. elektrolisis air. Mereka menghasilkan teknologi gas. K. (92-98% O 2), teknologi. (gred 1 99.7% O 2 , gred 2 99.5% dan gred 3 99.2%) dan
cecair (tidak kurang daripada 99.7% O 2). K. juga dihasilkan untuk tujuan perubatan (“perubatan oksigen"mengandungi 99.5% O 2).
Untuk bernafas dalam ruang terkurung (kapal selam, kapal angkasa, dsb.) gunakan sumber pepejal K., yang tindakannya berdasarkan ekso-terma penyebaran sendiri. r-tion antara pembawa K. (klorat atau perklorat) dan bahan api. Sebagai contoh, campuran NaClO 3 (80%), serbuk Fe (10%), BaO 2 (4%) dan gentian kaca (6%) ditekan ke dalam silinder; selepas penyalaan seperti ini oksigen lilin terbakar pada kelajuan 0.15-0.2 mm/s, membebaskan karbon tulen yang boleh bernafas dalam jumlah 240 l/kg (lihat. Sumber gas piroteknik).
Dalam makmal, K. diperoleh melalui penguraian apabila dipanaskan. oksida (cth. HgO) atau yang mengandungi oksigen garam (contohnya, KClO 3, KMnO 4), serta elektrolisis larutan akueus NaOH. Walau bagaimanapun, selalunya mereka menggunakan industri. K., dibekalkan dalam silinder tekanan.
Definisi. Kepekatan K. dalam gas ditentukan menggunakan penganalisis gas pegang tangan, sebagai contoh. isipadu kaedah untuk menukar volum diketahui sampel yang dianalisis selepas menyerap O 2 daripadanya dalam larutan - kuprum-ammonia, pyrogallol, NaHSO 3, dll. Untuk penentuan berterusan K dalam gas, automatik termmagnet penganalisis gas berdasarkan magnet tinggi kerentanan K. Untuk menentukan kepekatan kecil K. dalam gas lengai atau hidrogen (kurang daripada 1%) gunakan automatik. termokimia, elektrokimia, galvanik dan penganalisis gas lain. Untuk tujuan yang sama, kolorimetrik digunakan. kaedah (menggunakan peranti Mugdan) berdasarkan pengoksidaan tidak berwarna. kompleks ammonia Cu(I) menjadi sebatian berwarna terang. Cu(II). K., larut dalam air, juga ditentukan secara kolorimetri, sebagai contoh. dengan pembentukan warna merah semasa pengoksidaan carmine indigo yang dikurangkan. Dalam org. samb. K ditentukan dalam bentuk CO atau CO 2 selepas pirolisis suhu tinggi bahan yang dianalisis dalam aliran gas lengai. Untuk menentukan kepekatan kalium dalam keluli dan aloi, bahan kimia elektrokimia digunakan. penderia dengan elektrolit pepejal (ZrO 2 yang distabilkan). lihat juga Analisis gas, Penganalisis gas.
Permohonan. K. digunakan sebagai agen pengoksidaan: dalam metalurgi - dalam peleburan besi tuang dan keluli (dalam relau letupan, penukar oksigen dan pengeluaran perapian terbuka), dalam proses peleburan aci, kilat dan penukar logam bukan ferus; dalam pengeluaran rolling; semasa pelucutan api logam; dalam pengeluaran faundri; untuk kimpalan termite dan pemotongan logam; dalam kimia dan petrokimia industri untuk pengeluaran HNO 3, H 2 SO 4, metanol, asetilena; formaldehid, oksida, peroksida, dsb. K. digunakan untuk tujuan perubatan dalam perubatan, serta dalam pernafasan oksigen. radas (dalam kapal angkasa, kapal selam, semasa penerbangan altitud tinggi, bawah air dan operasi menyelamat). Pengoksida karbon cecair untuk bahan api roket; Ia juga digunakan dalam operasi letupan, sebagai penyejuk di makmal. berlatih.
K. pengeluaran di Amerika Syarikat ialah 10.75 bilion m 3 (1985); dalam metalurgi, 55% daripada karbon yang dihasilkan digunakan; dalam industri kimia. maafkan - 20%.
K. bukan toksik dan tidak mudah terbakar, tetapi menyokong pembakaran. Apabila dicampur dengan karbon cecair, semua hidrokarbon adalah mudah meletup, termasuk. minyak, CS 2. maks. Kekotoran mudah terbakar yang mudah larut yang berubah menjadi keadaan pepejal dalam karbon cecair (contohnya, asetilena, propilena, CS 2) adalah berbahaya. Kandungan maksimum yang dibenarkan dalam cecair K: asetilena 0.04 cm 3 /l, CS 2 0.04 cm 3 /l, minyak 0.4 mg/l.
Gas K. disimpan dan diangkut dalam silinder keluli kapasiti kecil (0.4-12 l) dan sederhana (20-50 l) pada tekanan 15 dan 20 MPa, serta dalam silinder kapasiti besar (80-1000 l pada 32 dan 40 MPa ), cecair K. dalam kapal Dewar atau dalam khas. kereta kebal. Untuk pengangkutan cecair cecair dan gas, peralatan khas juga digunakan. saluran paip. Oksigen silinder dicat biru dan mempunyai tulisan dalam huruf hitam " oksigen"
.
Buat pertama kalinya, K. dalam bentuk tulennya diperolehi oleh K. Scheele pada tahun 1771. Secara bebas daripadanya, K. diperoleh oleh J. Priestley pada tahun 1774. Pada tahun 1775, A. Lavoisier menetapkan bahawa K. ialah komponen udara , dan terkandung dalam bentuk jamak. wah.
Menyala.. Glizmayenko D.L., Resit oksigen, ed. ke-5, M., 1972; Razumovsky S. D., unsur oksigen bentuk dan sifat, M., 1979; Sifat termodinamik oksigen, M., 1981. Ya. D. Zelvensky.
Penggunaan: untuk mendapatkan oksigen dalam sistem sokongan hayat dalam situasi kecemasan. Intipati ciptaan: komposisi piroteknik termasuk 87 - 94 wt.% NaClO 3 dan 6 - 13 wt.% Cu 2 S. O 2 keluaran 231 - 274 l/kg, suhu dalam zon pembakaran 520 - 580 o C. 1 meja.
