Jacques nasceu em uma família rica. Em sua juventude, atuou no departamento financeiro, depois passou para o trabalho de pesquisa, obtendo grande sucesso no campo da física. As palestras de Charles foram assistidas pelos acadêmicos Volt e Franklin. Assim que soube dos experimentos de Montgolfier, ficou extraordinariamente interessado neles. Usando seu conhecimento de finanças, Charles organizou a primeira assinatura geral para a construção de um balão de ar quente. Em poucos dias, foram arrecadados 10 mil francos. Logo, dois excelentes mecânicos, os irmãos Robert, juntaram-se ao seu trabalho.
Charles estava interessado na possibilidade de usar não ar quente para criar sustentação, mas hidrogênio (“flogisto”). Para isso, era necessário encontrar um tecido adequado que não deixasse passar o gás. Os experimentos malsucedidos de Cavallo provaram a inaplicabilidade do papel e materiais similares para esse fim.
Na França, a produção de tecidos de seda foi amplamente desenvolvida, incluindo o tafetá, um tecido de seda leve e denso com o mesmo entrelaçamento de fios da tela. O tafetá é completamente liso em ambos os lados. Além disso, o brilho é induzido nele. Nos primeiros experimentos de Montgolfier, o tafetá às vezes era usado, mas mesmo um tecido tão denso e liso acabou sendo permeável ao hidrogênio. Enquanto isso, no setor farmacêutico, o tafetá, impregnado com várias substâncias resinosas, é usado há muito tempo para vários curativos e emplastros. À venda também havia tafetá impregnado de borracha ou, como diziam na época, goma de mascar. Charles decidiu usá-lo. Apesar do fato de que mesmo depois de alguns meses o tecido ainda estava pegajoso, a escolha de Charles acabou sendo melhor que a de Montgolfier.
Mais tarde, os materiais usados por Charles e os Roberts - concha de seda emborrachada e hidrogênio - serviram como os principais materiais para balões.
Assim, surgiram dois sistemas de aparelhos mais leves que o ar: "balões de ar quente" - balões, nos quais o ar aquecido era usado para criar sustentação, e "charliers", nos quais era usado hidrogênio.
Apesar do fato de que os irmãos Montgolfier foram os primeiros a construir um balão, Jacques Charles, no entanto, desenvolveu um design mais bem-sucedido e prático. Charles também inventou uma rede de corda cobrindo a bola para distribuição uniforme de carga, uma âncora de ar, uma válvula de liberação de gás, foi o primeiro a usar areia como lastro e determinou a altitude de voo usando um barômetro. Para pousos em condições difíceis, com ventos fortes, Charles inventou um dispositivo descontínuo na casca de uma bola para descida rápida de gás, e também foi o primeiro a usar um guiderop - uma corda especial muito pesada com várias dezenas de metros de comprimento, que foi caiu antes do pouso e reduziu a velocidade da bola.
1 Experimentos com hidrogênio atômico V.N. Viter Hidrogênio no momento da liberação Quando os ácidos reagem com metais ativos (por exemplo, entre ácido clorídrico e zinco), o hidrogênio é liberado. No estágio inicial dessa reação, o hidrogênio não é formado na forma de moléculas de H 2, mas na forma de átomos individuais de H. Os átomos de hidrogênio têm um elétron desemparelhado, por isso são muito ativos e tendem a formar uma ligação química. Após cerca de alguns décimos de segundo, os átomos de hidrogênio H se combinam em uma molécula de H 2. Mas se uma molécula adequada de outra substância estiver no caminho do átomo de hidrogênio, ela pode reagir com ele. Mesmo uma fração de segundo é suficiente para que os átomos de hidrogênio reajam com as substâncias contidas na solução. O hidrogênio atômico exibe fortes propriedades redutoras. Por exemplo, reage com o oxigênio dissolvido em água, reduz os sais de cobre (II) a metal, vanádio (V), cromo (VI) e manganês (VII) a um estado bivalente. Por outro lado, se pegarmos um balão com hidrogênio (ou aparelho de Kipp) e passarmos hidrogênio através de soluções das substâncias mencionadas, nada acontecerá. Mas assim que os ácidos são adicionados a essas soluções e os grânulos de zinco são lançados, a reação começará imediatamente. Devido a essas propriedades especiais do hidrogênio "nos primeiros momentos de sua vida", os químicos costumam usar o termo hidrogênio no momento do isolamento. O hidrogênio molecular H 2 é muito menos ativo que o hidrogênio atômico, pois para interagir é necessário primeiro quebrar a ligação H-H em sua molécula. O hidrogênio atômico reduz ativamente o ácido nítrico, razão pela qual os produtos da reação do HNO 3 (mesmo diluído) com metais nem sempre contêm hidrogênio. Formado no primeiro momento, o hidrogênio atômico reage imediatamente com as moléculas de ácido nítrico, formando óxidos de nitrogênio, nitrogênio ou amônia. Vamos fazer alguns experimentos.< 229 >