Ciptaan ini berkaitan dengan bidang mendapatkan oksigen gas daripada komposisi pepejal yang menjana oksigen disebabkan oleh tindak balas termokatalitik berterusan yang berlaku di antara komponen komposisi dalam kawasan pembakaran yang sempit. Komposisi sedemikian dipanggil lilin oksigen. Oksigen yang dijana boleh digunakan dalam sistem sokongan hayat dan dalam situasi kecemasan perkhidmatan penghantaran. Sumber piroteknik oksigen yang dikenali, yang dipanggil oksigen atau lilin klorat, mengandungi tiga komponen utama: pembawa oksigen, bahan api dan pemangkin. Dalam lilin klorin, pembawa oksigen adalah natrium klorat, kandungannya dalam julat 80-93 Bahan api adalah serbuk logam besi dengan karbon dioksida. Fungsi mangkin dilakukan oleh oksida logam dan peroksida, contohnya MgFeO 4 . Keluaran oksigen adalah dalam julat 200-260 l/kg. Suhu dalam zon pembakaran lilin klorat yang mengandungi logam sebagai bahan api melebihi 800 o C. Paling hampir dengan ciptaan ini ialah komposisi yang mengandungi natrium klorat sebagai pembawa oksigen, bahan api 92%, aloi magnesium dengan silikon dalam nisbah 1:1 (3 wt.), dan dalam Sebagai mangkin, campuran kuprum dan nikel oksida dalam nisbah 1:4. Hasil oksigen daripada komposisi ini ialah 265 5 l/kg. Suhu dalam zon pembakaran ialah 850-900 o C. Kelemahan komposisi yang diketahui ialah suhu tinggi dalam zon pembakaran, yang memerlukan keperluan untuk merumitkan reka bentuk penjana, pengenalan penukar haba khas untuk menyejukkan oksigen , kemungkinan perumahan penjana terbakar daripada percikan api zarah logam yang terbakar mengenainya, penampilan lebihan jumlah fasa cecair (cair) berhampiran zon pembakaran, yang membawa kepada ubah bentuk blok dan peningkatan jumlah habuk . Tujuan ciptaan ini adalah untuk mengurangkan suhu dalam zon pembakaran komposisi sambil mengekalkan hasil oksigen yang tinggi. Ini dicapai oleh fakta bahawa komposisi mengandungi natrium klorat sebagai pembawa oksigen, dan sulfit kuprum (Cu 2 S) sebagai bahan api dan pemangkin. Komponen komposisi diambil dalam nisbah berikut, berat. natrium klorat 87-94; kuprum sulfida 6-13. Kemungkinan menggunakan sulfida tembaga sebagai bahan api dan pemangkin adalah berdasarkan mekanisme khas tindakan pemangkin. Semasa tindak balas, kedua-dua komponen kuprum sulfida teroksida secara eksotermik:
Сu 2 S + 2.5O 2 CuSO 4 + CuO + 202.8 kcal. Tindak balas ini membekalkan tenaga untuk proses penyebaran diri berlaku. Entalpi tentu pembakaran Cu 2 S (1.27 kcal/g) tidak jauh berbeza daripada entalpi tentu pembakaran besi (1.76 kcal/g). Kebanyakan tenaga datang daripada pengoksidaan sulfur sulfida kepada sulfat dan hanya sebahagian kecil daripada pengoksidaan kuprum. Sulfida kuprum lebih reaktif daripada serbuk logam besi dan magnesium, oleh itu tindak balas eksotermik utama boleh berlaku dengan agak cepat pada suhu yang agak rendah iaitu 500 o C. Suhu rendah dalam zon pembakaran juga dipastikan oleh fakta bahawa kedua-dua sulfida kuprum dannya produk pengoksidaan kuprum oksida adalah pemangkin berkesan untuk penguraian natrium klorat. Menurut data DTA, natrium klorat tulen, apabila dipanaskan pada kadar 10 o C/min, terurai menjadi NaCl dan O 2 pada 480-590 o C, dengan kehadiran 6 wt. Cu 2 S pada 260-360 o C, dan dengan kehadiran 12 wt. CuO pada 390-520 o C. Serbuk Cu 2 S dicirikan oleh penyebaran yang lebih tinggi dan suhu rendah dalam zon pembakaran 520-580 o C. Oksigen yang terhasil tidak mengandungi kekotoran berbahaya seperti Cl 2, sebatian karbon dan minimum. jumlah SO 2 tidak lebih daripada 0, 55 kg/m3.
OKSIGEN TERKANDUNG DALAM UDARA. SIFAT SUASANA. HARTANYA. PRODUK PEMBAKARAN LILIN YANG LAIN. ASID KARBONIK, SIFAT-SIFATNYA
Kita telah melihat bahawa hidrogen dan oksigen boleh diperolehi daripada air yang diperolehi dengan membakar lilin. Anda tahu bahawa hidrogen berasal dari lilin, dan oksigen, anda percaya, berasal dari udara. Tetapi dalam kes ini, anda mempunyai hak untuk bertanya kepada saya: "Mengapa udara dan oksigen tidak membakar lilin dengan baik?" Jika anda mempunyai ingatan baru tentang apa yang berlaku apabila saya menutup cinder dengan balang oksigen, anda akan ingat bahawa di sini pembakaran berjalan dengan cara yang berbeza daripada di udara. Jadi apa perjanjiannya? Ini adalah soalan yang sangat penting, dan saya akan melakukan yang terbaik untuk membantu anda memahaminya; ia berkaitan secara langsung dengan persoalan sifat atmosfera dan oleh itu amat penting bagi kita.
Kami mempunyai beberapa cara untuk mengenali oksigen, selain hanya membakar bahan tertentu di dalamnya. Anda telah melihat bagaimana lilin terbakar dalam oksigen dan di udara; anda melihat bagaimana fosforus terbakar di udara dan dalam oksigen; anda melihat bagaimana besi terbakar dalam oksigen. Tetapi, selain kaedah mengenali oksigen ini, ada yang lain, dan saya akan menganalisis sebahagian daripadanya untuk mengembangkan pengalaman dan pengetahuan anda. Di sini, sebagai contoh, adalah sebuah kapal dengan oksigen. Saya akan membuktikan kepada anda kehadiran gas ini. Saya akan mengambil serpihan yang membara dan memasukkannya ke dalam oksigen. Anda sudah tahu dari perbualan terakhir apa yang akan berlaku: serpihan yang membara jatuh ke dalam balang akan menunjukkan kepada anda sama ada terdapat oksigen di dalamnya atau tidak. makan! Kami membuktikannya dengan membakar.
Berikut adalah cara lain untuk mengenali oksigen, sangat menarik dan berguna. Di sini saya mempunyai dua balang, setiap satu diisi dengan gas. Mereka dipisahkan oleh plat supaya gas ini tidak bercampur. Saya mengeluarkan pinggan, dan pencampuran gas bermula: setiap gas nampaknya merayap ke dalam balang di mana yang lain berada. "Jadi apa yang berlaku di sini?" anda bertanya. "Mereka bersama-sama tidak menghasilkan jenis pembakaran yang kita perhatikan dengan lilin." Tetapi lihat bagaimana kehadiran oksigen boleh dikenali dengan gabungannya dengan bahan kedua ini.
Gas yang berwarna megah itu ternyata. Ia memberi isyarat kepada saya kehadiran oksigen. Eksperimen yang sama boleh dilakukan dengan mencampurkan gas ujian ini dengan udara biasa. Berikut ialah balang dengan udara - jenis di mana lilin akan terbakar - dan di sini ialah balang dengan gas ujian ini. Saya biarkan mereka bercampur dengan air, dan ini adalah hasilnya: kandungan balang ujian mengalir ke dalam balang dengan udara, dan anda melihat tindak balas yang sama berlaku. Ini membuktikan bahawa terdapat oksigen dalam udara, iaitu bahan yang sama yang telah kita keluarkan daripada air yang diperoleh dengan membakar lilin.
Tetapi masih, mengapa lilin tidak terbakar dengan baik di udara seperti dalam oksigen? Kita akan sampai ke itu sekarang. Di sini saya mempunyai dua balang; mereka dipenuhi dengan gas ke tahap yang sama, dan mereka kelihatan sama. Sejujurnya, saya tidak tahu sekarang yang mana antara tin ini mengandungi oksigen dan yang mengandungi udara, walaupun saya tahu bahawa mereka telah diisi dengan gas-gas ini terlebih dahulu. Tetapi kami mempunyai gas ujian, dan saya kini akan mengetahui sama ada terdapat sebarang perbezaan antara kandungan kedua-dua balang dalam keupayaan untuk menyebabkan gas ini menjadi merah. Saya biarkan gas ujian masuk ke dalam salah satu tin. Perhatikan apa yang berlaku. Seperti yang anda lihat, terdapat kemerahan, yang bermaksud terdapat oksigen di sini. Mari kita cuba balang kedua. Seperti yang anda lihat, kemerahan tidak begitu ketara seperti dalam balang pertama.
Kemudian perkara yang aneh berlaku: jika campuran dua gas dalam balang kedua digoncang dengan teliti dengan air, gas merah diserap; jika anda memasukkan bahagian gas ujian yang lain dan goncangkan balang sekali lagi, penyerapan gas merah akan berulang; dan ini boleh diteruskan selagi oksigen masih ada, tanpa fenomena ini mustahil. Jika saya membiarkan udara masuk, ia tidak akan berubah; tetapi sebaik sahaja saya memperkenalkan air, gas merah hilang; dan saya boleh meneruskan dengan cara ini untuk memasukkan lebih banyak lagi gas ujian sehingga saya mempunyai sesuatu yang tertinggal di dalam balang yang tidak akan diwarnai lagi dengan penambahan bahan yang mewarnakan udara dan oksigen. Apa masalahnya? Anda faham bahawa di udara, selain oksigen, terdapat sesuatu yang lain, dan ia kekal dalam bakinya. Sekarang saya akan biarkan lebih sedikit udara ke dalam balang, dan jika ia bertukar menjadi merah, anda akan tahu bahawa masih terdapat sedikit gas pewarna di sana dan, oleh itu, bukan kekurangannya yang menjelaskan hakikat bahawa tidak semua udara telah digunakan.
Ini akan membantu anda memahami apa yang saya akan katakan. Anda melihat bahawa apabila saya membakar fosforus dalam balang, dan asap yang terhasil daripada fosforus dan oksigen mendap, sejumlah besar gas kekal tidak digunakan, sama seperti gas ujian kami meninggalkan sesuatu yang tidak terjejas. Dan sesungguhnya, selepas tindak balas, gas ini kekal, yang tidak berubah sama ada dari fosforus atau dari gas pewarna. Gas ini bukan oksigen, tetapi, bagaimanapun, ia adalah sebahagian daripada atmosfera.
Ini adalah salah satu cara untuk membahagikan udara kepada dua bahan di mana ia terdiri, iaitu, menjadi oksigen, yang membakar lilin kita, fosforus dan segala-galanya, dan ke dalam bahan lain ini - nitrogen, di mana ia tidak terbakar. Terdapat lebih banyak komponen kedua ini di udara daripada oksigen.
Gas ini ternyata menjadi bahan yang sangat menarik jika anda mengkajinya, tetapi anda mungkin mengatakan bahawa ia tidak menarik sama sekali. Dalam beberapa aspek ini adalah benar: ia tidak menunjukkan sebarang kesan pembakaran yang cemerlang. Jika anda mengujinya dengan serpihan yang menyala, seperti yang saya uji oksigen dan hidrogen, maka ia tidak akan terbakar seperti hidrogen itu sendiri, mahupun menyebabkan serpihan terbakar, seperti oksigen. Tidak kira bagaimana saya mengujinya, saya tidak dapat mencapai satu atau yang lain daripadanya: ia tidak menyala dan tidak membenarkan serpihan terbakar - ia memadamkan pembakaran apa-apa bahan. Dalam keadaan biasa, tiada apa yang boleh terbakar di dalamnya. Ia tidak mempunyai bau mahupun rasa; ia bukan asid atau alkali; berhubung dengan semua perasaan luaran kita dia menunjukkan sikap acuh tak acuh sepenuhnya. Dan anda mungkin berkata: "Ini bukan apa-apa, ia tidak layak mendapat perhatian kimia; mengapa ia wujud di udara?"
Dan di sinilah keupayaan untuk membuat kesimpulan daripada pengalaman berguna. Katakan bahawa bukannya nitrogen atau campuran nitrogen dan oksigen, atmosfera kita terdiri daripada oksigen tulen, apakah yang akan berlaku kepada kita? Anda tahu betul bahawa sekeping besi, dinyalakan dalam balang oksigen, terbakar menjadi abu. Apabila anda melihat perapian yang menyala, bayangkan apa yang akan berlaku kepada jerijinya jika seluruh atmosfera hanya terdiri daripada oksigen: jeriji besi tuang akan terbakar jauh lebih panas daripada arang batu yang kita gunakan untuk memanaskan perapian. Kebakaran di dalam relau lokomotif wap akan sama dengan kebakaran di gudang bahan api jika atmosfera terdiri daripada oksigen.
Nitrogen mencairkan oksigen, menyederhanakan kesannya dan menjadikannya berguna kepada kita. Di samping itu, nitrogen membawa bersamanya semua asap dan gas yang, seperti yang anda lihat, timbul apabila lilin terbakar, menyebarkannya ke seluruh atmosfera dan memindahkannya ke tempat yang diperlukan untuk menyokong kehidupan tumbuhan, dan dengan itu manusia. Jadi nitrogen melakukan kerja yang sangat penting, walaupun anda melihatnya dan berkata, "Nah, ia adalah perkara yang tidak berguna."
Dalam keadaan normalnya, nitrogen ialah unsur yang tidak aktif: tiada pengaruh, kecuali nyahcas elektrik yang sangat kuat, dan walaupun hanya pada tahap yang sangat lemah, boleh menyebabkan nitrogen bergabung secara langsung dengan unsur atmosfera yang lain atau dengan bahan sekeliling yang lain. Bahan ini benar-benar acuh tak acuh, iaitu, dengan kata lain, acuh tak acuh, dan oleh itu selamat.