2 Redução de dicromato de potássio com hidrogênio atômico Colocar dois cilindros de 100 ml lado a lado. Dissolva 2-3 pitadas de dicromato de potássio (ou amônio) em uma pequena quantidade de água. Adicionar aos cilindros ml conc. ácido clorídrico, 20 ml de água e uma solução de dicromato de potássio para que o líquido nos cilindros fique laranja (não tome muito dicromato, caso contrário o experimento levará muito tempo). Mexa o conteúdo. Agora coloque 5-6 grânulos de zinco em um dos cilindros. Haverá uma reação violenta. Após cerca de um minuto, a solução no cilindro ficará laranja suja, depois laranja esverdeada, depois verde suja e finalmente verde. Sob a ação do hidrogênio atômico, o ânion dicromato Cr 2 O 2-7 foi reduzido ao cátion cromo trivalente Cr 3+: Cr 2 O H + 8H + \u003d 2Cr H 2 O O dicromato é reduzido a cromo trivalente com relativa facilidade. Normalmente, todo o processo leva alguns minutos. O cátion cromo trivalente é capaz de ser reduzido pelo hidrogênio atômico a cromo bivalente, mas este processo é muito mais difícil. Para reduzir o cromo trivalente, é necessária uma evolução vigorosa de hidrogênio. Portanto, se a reação do ácido e do zinco diminuiu para você, despeje cerca de metade da solução do cilindro, adicione novas porções de ácido e grânulos de zinco. Gradualmente, a cor da solução mudará de verde para azul. Este processo será lento e será possível observar várias tonalidades intermediárias: Cr 3+ + H = Cr 2+ + H + + Os sais de cromo bivalentes são agentes redutores muito fortes. Uma solução de cloreto de cromo bivalente CrCl 2 é oxidada pelo oxigênio atmosférico literalmente diante de nossos olhos. Não acredito? Vamos tentar. Despeje a solução azul do cilindro no béquer para que um pouco de solução permaneça no cilindro. A solução no copo começará a ficar verde. Para acelerar esse processo, sopre ar com uma pipeta. A solução no copo ficará verde, o que é claramente visível contra o fundo da solução azul restante no cilindro. O cloreto de cromo divalente CrCl 2 foi oxidado pelo oxigênio atmosférico em cloreto de cromo trivalente CrCl 3. Despejando esta solução de volta no cilindro, é possível restaurar o cromo trivalente a cromo divalente novamente (se necessário, adicionar mais ácido e zinco).< 230 >
3 < 231 >
4 < 232 >
5 Redução de bicromato de potássio com hidrogênio atômico foto V.N. Viter< 233 >
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7 Oxidação de cloreto de cromo (II) com oxigênio atmosférico< 235 >
8 < 236 >
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10 Redução de vanadato de amônio com hidrogênio atômico Vamos pegar dois cilindros novamente. Despeje vanadato de amônio NH 4 VO 3 em cada um dos cilindros de modo que forme uma camada de 2-3 mm na parte inferior. Adicionar 50 ml de ácido clorídrico concentrado e cerca de 20 ml de água. Como resultado, a solução fica amarela e forma-se um precipitado vermelho de polivanadatos. Adicione grânulos de zinco a um dos cilindros. A evolução do hidrogênio começará, a solução no fundo do cilindro ficará imediatamente verde. Gradualmente, todo o líquido no cilindro ficará verde-amarelo, depois verde, verde sujo, verde-azulado e, finalmente, azul. A solução amarela de vanadato 1 VO 3 se transformou em uma solução azul de vanadil VO 2+. A cor verde intermediária da solução foi devido a uma mistura de amarelo V(V) e azul V(IV). Mas o processo de recuperação não para por aí. A solução logo ficará azul sujo, depois verde sujo e, finalmente, verde. Vanadil VO 2+ foi reduzido a vanádio trivalente V 3+. Neste experimento não foi possível obter uma cor verde pura, mas em outros experimentos observamos uma solução verde esmeralda. A questão é que o processo de redução não termina no estágio de formação de V(III). A solução verde logo ficará verde sujo, depois cinza esverdeado, depois cinza escuro (ou marrom escuro). No final do experimento, a solução fica mais clara e adquire uma cor roxa. A última transformação durará relativamente devagar. Assim, temos cloreto de vanádio divalente VCl 2. O esquema geral do processo é: VO 3 => VO 2+ => V 3+ => V 2+ Observação: o cilindro com a solução de referência não deve ficar entre a luz fonte e o cilindro, no qual a reação ocorre. Caso contrário, os raios de luz incidirão no vaso de reação somente após passarem pelo cilindro laranja com dicromato (ou amarelo com vanadato), o que distorcerá a cor da solução na qual a reação ocorre. 1 Para ser mais preciso, o vanadato incolor VO 3 forma polivanadatos amarelos, marrons e vermelhos em meio ácido. Os polivanadatos têm uma estrutura complexa (por exemplo, (NH 4) 4 V 2 O 7, (NH 4) 6 V 10 O 28, (NH 4) 2 V 12 O 31). Diferentes formas de polivanadatos estão em equilíbrio e são capazes de se transformar umas nas outras dependendo das condições.< 238 >
11 Redução de vanadato de amônio NH 4 VO 3 com hidrogênio atômico foto V.N. Viter< 239 >
12 < 240 >
13 Mistura de V(V) e V(IV)< 241 >
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15 Mistura de V(V) e V(IV)< 243 >
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17 Quase puro V(IV)< 245 >
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19 Mistura de V(IV) e V(III)< 247 >
20 Mistura de V(III) e V(II)< 248 >
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Cloreto de 22 V(II) (o tom esverdeado da solução de referência é devido à distorção de cor pela câmera) O cloreto de vanádio divalente também é um agente redutor forte, mas não tão forte quanto o cloreto de cromo divalente: pode ser derramado em um copo com impunidade ou deixado no ar por várias horas. Mas se a solução original de VCl 2 for deixada por vários dias, ela ficará marrom escura como resultado da oxidação. O processo de redução do vanádio pentavalente em vanádio divalente descrito acima pode ser revertido: V 2+ => V 3+ => VO 2+ => VO 3 Isso é muito fácil de fazer. Transferir com uma pipeta para um béquer aproximadamente ml de solução de cloreto de vanádio divalente. No segundo cilindro, tomado para comparação, temos uma solução de vanadato. Digite-o em uma pipeta e adicione pequenas porções de 1-3 ml a uma solução de cloreto de vanádio (II) (não se esqueça de mexer a solução com uma vareta de vidro). A solução ficará primeiro marrom, depois verde e, finalmente, azul (ou ciano). O vanádio pentavalente oxidará o vanádio divalente primeiro em V(III verde), depois em V(IV) azul. Para oxidar< 250 >
23 vanádio tetravalente para pentavalente adicionar um pouco de peróxido de hidrogênio. A solução ficará marrom, mas o vanadato é formado apenas no primeiro momento com um excesso de peróxido de hidrogênio em um ambiente ácido, dará peroxocation 3+. Você pode verificar isso adicionando peróxido de hidrogênio ao vanadato que permanece no cilindro de comparação. A solução ficará marrom-avermelhada.< 251 >
24 Oxidação de cloreto de vanádio (II) com vanadato foto V.N. Viter< 252 >
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28 Adicionar H 2 O 2 à solução resultante de V (IV)< 256 >
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30 O cromo se comporta de forma semelhante, se o peróxido de hidrogênio for adicionado a uma solução de bicromato de potássio, o líquido ficará marrom devido à formação de compostos peroxo. Reação de uma solução fortemente ácida de vanadato de amônio e peróxido de hidrogênio< 258 >
31 < 259 >
32 Reação de bicromato de potássio e peróxido de hidrogênio foto V.N. Viter< 260 >
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34 Atenção: se você tomar ácido sulfúrico em vez de ácido clorídrico, a reação de redução é muito mais difícil. No caso do cromo, muitas vezes termina no estágio de formação do Cr(III), no caso do vanádio, no estágio V(IV). Precauções de segurança Os sais de cromo e vanádio são venenosos (e os sais de cromo (VI) também são cancerígenos), portanto, manuseie-os com cuidado. Não permita que sais e soluções sólidas entrem em contato com suas mãos (especialmente no interior). Vapores e aerossóis de ácido clorídrico irritam o trato respiratório e destroem o esmalte dos dentes; não devem ser inalados. Não será supérfluo enxaguar a boca com uma solução de bicarbonato de sódio (antes e depois do experimento), isso protegerá seus dentes. Vanadium é nomeado após a deusa germânica e escandinava da beleza Vanadis (Freya) devido às várias cores de seus compostos.< 262 >