Tetapi sebelum saya membawa anda kepada kesimpulan ini, saya mesti memberitahu anda sesuatu tentang suasana itu sendiri. Berikut ialah jadual yang menunjukkan komposisi peratusan udara atmosfera:
mengikut isipadu dengan jisim
Oksigen. . . . 20 22.3
Nitrogen. . . . . 80 77.7
__________________________
Ia betul mencerminkan jumlah relatif oksigen dan nitrogen di atmosfera. Daripada ini kita melihat bahawa dalam lima pain udara terdapat hanya satu pain oksigen kepada empat pain nitrogen; dengan kata lain, nitrogen membentuk 4/5 udara atmosfera mengikut isipadu. Semua jumlah nitrogen ini digunakan untuk mencairkan oksigen dan melembutkan kesannya; akibatnya, lilin dibekalkan dengan betul dengan bahan api dan paru-paru kita boleh menghirup udara tanpa membahayakan kesihatan. Lagipun, tidak kurang pentingnya bagi kita untuk menerima oksigen untuk bernafas dalam bentuk yang betul daripada mempunyai komposisi atmosfera yang sesuai untuk membakar arang batu di perapian atau lilin.
Sekarang saya akan memberitahu anda jisim gas-gas ini. Satu pint nitrogen mempunyai jisim 10 4/10 butir, dan satu kaki padu mempunyai 1 1/6 auns. Ini adalah jisim nitrogen. Oksigen lebih berat: satu pint seberat 11 9/10 butir, dan satu kaki padu seberat 1 1/5 auns.
Anda telah bertanya kepada saya soalan beberapa kali: "Bagaimanakah jisim gas ditentukan?", dan saya sangat gembira kerana soalan ini menarik minat anda. Sekarang saya akan tunjukkan kepada anda, perkara ini sangat mudah dan mudah. Berikut adalah penimbang, dan ini adalah botol tembaga, dihidupkan dengan berhati-hati dan, untuk semua kekuatannya, mempunyai jisim terkecil yang mungkin. Ia kedap udara sepenuhnya dan dilengkapi dengan paip. Sekarang paip dibuka, dan oleh itu botol diisi dengan udara. Penimbang ini sangat tepat, dan botol dalam keadaan sekarang diimbangi padanya mengikut pemberat pada cawan lain. Dan inilah pam yang boleh digunakan untuk mengepam udara ke dalam botol ini.
nasi. 25.
Sekarang kita akan mengepam jumlah udara yang diketahui ke dalamnya, yang jumlahnya akan diukur dengan kapasiti pam. (Dua puluh isipadu sedemikian dipam.) Sekarang kami akan menutup paip dan meletakkan semula botol pada skala. Lihat bagaimana penimbang telah jatuh: botol telah menjadi lebih berat daripada sebelumnya. Kapasiti botol tidak berubah, yang bermaksud bahawa udara dalam jumlah yang sama telah menjadi lebih berat. Dimana? Terima kasih kepada udara yang kami pam ke dalamnya. sebagai tambahan kepada udara yang ada.
Sekarang kita akan melepaskan udara ke dalam balang itu dan memberinya peluang untuk kembali ke keadaan sebelumnya. Apa yang saya perlu lakukan untuk ini ialah menyambung botol tembaga dengan ketat ke balang dan membuka pili - dan kini anda lihat, kami telah mengumpulkan keseluruhan isipadu udara yang baru saya pam ke dalam botol dengan dua puluh pukulan pam. Untuk memastikan tiada ralat berlaku semasa eksperimen ini, kami akan meletakkan botol sekali lagi pada penimbang. Jika ia kini sekali lagi diimbangi dengan beban asal, kita boleh benar-benar yakin bahawa kita telah melakukan eksperimen dengan betul. Ya, dia mengimbangi. Ini adalah bagaimana kita boleh mengetahui jisim bahagian udara tambahan yang kita pam ke dalamnya. Oleh itu boleh dipastikan bahawa satu kaki padu udara mempunyai jisim 1 1/5 auns.
nasi. 26.
Tetapi pengalaman sederhana ini sama sekali tidak akan dapat menyedarkan anda intipati penuh hasil yang diperolehi. Sungguh mengagumkan betapa bilangannya meningkat apabila kita beralih ke volum yang lebih besar. Ini adalah jumlah udara (kaki padu) yang mempunyai jisim 1 1/5 auns. Apa pendapat anda, berapakah jisim udara di dalam kotak di bahagian atas (saya menempahnya khas untuk pengiraan ini)? Udara di dalamnya mempunyai jisim keseluruhan paun. Saya mengira jisim udara di dalam bilik ini, tetapi anda sukar meneka angka ini: ia adalah lebih daripada satu tan. Ini adalah betapa cepatnya jisim meningkat, dan ini adalah betapa pentingnya kehadiran atmosfera dan oksigen dan nitrogen yang terkandung di dalamnya, serta kerja yang dilakukannya, memindahkan objek dari satu tempat ke tempat lain dan membawa pergi asap berbahaya.
Setelah memberikan beberapa contoh yang berkaitan dengan berat udara ini, saya akan meneruskan untuk menunjukkan beberapa akibat fakta ini. Anda pastinya perlu mengenali mereka, jika tidak, banyak yang akan kekal tidak jelas kepada anda. Adakah anda ingat pengalaman seperti itu? Adakah anda pernah melihatnya? Pam diambil untuk itu, agak serupa dengan pam yang saya gunakan untuk mengepam udara ke dalam botol tembaga.
nasi. 27.
Ia perlu diletakkan supaya saya boleh meletakkan tapak tangan saya di atas pembukaannya. Di udara, tangan saya bergerak dengan mudah, seolah-olah tidak ada rintangan. Tidak kira bagaimana saya bergerak, saya hampir tidak pernah berjaya mencapai kelajuan sedemikian sehingga saya merasakan banyak rintangan udara terhadap pergerakan ini). Tetapi apabila saya meletakkan tangan saya di sini (pada silinder pam udara, dari mana udara kemudian dipam keluar), anda lihat apa yang berlaku. Mengapa tapak tangan saya melekat pada tempat ini dengan ketat sehingga seluruh pam bergerak di belakangnya? Lihatlah! Mengapa saya hampir tidak dapat melepaskan tangan saya? Apa masalahnya? Ia adalah berat udara - udara yang berada di atas saya.