35 Hidrogênio atômico na fase gasosa O hidrogênio atômico também pode ser produzido usando uma bobina incandescente de tungstênio (platina ou paládio) colocada em uma atmosfera de hidrogênio molecular muito rarefeito (pressão menor que 0,01 mm Hg) ou passando uma descarga elétrica incandescente através do hidrogênio . Outra maneira de direcionar um jato de hidrogênio em um arco elétrico. Sob a influência da alta temperatura, as moléculas de hidrogênio decaem, absorvendo muita energia: H: H< = >H + H kJ Em menos de um segundo, os átomos de hidrogênio se recombinam (recombinam), devolvendo a energia absorvida. O processo de recombinação é especialmente ativo na superfície da maioria dos metais; como resultado, a superfície é fortemente aquecida (até C). Este fenômeno é usado para soldagem de metais refratários em uma atmosfera redutora. O hidrogênio no espaço interplanetário e interestelar é frequentemente encontrado na forma atômica. A baixa concentração não permite que os átomos de hidrogênio se encontrem e se recombinem, mas mesmo que uma molécula de hidrogênio seja formada, ela geralmente se decompõe sob a influência da radiação ultravioleta.< 263 >
Experimentos com óxidos de nitrogênio V.N. Viter Monóxido de nitrogênio ou óxido nítrico (II) NO é um gás tóxico incolor, pouco solúvel em água. À temperatura ambiente, o óxido nítrico (II) reage rapidamente com o oxigênio,
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papel oval em 2-3 camadas, substituindo o vaso poroso. Fixe fT "marv com um anel sólido de borracha de uma bicicleta ou câmera fotográfica de acordo com o tamanho de um funil de vidro. Quanto maior a área porosa, melhor será o experimento (Fig. 11).
Em um recipiente poroso (de qualquer desenho) preso a um tripé, coloque um sino de vidro ou uma garrafa de vidro, colocando-o nas pernas de três tripés para não segurá-lo nas mãos. Preste atenção ao tubo de ventilação colocado em um copo de água: não há alterações. Ao encher diretamente o sino com hidrogênio, sob o qual há um vaso poroso, os alunos geralmente têm uma concepção errônea sobre o aumento da pressão dentro do vaso poroso. Portanto, retire a campânula do cilindro poroso e encha-o com hidrogênio pelo método de deslocamento de ar (o enchimento da campânula com hidrogênio pode ser julgado por um leve calafrio que é sentido se você colocar o dedo sob a campânula) ou pela água método de deslocamento (em um balde). Transfira com cuidado o sino cheio de hidrogênio, fechando o orifício na parte inferior com uma tampa de vidro ou papelão, e coloque-o de volta no recipiente poroso. Chame a atenção dos alunos para o tubo de saída de gás, que funciona como um medidor de pressão do gás: bolhas de ar entram na água do tubo. Consequentemente, uma pressão aumentada foi criada dentro do vaso poroso devido à maior taxa de difusão do hidrogênio em comparação com o nitrogênio e o oxigênio.
Depois de algum tempo, quando o equilíbrio for alcançado (isso pode ser avaliado pela cessação das bolhas de ar que entram na água), retire o sino. O fenômeno inverso ocorre - a água colorida começa a subir pelo tubo de vidro. Isso mais uma vez confirma que as moléculas de hidrogênio se difundem mais rapidamente através da partição porosa do vaso para a atmosfera do que as moléculas de oxigênio e nitrogênio da atmosfera para o vaso. Neste experimento, não é aconselhável se deixar levar pelo jorro da água, para não desviar a atenção dos alunos do principal - o movimento (difusão) das moléculas.
9. Redutor de hidrogênio
Equipamento: Kipp's PR para produção de hidrogênio, frasco de lavagem com solução de permanganato de potássio 30% e solução alcalina K)0O-IIbIM, solução de nitrato de prata 0,1 - 0,01 M, cilindro com capacidade de 200-500 ml.
Arroz. 11. Difusão de yodorocha
Depois que os alunos se familiarizarem com as propriedades redutoras do hidrogênio no experimento sobre a redução do cobre de seu lado "^1, devem ser mostrados experimentos nos quais o hidrogênio reduz °K a metais a partir de soluções aquosas. Para fazer isso, despeje uma solução de nitrato de prata no filtro e passe a água purificada do aparelho Kipp. Depois de um tempo, uma costela na forma de partículas pretas cai:
H2 + 2AgNO3 = 2Ag J + 2HNO3
10. Duas reações em um tubo (redução de permanganato de potássio com hidrogênio)
Equipamento: dois tubos de ensaio, soluções diluídas de ácido sulfúrico e permanganato de potássio, dois ou três grânulos de zinco.
Despeje ácido sulfúrico diluído no primeiro tubo de ensaio (até "/2 de seu volume) e adicione tanta solução de permanganato de potássio que o líquido adquira uma cor suficientemente brilhante. Despeje metade da solução resultante no segundo tubo de ensaio e coloque dois ou três pedaços de zinco nele. Depois de um tempo, o líquido no segundo tubo de ensaio começará a descolorir. Isso pode ser facilmente estabelecido comparando a intensidade da cor das soluções no primeiro e no segundo tubo de ensaio. Descoloração da solução no segundo tubo de ensaio é devido a duas reações:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2f 2KMnO4 + 5H2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
MnO4- + 8H+ + bе - \u003d Mn2+ -f 4H2O H9 -2e ~ \u003d 2H +
Os íons Mn2+ resultantes na solução são incolores.
11. Queima como sempre, mas o produto não é água
Equipamento: Aparelho Kipp para a produção de hidrogênio, um grande pedaço de gelo, um cristalizador, uma solução de amido de iodo recém-preparada, acidificada com ácido sulfúrico.
Quando o hidrogênio queima, forma não apenas água, mas também peróxido de hidrogênio. Como a combustão é acompanhada por uma grande liberação de calor, o peróxido de hidrogênio se decompõe imediatamente em água e oxigênio, que reage imediatamente com o hidrogênio. Mas se a chama de hidrogênio for direcionada para um objeto frio, o peróxido de hidrogênio não decomposto será parcialmente preservado.
Coloque um bloco de gelo no tripé. Sob o tripé, coloque um cristalizador em uma folha de papel branco, na qual adicione uma solução de amido-iodo. Acenda o hidrogênio, verificando a pureza, aponte a chama do hidrogênio para um pedaço de gelo. A água que flui para o cristalizador ficará azul, pois a caneta
O id de hidrogênio oxidará o iodo ligado a livre, e o último com amido dará uma cor azul:
O peróxido de hidrogênio, que é a base de nossa experiência, é um composto muito instável. Uma substância que consiste em dois átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio se decompõe em oxigênio e água mesmo na ausência de qualquer estímulo externo. No entanto, este processo é muito lento. Para acelerar significativamente, basta adicionar uma pequena quantidade de catalisador. Traços quase imperceptíveis da presença de cobre, ferro, manganês e até íons desses metais podem desencadear uma reação de decomposição violenta.
1. Despeje 200 ml de uma solução de peróxido de hidrogênio a 3% em uma garrafa plástica. Essa solução é vendida em uma farmácia como anti-séptico. Em vez de peróxido, você pode tomar alvejante - eles também são preparados com base em H2O2.
O peróxido de hidrogênio (também conhecido como peróxido) é perigoso para os seres vivos. Para decompor o H2O2 em oxigênio e água, uma enzima chamada catalase é usada. A catalase é encontrada em quase todos os organismos vivos, incluindo a levedura que usamos em nossos experimentos.
2. Adicione corante alimentar. É melhor usar tintas de qualidade alimentar - não porque vamos comer espuma (não é útil de qualquer maneira), mas porque elas definitivamente não contêm catalisadores para a decomposição do peróxido de hidrogênio.
O peróxido de hidrogênio é um líquido com densidade de 1,4 g/cm3. O oxigênio liberado durante sua decomposição é um gás, um grama do qual ocupa até 700 cm³.
3. Adicione detergente. Os detergentes para lavar louça são os melhores. Volume - cerca de metade do volume de peróxido, ou seja, 100 ml.
Claro que para experimentos usamos apenas uma solução de peróxido de hidrogênio a 3%, porém, isso é suficiente para que sua decomposição libere gás em um volume muito maior que o original.
4. Dilua o fermento em água morna usando um copo separado para isso. Isso não é tão fácil de fazer - o fermento grudará em pedaços. Você precisa misturar pacientemente uma colher de sopa de fermento em 50 ml de água e deixar descansar por cinco minutos. Despeje resolutamente a solução de fermento no frasco de peróxido de hidrogênio e prepare-se para assistir. Com sorte, a reação será tão intensa que a espuma literalmente saltará da garrafa.
Para ver o oxigênio liberado, nós o pegamos em bolhas de sabão. Para fazer isso, adicione um detergente de lavar louça espumante à solução de peróxido de hidrogênio.
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Eu tenho um sonho - lançar um charlier de alta altitude - um "balão" cheio de hidrogênio. A seguir, descreverei em detalhes como consegui implementá-lo.