Berikut ialah satu lagi pengalaman yang saya rasa akan membantu anda memahami isu ini dengan lebih baik lagi. Bahagian atas balang ini akan ditutup dengan pundi kencing lembu jantan, dan apabila udara dipam keluar daripadanya, anda akan melihat, dalam bentuk yang sedikit diubah suai, kesan yang sama seperti dalam eksperimen sebelumnya. Sekarang bahagian atas benar-benar rata, tetapi jika saya membuat pergerakan yang sangat sedikit dengan pam, dan lihat bagaimana gelembung itu jatuh, bagaimana ia membengkok ke dalam. Anda kini akan melihat bagaimana gelembung akan ditarik lebih banyak ke dalam balang sehingga, akhirnya, ia sepenuhnya ditekan dan dipecahkan oleh kuasa atmosfera yang menekannya. (Gelembung itu pecah dengan dentuman yang kuat.) Jadi, ini berlaku sepenuhnya daripada daya yang ditekan oleh udara pada gelembung, dan tidak sukar bagi anda untuk memahami bagaimana keadaan di sini.
nasi. 28.
Lihat lajur lima kiub ini: zarah-zarah yang bertimbun di atmosfera disusun satu di atas yang lain dengan cara yang sama. Agak jelas kepada anda bahawa empat kiub atas terletak pada kiub kelima, bawah, dan jika saya mengeluarkannya, semua yang lain akan turun. Keadaannya adalah sama di atmosfera: lapisan atas udara disokong oleh yang lebih rendah, dan apabila udara dipam keluar dari bawahnya, perubahan berlaku yang anda perhatikan apabila tapak tangan saya terletak pada silinder pam dan dalam eksperimen dengan gelembung lembu jantan, dan kini anda akan melihat lebih baik.
Saya mengikat balang ini dengan getah. selaput. Sekarang saya akan mengepam udara keluar daripadanya, dan anda perhatikan getah yang memisahkan udara di bawah daripada udara di atas. Anda akan melihat bagaimana tekanan atmosfera akan berkembang apabila udara dipam keluar dari tin. Lihat bagaimana getah itu ditarik balik - lagipun, saya juga boleh memasukkan tangan saya ke dalam balang - dan semua ini hanya akibat pengaruh udara yang kuat dan besar di atas kita. Betapa jelasnya fakta menarik ini muncul di sini!
Selepas tamat kuliah hari ini, anda akan dapat mengukur kekuatan anda dengan cuba mengasingkan peranti ini. Ia terdiri daripada dua hemisfera tembaga berongga, dipasang rapat antara satu sama lain dan dilengkapi dengan tiub dengan paip untuk mengepam keluar udara. Selagi ada udara di dalam, hemisfera mudah dipisahkan; bagaimanapun, anda akan yakin bahawa apabila kami mengepam udara melalui tiub ini dengan paip dan anda menariknya - satu ke satu arah, yang lain ke arah yang lain - tiada seorang pun daripada anda akan dapat memisahkan hemisfera. Setiap inci persegi luas keratan rentas kapal ini, apabila udara dipam keluar, perlu menyokong kira-kira lima belas paun. Kemudian saya akan memberi anda peluang untuk menguji kekuatan anda - cuba untuk mengatasi tekanan udara ini.
Berikut adalah satu lagi perkara kecil yang menarik - cawan sedutan, permainan untuk kanak-kanak lelaki, tetapi hanya diperbaiki untuk tujuan saintifik. Lagipun, anda, orang muda, mempunyai hak untuk menggunakan mainan untuk tujuan sains, terutamanya sejak zaman moden mereka mula mempersendakan sains. Ini adalah cawan sedutan, cuma ia bukan kulit, tetapi getah. Saya meletakkannya di permukaan meja, dan anda serta-merta melihat bahawa ia melekat kuat padanya. Kenapa dia tahan macam tu? Ia boleh dialihkan, ia mudah meluncur dari satu tempat ke satu tempat, tetapi tidak kira betapa sukarnya anda cuba mengangkatnya, ia mungkin akan menarik meja dengannya dan bukannya mengoyakkan dirinya daripadanya. Anda hanya boleh mengeluarkannya daripada meja apabila anda mengalihkannya ke tepi untuk membiarkan udara di bawahnya. Hanya tekanan udara di atasnya yang menekannya ke permukaan meja. Berikut adalah satu lagi cawan sedutan - tekan mereka bersama-sama dan anda akan melihat betapa kuatnya ia melekat. Kita boleh menggunakannya, boleh dikatakan, untuk tujuan yang dimaksudkan, iaitu, melekatkannya pada tingkap dan dinding, di mana ia akan bertahan selama beberapa jam dan berguna untuk menggantung beberapa objek padanya.
Walau bagaimanapun, saya perlu menunjukkan kepada anda bukan sahaja mainan, tetapi juga eksperimen yang boleh anda ulangi di rumah. Anda boleh membuktikan dengan jelas kewujudan tekanan atmosfera dengan eksperimen yang begitu elegan. Ini segelas air. Bagaimana jika saya meminta anda untuk membalikkannya tanpa ada air yang tumpah? Dan bukan kerana anda mengangkat tangan anda, tetapi semata-mata disebabkan oleh tekanan atmosfera.
Ambil gelas berisi air hingga penuh atau separuh, dan tutupnya dengan beberapa kadbod; hujungnya dan lihat apa yang berlaku kepada kadbod dan air. Udara tidak akan dapat menembusi kaca, kerana air tidak akan membiarkannya masuk kerana tarikan kapilari ke tepi kaca.
Saya fikir semua ini akan memberi anda idea yang betul bahawa udara bukanlah kekosongan, tetapi sesuatu yang material. Apabila anda mengetahui daripada saya bahawa kotak di sana memuatkan satu paun udara, dan bilik ini memuatkan lebih daripada satu tan, anda akan percaya bahawa udara bukan sekadar kekosongan.
Mari lakukan satu lagi percubaan untuk meyakinkan anda bahawa udara benar-benar boleh menawarkan rintangan. Anda tahu senapang yang hebat boleh dibuat dengan mudah daripada bulu angsa, atau tiub, atau sesuatu seperti itu. Mengambil sekeping epal atau kentang, anda perlu memotong sekeping kecil itu kepada saiz tiub - seperti ini - dan tolaknya hingga ke hujungnya, seperti omboh. Dengan memasukkan palam kedua, kami mengasingkan sepenuhnya udara dalam tiub. Dan kini ternyata bahawa menolak palam kedua dekat dengan yang pertama adalah mustahil sepenuhnya. Adalah mungkin untuk memampatkan udara sedikit sebanyak, tetapi jika kita terus menekan pada palam kedua, maka ia tidak akan mempunyai masa untuk mendekati yang pertama sebelum udara termampat akan menolaknya keluar dari tiub, dan lebih-lebih lagi, dengan kekuatan yang mengingatkan tindakan serbuk mesiu - lagipun, ia juga dikaitkan dengan sebab yang kita perhatikan di sini.