Classificação de bolas de arranha-céus
bolas amadoras de arranha-céus ( balões grátis) são divididos em três classes:
- o reservatório é preenchido com um gás mais leve que o ar;
balões de ar quente - a concha está cheia de ar quente;
rosas- a concha contém duas câmaras - uma é preenchida com um gás mais leve que o ar e a segunda é preenchida com ar aquecido. Isso permite que você controle o elevador, mas com um consumo de combustível muito menor do que um balão de ar quente.
História dos charles
Agora, para bolas amadoras de alta altitude, é amplamente utilizado hélio(anteriormente aplicado hidrogênio).
O hidrogênio foi usado pela primeira vez para a aeronáutica em 1783 pelo professor de física francês Jacques Charles. Jacques Alexandre César Carlos):
O hidrogênio foi fornecido através de uma mangueira de barris com limalha de ferro e ácido sulfúrico, uma bola de 9 metros de diâmetro foi preenchida por 4 dias. Sua bola, que o pesquisador batizou de " La Charliere
"(daí o título" "), atingiu uma altura de 550 m: 
Na revista "Nature" nº 10 de 1912, o uso de balões de hidrogênio na meteorologia é descrito:
- bola redonda lacada a seda cheia de hidrogénio até 20 m 3 ; bolas semelhantes subiram a uma altura de 9650 m: 
balão de guta-percha contendo 3-4 m 3 de hidrogênio; um pára-quedas e um meteorógrafo são anexados a tal balão; ao atingir as camadas superiores da atmosfera, o balão estoura e o pára-quedas com o meteorógrafo desce ao solo; essas bolas atingiram uma altura de 29040 m: 
piloto de balão- uma pequena (volume 0,1 - 0,2 m 3) bola de guta-percha cheia de hidrogênio e voando livremente sem um meteorógrafo, a observação de tal bola permite determinar a direção e a velocidade das correntes de ar na atmosfera em várias alturas; essas bolas atingiram 25.000 m.
Balão de hélio lançado em 1º de novembro de 2002 atinge 79.809 pés http://vpizza.org/~jmeehan/balloon/#launch
Aleksey Karpenko do Canadá em outubro de 2007 lançou um balão caseiro com computador de bordo, câmera de foto e vídeo a uma altura de mais de 30 quilômetros http://www.natrium42.com/halo/flight2/
Um balão de hélio lançado por Robert Harrison (Reino Unido) em 17 de outubro de 2008 atingiu uma altura de 35.015 metros (projeto Icaro) http://www.robertharrison.org/icarus/wordpress/28/icarus-i-launch-3/
Greg Klein, Alex Martin e Tim Wheeler lançou em setembro de 2009 um balão de hélio que atingiu uma altura de 90.000 pés http://apteryx.hibal.org/
Aspectos legais do lançamento de balões de alta altitude
Esses balões pertencem a aeronaves da classe UMA (balões grátis) subclasse AA (balões livres, cuja força de elevação é criada por um gás mais leve que o ar, sem aquecedor de ar a bordo e sem pressurização do envelope)
de acordo com o código desportivo da Federação Internacional de Aviação ( FAI).
Na República da Bielorrússia, o Decreto do Chefe de Estado de 25 de fevereiro de 2016 nº 81 determinou que, sob aeromodelo significa uma aeronave sem uma pessoa a bordo, cujo controle de voo só é possível sob a condição de contato visual com ela, bem como veículo voador não tripulado. Nesse caminho, balão de ar quente refere-se a modelos de aeronaves. Decreto do Conselho de Ministros da República da Bielorrússia de 16.08.2016 nº 636 aprovado Regras para o uso de modelos de aeronaves na República da Bielorrússia. De acordo com as regras, os aeromodelos não sujeito a registro estadual. No entanto, seu uso é proibido em altitudes superiores a 100 metros do nível da superfície da terra ou da água. O uso de aeromodelos é proibido dentro de Áreas restritas estabelecido pelo Ministério da Defesa e pelo Ministério dos Transportes e Comunicações, e nos casos determinados pelo Serviço de Segurança do Presidente da República da Bielorrússia; Modelos de aeronaves com massa total mais de 0,5 kg estão sujeitos a rotulagem obrigatória com a indicação dos dados do proprietário.
De acordo com o parágrafo das Regras Federais para o Uso do Espaço Aéreo da Federação Russa para usuários do espaço aéreo que voam no espaço aéreo das classes UMA e C, é estabelecido um procedimento permissivo para o uso do espaço aéreo - com base em um plano de uso do espaço aéreo, se houver permissão para o uso do espaço aéreo.
Obtendo hidrogênio em casa
Resolvi construir um charlier, já que obter hélio em casa é muito problemático e comprar é muito simples e desinteressante.
EXPERIÊNCIAS COM HIDROGÊNIO É MUITO PERIGOSO! O hidrogênio é inflamável e explosivo quando misturado com o ar.
O hidrogênio é o menos denso de todos os gases conhecidos e é 40-50 vezes mais barato que o hélio amplamente utilizado para a aeronáutica tripulada. Sua densidade é de 90 g/m 3 (para ar, para comparação, 1,23 kg/m 3). A força de sustentação de um carretel de hidrogênio é igual à diferença de peso entre o ar e o hidrogênio no mesmo volume. Se uma bola com um volume de 1 m 3 for preenchida com hidrogênio, sua força de levantamento será igual a 1,2 kg (massa de 1 m 3 de ar) - 0,09 kg (massa de 1 m 3 de hidrogênio) = 1,01 kg. Assim, 1 litro de hidrogênio levanta cerca de 1 grama de carga útil.
Aqui está uma ilustração de uma comparação de hidrogênio e hélio de um programa de ciência popular uau no canal CGTN:
Como obter hidrogênio??
Reação com soda cáustica
A maneira mais segura de produzir hidrogênio é reagindo alumínio com água:
2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2
Mas o curso dessa reação é impedido por um filme de óxido na superfície do alumínio. Pode ser removido com cloreto de mercúrio HgCl2 . Mas em casa, uma forma mais simples de produzir hidrogênio é a reação do alumínio com água e hidróxido de sódio (íons oh-) destroem o filme de óxido na superfície do alumínio e a reação começa):
2 Al + 6 NaOH = 3 H 2 + 2 Na 3 AlO 3
(uma descrição alternativa desta reação é 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na + 3 H 2 )
54 gramas de alumínio (2 mols) + 240 gramas de hidróxido de sódio (6 mols) = 6 gramas de hidrogênio (3 mols).
A reação é aquecida (exotérmica), a água pode ferver ao mesmo tempo !!!
Hidróxido de sódio NaOH (soda cáustica, soda cáustica, soda cáustica, soda cáustica, soda cáustica) (Inglês) hidróxido de sódio, soda cáustica, lixívia) é amplamente distribuído na natureza.
A soda cáustica corrói a matéria orgânica. Refere-se a substâncias altamente perigosas da 2ª classe de perigo. O contato com a pele, membranas mucosas e olhos causa queimaduras químicas graves. Em caso de contato de superfícies mucosas com álcalis cáusticos, é necessário lavar a área afetada com água corrente e em caso de contato com a pele com uma solução fraca de ácido acético. Não permita que o hidróxido de sódio entre no corpo humano ou animal!
A densidade do hidróxido de sódio (cristais) é de 1,59 gramas por cm 3, a solubilidade em água é de 108,7 gramas em 100 mililitros de água. Assim, 240 gramas ocupam um volume de aproximadamente 150 cm 3 e requerem 220 ml de água para se dissolverem completamente. Se não houver água suficiente, forma-se espuma.
Você pode obter hidróxido de sódio em uma loja de produtos químicos domésticos - limpador de esgoto: 
Folha de alumínio ou arame pode ser usado como fonte de alumínio. A densidade do alumínio é de 2,7 gramas por metro cúbico. cm. Para um fio com um diâmetro de 2 mm, a massa de 10 cm de fio é de 0,85 gramas e 1 grama de fio tem um comprimento de 11,8 cm. 
À pressão normal, 6 gramas de hidrogênio ocupam um volume de 67,2 litros (devido à pressão da casca da bola, o volume será menor).
Para o hidrogênio em uma bola, a lei de Charles é válida (em homenagem ao cientista francês mencionado acima) - "o volume de um gás a pressão constante é proporcional à sua temperatura":
$(P = const) \para ((T_1) \over (V_1)) = ((T_2) \over (V_2)) = (const)$
O hidrogênio em um balão amarrado está à pressão atmosférica e, como resultado, o volume do balão aumenta quando aquecido e diminui quando resfriado.
Um recipiente adequado para misturar reagentes é uma garrafa de champanhe que pode suportar pressão de até 6 atm.
Primeiro, despeje 500 ml de água na garrafa, adicione 100 gramas de hidróxido de sódio, mexa até dissolver e, em seguida, jogue fio de alumínio (30 gramas) cortado em pedaços de vários cm em pedaços dentro da garrafa. A reação ocorre lentamente no início, mas depois acelera. A garrafa aquece visivelmente. 