Pada hari yang lain saya melihat satu eksperimen yang saya sangat suka kerana ia boleh digunakan dalam kelas kami. (Sebelum memulakannya, saya harus berdiam diri selama kira-kira lima minit, kerana kejayaan eksperimen ini bergantung kepada paru-paru saya.) Saya berharap dengan kekuatan pernafasan saya, iaitu, dengan penggunaan udara yang betul, saya akan dapat untuk mengangkat telur berdiri dalam satu gelas, dan membuangnya ke gelas lain. Saya tidak boleh menjamin kejayaan: lagipun, saya telah bercakap terlalu lama. (Pensyarah berjaya melaksanakan eksperimen.) Udara yang saya hembus melewati antara telur dan dinding kaca; tekanan udara timbul di bawah telur, yang mampu mengangkat objek berat: lagipun, untuk udara, telur adalah objek yang sangat berat. Walau apa pun, jika anda ingin melakukan eksperimen ini sendiri, lebih baik mengambil telur rebus, dan kemudian anda boleh, tanpa risiko, cuba dengan berhati-hati memindahkannya dari satu gelas ke gelas lain dengan kuasa nafas anda.
Walaupun kita telah menghabiskan masa yang agak lama dalam soal jisim udara, saya ingin menyebut satu lagi sifatnya. Dalam percubaan blowgun anda akan melihat bahawa sebelum palam kentang pertama keluar, saya berjaya menolak yang kedua dalam setengah inci atau lebih. Dan ini bergantung pada sifat udara yang indah - keanjalannya. Anda boleh mengenalinya melalui pengalaman berikut.
Marilah kita mengambil cangkerang yang tidak dapat ditembusi ke udara, tetapi mampu meregang dan mengecut, dan dengan itu memberi kita peluang untuk menilai keanjalan udara yang terkandung di dalamnya. Sekarang tidak ada banyak udara di dalamnya, dan kami akan mengikat leher dengan ketat supaya ia tidak dapat berkomunikasi dengan udara sekeliling. Sehingga kini, kami telah melakukan segala-galanya sedemikian rupa untuk menunjukkan tekanan atmosfera pada permukaan objek, tetapi sekarang, sebaliknya, kami akan menyingkirkan tekanan atmosfera. Untuk melakukan ini, kami akan meletakkan cangkang kami di bawah loceng pam udara, dari mana kami akan mengepam keluar udara. Di hadapan mata anda, cangkerang ini akan meluruskan, mengembang seperti belon, dan akan menjadi lebih besar dan lebih besar sehingga memenuhi keseluruhan loceng. Tetapi sebaik sahaja saya membuka semula akses ke udara luar ke dalam loceng, bola kami akan segera jatuh. Berikut adalah bukti visual sifat udara yang menakjubkan ini - keanjalannya, iaitu, keupayaannya yang sangat tinggi untuk memampatkan dan mengembang. Sifat ini sangat penting dan sebahagian besarnya menentukan peranan udara dalam alam semula jadi.
Sekarang mari kita beralih ke bahagian lain yang sangat penting dalam topik kita. Ingat bahawa apabila kami bekerja untuk membakar lilin, kami mendapati bahawa pelbagai produk pembakaran terbentuk. Produk ini termasuk jelaga, air dan sesuatu yang lain yang masih belum diterokai oleh kami. Kami mengumpul air dan membenarkan bahan lain tersebar ke udara. Sekarang mari kita terokai beberapa produk ini.
nasi. 29.
Khususnya, pengalaman berikut akan membantu kami dalam perkara ini. Di sini kita akan meletakkan lilin yang menyala dan menutupnya dengan penutup kaca dengan paip keluar di bahagian atas... Lilin akan terus menyala, kerana udara melalui bebas di bawah dan di atas. Pertama sekali, anda melihat bahawa topi dibuat basah; anda sudah tahu apa itu semua: ia adalah air yang dihasilkan dengan membakar lilin daripada tindakan udara ke atas hidrogen. Tetapi, selain ini, ada sesuatu yang keluar dari paip keluar di bahagian atas; ia bukan wap air, ia bukan air, bahan ini tidak terkondensasi, dan selain itu, ia mempunyai ciri khas. Anda lihat bahawa aliran yang keluar dari tiub hampir berjaya memadamkan cahaya yang saya bawa kepadanya; Jika saya memegang serpihan yang menyala terus dalam aliran keluar, ia akan padam sepenuhnya. "Ia mengikut urutan perkara," anda berkata; Jelas sekali, ini tidak mengejutkan anda kerana nitrogen tidak menyokong pembakaran dan mesti memadamkan nyalaan, kerana lilin tidak terbakar di dalamnya. Tetapi adakah tiada apa-apa di sini kecuali nitrogen?
Di sini saya perlu mendahului diri saya sendiri: berdasarkan pengetahuan yang saya ada, saya akan cuba melengkapkan anda dengan kaedah saintifik untuk mengkaji gas tersebut dan menjelaskan isu-isu ini secara umum.
Mari ambil balang kosong dan letakkan di atas tiub keluar supaya produk pembakaran lilin terkumpul di dalamnya. Tidak sukar bagi kita untuk mengetahui bahawa balang ini mengandungi bukan sahaja udara, tetapi gas yang juga mempunyai sifat lain. Untuk melakukan ini, saya mengambil sedikit kapur, tuangkan dan kacau dengan baik. Setelah meletakkan bulatan kertas turas ke dalam corong, saya menapis campuran ini melaluinya, dan air yang bersih dan telus mengalir ke dalam kelalang yang diletakkan di bawahnya. Saya mempunyai seberapa banyak air ini seperti yang saya mahu di dalam bekas lain, tetapi untuk meyakinkan, saya lebih suka menggunakan dalam eksperimen selanjutnya air kapur yang sama yang telah disediakan di hadapan mata anda.
Jika anda tuangkan sedikit air yang bersih dan lut sinar ini ke dalam balang tempat kami mengumpul gas yang datang dari lilin yang menyala, anda akan segera melihat bagaimana perubahan akan berlaku... Anda lihat, air itu telah menjadi putih sepenuhnya! Sila ambil perhatian bahawa ini tidak akan berfungsi dengan udara biasa. Ini adalah kapal dengan udara; Saya menuangkan air kapur ke dalamnya, tetapi oksigen, mahupun nitrogen, mahupun apa-apa lagi yang terdapat dalam jumlah udara ini tidak akan menyebabkan sebarang perubahan dalam air kapur; tidak kira bagaimana kita mengoncangkannya dengan udara biasa yang terkandung di dalam kapal ini, ia tetap telus sepenuhnya. Walau bagaimanapun, jika anda mengambil kelalang ini dengan air kapur dan menyentuhnya dengan keseluruhan jisim produk pembakaran lilin, ia akan memperoleh warna putih susu dengan cepat.