A quantidade especificada de reagentes deve ser suficiente para produzir mais de 30 litros de hidrogênio. Colocamos a bola no gargalo da garrafa e observamos como ela se enche de hidrogênio: 
No primeiro lançamento bem sucedido em 4 de agosto de 2012, o volume do balão inflado era superior a 25 litros. O balão infantil grande usado pesava cerca de 8 gramas. Assim, a força de levantamento "líquida" foi de cerca de 25-8 = 16 gramas.
O zinco também pode ser usado Zn em vez de alumínio Al, e em vez de hidróxido de sódio NaOH- hidróxido de potássio KOH (potassa cáustica, potassa cáustica).
Opções alternativas para a produção de hidrogênio “em casa” são a reação com sulfato de cobre e a eletrólise da solução.
Reação com sulfato de cobre
vitríolo azul CuSO4 é sulfato de cobre (o sal de cobre do ácido sulfúrico).
O sulfato de cobre é venenoso, pertence à terceira classe de perigo - tem um efeito tóxico quando entra em contato com as membranas mucosas ou quando tomado por via oral.
É necessário misturar algumas colheres de sulfato de cobre com um pouco mais de sal de cozinha. Em seguida, adicione água ao recipiente com a mistura resultante. Após a dissolução completa, a solução deve ficar verde (se isso não acontecer, mais sal deve ser adicionado). Em seguida, adicionamos pedaços de alumínio e a reação começa - o cloreto de cobre formado na solução lava o filme de óxido da superfície do alumínio e o alumínio entra em uma reação na qual o cobre é reduzido e o hidrogênio é liberado.
A reação prossegue com a liberação de calor, por isso é aconselhável colocar o recipiente com os reagentes em água fria.
Eletrólise
Eletrólise da solução de soda cáustica
O hidrogênio também é liberado durante a eletrólise de uma solução diluída de soda cáustica em água destilada, e os eletrodos devem ser de ferro (aparelho de "ferro"). A reação ocorre com a liberação de calor, por isso é necessário prever a remoção de calor do recipiente, por exemplo, colocando um recipiente de madeira na areia (por exemplo, recomenda-se uma temperatura de cerca de 70 ° C). Se necessário, pode-se adicionar água destilada à solução. A pureza do hidrogênio resultante atinge 97% (de acordo com a Encyclopædia Britannica de 1911). A revista "Nature" de 1922 indica que esse método de encher balões com hidrogênio foi usado durante a Primeira Guerra Mundial.
Eletrólise de solução salina
Na eletrólise de uma solução aquosa de sal salmoura) próximo a um dos eletrodos (cátodo) é liberado hidrogênio, próximo ao outro (ânodo) - cloro e álcali é formado - hidróxido de sódio:
2 NaCl + 2 H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 + Cl 2
O papel de tornassol fica azul, mostrando uma reação alcalina: 
Além disso, pequenas quantidades de oxigênio são liberadas no ânodo devido à decomposição de íons hidróxido e moléculas de água.
É aconselhável usar eletrodos de grafite inerte como ânodo e cátodo, por exemplo, hastes extraídas do sal (com a inscrição trabalho pesado) baterias: 
Como meu experimento mostrou, o rendimento de hidrogênio neste caso é pequeno.
Teste de hidrogênio
Uma mistura de hidrogênio e oxigênio atmosférico ( gás explosivo) é explosivo, e esta propriedade pode ser usada como teste para a presença de hidrogênio. Uma tocha acesa deve ser levada ao tubo de ensaio com o gás em estudo e, se o hidrogênio se acumulou no tubo de ensaio, ocorrerá um forte estrondo ( uma mistura de hidrogênio e oxigênio queima com uma explosão
):
Quanto menos oxigênio no tubo de ensaio, mais silencioso será o algodão. O hidrogênio puro dará apenas um leve flash - ele queima sem explosão.
Lançamento Charlier
O gargalo do balão inflado é amarrado com um fio dobrado várias vezes, este fio é então amarrado a um fio enrolado em um carretel:
A bola sai muito rapidamente, o carretel de linha se desenrola rapidamente.
As seguintes fotos do balão no céu foram tiradas com ampliação de 4x. 
No lançamento em 4 de agosto de 2012, quase um carretel de linha de 200 m de comprimento foi desenrolado (mas a linha cedeu). Ao observar a bola através de um telescópio, as dimensões angulares da bola atingiram aproximadamente um décimo do campo de visão. O telescópio "Tourist-3" tem uma ampliação de 20x e um ângulo de visão de 2 graus. Assim, as dimensões angulares da bola eram de cerca de 0,2 graus. Considerando que o diâmetro da bola era de 37 cm no lançamento (desconsiderando a expansão da bola), a distância até ela era de cerca de 100 m.
Continua