Bahan putih seperti kapur di dalam air ini terdiri daripada kapur yang kami ambil untuk membuat air kapur, digabungkan dengan sesuatu yang keluar dari lilin, iaitu, tepatnya produk yang kami cuba tangkap dan kira-kira. Saya akan memberitahu anda hari ini. Bahan ini menjadi kelihatan kepada kita kerana tindak balasnya terhadap air kapur, di mana perbezaannya daripada oksigen, nitrogen, dan wap air menjadi jelas; Ini adalah bahan baru untuk kita, diperoleh daripada lilin. Oleh itu, untuk memahami dengan betul pembakaran lilin, kita juga harus mengetahui bagaimana dan dari apa serbuk putih ini diperolehi. Ia boleh dibuktikan bahawa ia sememangnya kapur; Jika anda meletakkan kapur basah dalam retort dan memanaskannya dengan api merah, ia akan mengeluarkan bahan yang sama yang keluar dari lilin yang menyala.
Terdapat satu lagi cara yang lebih baik untuk mendapatkan bahan ini, dan dalam kuantiti yang banyak, jika mereka ingin mengetahui sifat asasnya. Bahan ini, ternyata, didapati dengan banyaknya di tempat yang anda tidak akan terfikir untuk mengesyaki kehadirannya. Gas ini, dibebaskan apabila lilin terbakar dan dipanggil karbon dioksida, ditemui dalam kuantiti yang banyak dalam semua batu kapur, kapur, cengkerang dan batu karang. Juzuk udara yang menarik ini didapati terikat bersama dalam semua batu ini; Setelah menemui bahan ini dalam batu seperti marmar, kapur, dan lain-lain, ahli kimia Dr Black memanggilnya "udara terikat", kerana ia tidak lagi dalam keadaan gas, tetapi telah menjadi sebahagian daripada badan pepejal.
Gas ini mudah diperolehi daripada marmar. Terdapat beberapa asid hidroklorik di bahagian bawah balang ini; serpihan terbakar yang diturunkan ke dalam balang akan menunjukkan bahawa tiada apa-apa di dalamnya kecuali udara biasa ke bahagian paling bawah. Berikut adalah kepingan marmar - marmar gred tinggi yang cantik; Saya membuangnya ke dalam balang asid dan ia ternyata seperti bisul yang kuat. Walau bagaimanapun, ia bukan wap air yang dibebaskan, tetapi sejenis gas; dan jika saya kini menguji kandungan balang dengan serpihan yang menyala, saya akan mendapat hasil yang sama seperti daripada gas yang keluar dari paip keluar di atas lilin yang menyala. Bukan sahaja kesannya di sini sama, tetapi ia juga disebabkan oleh bahan yang sama yang dikeluarkan dari lilin; Dengan cara ini kita boleh mendapatkan karbon dioksida dalam kuantiti yang banyak: lagipun, kini balang kita hampir penuh.
Kita juga boleh mengesahkan bahawa gas ini bukan sahaja terdapat dalam marmar.
Berikut adalah balang besar air yang saya tuangkan kapur (jenis yang boleh didapati dijual untuk kerja melepa, iaitu, dibasuh dalam air dan dibersihkan daripada zarah kasar).
Berikut ialah asid sulfurik yang kuat; Asid inilah yang kami perlukan jika anda ingin mengulangi eksperimen kami di rumah (sila ambil perhatian bahawa tindakan asid ini pada batu kapur dan batu yang serupa menghasilkan mendakan tidak larut, manakala asid hidroklorik menghasilkan bahan larut, yang tidak memekatkan air ).
Anda mungkin tertanya-tanya mengapa saya melakukan eksperimen ini dalam bekas sedemikian. Supaya anda boleh mengulangi secara kecil-kecilan apa yang saya lakukan di sini secara besar-besaran. Di sini anda akan melihat fenomena yang sama seperti sebelum ini: dalam balang besar ini saya menghasilkan karbon dioksida, yang sama sifat dan sifatnya dengan yang kami perolehi semasa membakar lilin di udara atmosfera. Dan tidak kira betapa berbezanya kedua-dua kaedah menghasilkan karbon dioksida ini, pada akhir kajian kami, anda akan yakin bahawa ia ternyata sama dalam semua aspek, tanpa mengira kaedah pengeluaran.
Mari kita beralih ke eksperimen seterusnya untuk menjelaskan sifat gas ini. Berikut ialah balang penuh gas ini - mari kita uji dengan pembakaran, iaitu, dengan cara yang sama seperti kita telah menguji beberapa gas lain. Seperti yang anda lihat, ia sendiri tidak terbakar dan tidak menyokong pembakaran. Selanjutnya, keterlarutannya dalam air adalah tidak penting: selepas semua, seperti yang anda lihat, mudah untuk mengumpul di atas air. Di samping itu, anda tahu bahawa ia memberikan reaksi ciri dengan air kapur, yang menjadi putih daripadanya; dan akhirnya, karbon dioksida masuk sebagai salah satu bahagian konstituen kapur berkarbonat, iaitu batu kapur.
Sekarang saya akan menunjukkan kepada anda bahawa karbon dioksida tidak larut dalam air, walaupun hanya sedikit, dan dalam hal ini, oleh itu, berbeza daripada oksigen dan hidrogen. Berikut ialah peranti untuk mendapatkan penyelesaian sedemikian. Bahagian bawah peranti ini mengandungi marmar dan asid, dan bahagian atas mengandungi air sejuk. Injap direka supaya gas boleh melalui dari bahagian bawah kapal ke bahagian atas. Sekarang saya akan menggunakan peralatan saya... Anda lihat bagaimana gelembung gas naik melalui air. Kami telah mempunyai radas itu beroperasi sejak petang semalam, dan kami sudah pasti akan mendapati bahawa sebahagian daripada gas telah dibubarkan. Saya membuka paip, tuangkan air ini ke dalam gelas dan rasa. Ya, ia masam - ia mengandungi karbon dioksida. Jika ia disalirkan dengan air kapur, pemutihan ciri akan terhasil, menunjukkan kehadiran karbon dioksida.
Karbon dioksida sangat berat, ia lebih berat daripada udara atmosfera. Jadual menunjukkan jisim karbon dioksida dan beberapa gas lain yang telah kita pelajari.
Pint Kubic. kaki
(bijirin) (auns)
Hidrogen. . . . 3/4 1/12
Oksigen. . . . 11 9/10 1 1/3
Nitrogen. . . . . . 10 4/10 1 1/6
Udara. . . . . 10 7/10 1 1/5
Karbon dioksida. 16 1/3 1 9/10
Keterukan karbon dioksida boleh ditunjukkan melalui beberapa eksperimen. Pertama sekali, mari kita ambil, sebagai contoh, gelas tinggi di mana tidak ada apa-apa selain udara, dan cuba tuangkan sedikit karbon dioksida dari kapal ini ke dalamnya. Adalah mustahil untuk menilai dengan penampilan sama ada saya berjaya atau tidak; tetapi kami mempunyai cara untuk menyemak (meletakkan lilin yang menyala ke dalam gelas, ia padam). Anda lihat, gas sebenarnya melimpah di sini. Dan jika saya telah mengujinya dengan air kapur, ujian itu akan memberikan keputusan yang sama. Kami berakhir dengan sejenis telaga dengan karbon dioksida di bahagian bawah (malangnya, kadang-kadang kami terpaksa berhadapan dengan telaga sedemikian dalam realiti); Mari letak baldi mini ini di dalamnya. Sekiranya terdapat karbon dioksida di bahagian bawah kapal, ia boleh dicedok dengan baldi ini dan dikeluarkan dari "perigi". Mari buat ujian dengan serpihan ... Ya, lihat, baldi penuh dengan karbon dioksida.
nasi. tiga puluh.
Berikut adalah satu lagi eksperimen yang menunjukkan bahawa karbon dioksida lebih berat daripada udara. Sebuah balang diimbangi pada skala; Kini hanya ada udara di dalamnya. Apabila saya menuang karbon dioksida ke dalamnya, ia serta-merta tenggelam dari berat gas. Jika saya memeriksa balang dengan serpihan yang terbakar, anda akan yakin bahawa karbon dioksida sebenarnya telah memasukinya: kandungan balang tidak dapat menyokong pembakaran.
nasi. 31.
Jika saya mengembang gelembung sabun dengan nafas saya, iaitu, sudah tentu, dengan udara, dan menjatuhkannya ke dalam balang karbon dioksida ini, ia tidak akan jatuh ke bawah. Tetapi pertama-tama, saya akan mengambil belon seperti ini, ditiup dengan udara, dan menggunakannya untuk memeriksa di mana paras karbon dioksida lebih kurang dalam balang ini. Anda lihat, bola tidak jatuh ke bawah; Saya menambah karbon dioksida ke dalam balang dan bola naik lebih tinggi. Sekarang mari kita lihat sama ada saya boleh, dengan meletupkan gelembung sabun, menjadikannya kekal dalam keadaan terampai dengan cara yang sama. (Pensyarah meniup gelembung sabun dan membuangnya ke dalam balang karbon dioksida, di mana gelembung itu tetap terampai.) Anda lihat, gelembung sabun, seperti belon, terletak pada permukaan karbon dioksida dengan tepat kerana gas ini lebih berat daripada udara. Dari buku What Light Tells You pengarang Suvorov Sergei Georgievich
Sifat gelombang cahaya. Pengalaman Young Hipotesis korpuskular cahaya Newton memerintah untuk masa yang sangat lama - lebih daripada satu setengah ratus tahun. Tetapi pada awal abad ke-19, ahli fizik Inggeris Thomas Young (1773-1829) dan ahli fizik Perancis Augustin Fresnel (1788-1827) menjalankan eksperimen yang
Daripada buku What the Light Tells About pengarang Suvorov Sergei GeorgievichCahaya dan sifat kimia atom Kami berurusan dengan spektrum optik atom dari halaman pertama buku kami. Ini telah diperhatikan oleh ahli fizik pada awal perkembangan analisis spektrum. Merekalah yang bertindak sebagai tanda untuk mengenal pasti unsur kimia, untuk setiap bahan kimia
Daripada buku The History of Candles pengarang Faraday MichaelKULIAH II LILIN. KECERAHAN NYATA. UDARA DIPERLUKAN UNTUK PEMBAKARAN. PEMBENTUKAN AIR Dalam kuliah terakhir kita melihat sifat umum dan lokasi bahagian cecair lilin, serta bagaimana cecair ini sampai ke tempat pembakaran berlaku. Adakah anda yakin bahawa apabila lilin
Daripada buku The History of Candles pengarang Faraday MichaelKULIAH III PRODUK PEMBAKARAN. AIR YANG DIHASILKAN SEMASA PEMBAKARAN. SIFAT AIR. BAHAN KOMPLEKS. HIDROGEN Saya harap anda ingat dengan baik bahawa pada penghujung kuliah terakhir saya menggunakan ungkapan "hasil pembakaran lilin." Lagipun, kami yakin bahawa apabila lilin terbakar, kami boleh, dengan bantuan
Daripada buku The History of Candles pengarang Faraday MichaelKULIAH IV HIDROGEN DALAM LILIN. HIDROGEN TERBAKAR DAN MENJADI AIR. KOMPONEN AIR LAIN IALAH OKSIGEN Saya lihat anda masih belum bosan dengan lilin, jika tidak anda tidak akan menunjukkan minat yang tinggi dalam topik ini. Apabila lilin kami menyala, kami yakin bahawa ia memberikan air yang sama seperti
Daripada buku The History of Candles pengarang Faraday MichaelKULIAH VI KARBON, ATAU ARANG BATU. GAS. PERNAFASAN DAN PERSAMAANNYA DENGAN TERBAKAR LILIN. KESIMPULAN Seorang wanita yang memberi penghormatan kepada saya untuk menghadiri kuliah-kuliah ini juga memberi saya bantuan untuk menghantar kedua-dua lilin yang dibawa dari Jepun ini kepada saya. Seperti yang anda lihat, mereka masih
oleh Eternus Dari buku Theory of the Universe oleh Eternus pengarang20. Sifat mekanikal pepejal dan tisu biologi Ciri ciri pepejal ialah keupayaan untuk mengekalkan bentuknya. Pepejal boleh dibahagikan kepada hablur dan amorf.Ciri tersendiri bagi keadaan hablur ialah anisotropi -
pengarang21. Sifat mekanikal tisu biologi Sifat mekanikal tisu biologi bermaksud dua jenisnya. Satu dikaitkan dengan proses mobiliti biologi: penguncupan otot haiwan, pertumbuhan sel, pergerakan kromosom dalam sel semasa pembahagiannya, dsb.
Daripada buku Fizik Perubatan pengarang Podkolzina Vera Alexandrovna30. Sifat fizikal dan parameter membran Pengukuran pergerakan molekul membran dan resapan zarah melalui membran menunjukkan bahawa lapisan bilipid berkelakuan seperti cecair. Walau bagaimanapun, membran adalah struktur yang teratur. Dua fakta ini mencadangkan bahawa
Daripada buku Fizik Perubatan pengarang Podkolzina Vera Alexandrovna38. Kekuatan medan magnet dan sifat-sifatnya yang lain Kekuatan medan magnet bergantung pada sifat medium, dan hanya ditentukan oleh kekuatan arus yang mengalir melalui litar. Kekuatan medan magnet yang dihasilkan oleh arus terus terdiri daripada kekuatan medan
Daripada buku Fizik Perubatan pengarang Podkolzina Vera Alexandrovna39. Sifat bahan magnet dan sifat magnet tisu manusia Molekul paramagnet mempunyai momen magnet bukan sifar. Dengan ketiadaan medan magnet, momen ini terletak secara rawak dan kemagnetannya adalah sifar. Tahap susunan magnet
pengarang Daripada buku The Newest Book of Facts. Jilid 3 [Fizik, kimia dan teknologi. Sejarah dan arkeologi. Pelbagai] pengarang Kondrashov Anatoly Pavlovich
