"Використання хімічної суперечності в інноваційному проекті: киснева свічка"
Волобуєв Д.М., Єгоянц П.А., Маркосов С.А. ЦИТК «Алгоритм» м. Санкт-Петербург
Анотація.
У попередній роботі ми запровадили поняття хімічного протиріччя (ХП), вирішуваного запровадженням чи видаленням речовини з композиції. У роботі ми розбираємо алгоритм рішення ХП з прикладу виконання однієї з інноваційних проектів.
Вступ
Хімічні протиріччя досить часто виникають у ході виконання інноваційних проектів, проте не формулюються у явному вигляді, тому успішність таких проектів визначається лише ерудицією та науковою підготовкою винахідницького колективу. Наведена в нашій попередній роботі класифікація прийомів рішення ХП дозволяє нам запропонувати тут покроковий алгоритм вирішення ХП, який має систематизувати науковий пошук і, можливо, полегшити представлення результатів роботи людям, далеким від такого пошуку.
Потреба у вирішенні ХП, як правило, виникає на заключній (верифікаційній) стадії інноваційного проекту. Можливі напрями досліджень, область прийнятних рішень та обмеження виявлено на попередніх стадіях проекту. Запропонований алгоритм не претендує на повноту і має доопрацьовуватись у міру виконання проектів.
Покроковий алгоритмрішення ХП
Контекст: Ця проблема виникла в ході винаходу "бездимної сигарети" - сигарета повинна згоряти в герметичному футлярі, поставляючи дим курцеві тільки при затяжці.
Обмеження: футляр повинен бути маленьким (що носить у кишені) і дешевим.
Слід зазначити, що сигарета у футлярі гасне за одиниці секунд через вигоряння кисню, тому центральним завданням проекту було визнано розробку дешевого (одноразового) хімічного генератора кисню.
Можливе рішення: Кисень надходить під час розкладання бертолетової солі. Температура та швидкість реакції знижується за рахунок добавки каталізатора (Fe 2 O 3), що знижує поріг активації.
Хід рішення щодо кроків:
Мал. 1. Лабораторна установка визначення параметрів горіння і концентрації кисню у складі продуктів горіння кисневої свічки.
Додаток каталізатора, крім того, дозволив помітно знизити прикордонну кількість пального в суміші, при якому ще підтримується стійка реакція. Контрольна добавка до базової двокомпонентної системи інертного наповнювача (аеросил SiO 2) не призвела до помітних змін швидкості горіння.
Киснева свічка– це пристрій, який за допомогою хімічної реакції дозволяє отримати кисень, придатний для споживання живими організмами. Розроблено технологію групою вчених із Росії та Нідерландів. Широко використовується рятувальними службами багатьох країн, а також літаках, космічних станціях на кшталт МКС. Головні переваги цієї розробки – це компактність і легкість.
На борту МКС кисень є важливим ресурсом. Але що буде, якщо під час аварії або при випадковій поломці перестануть працювати системи життєзабезпечення, у тому числі система подачі кисню? Усі живі організми на борту просто не зможуть дихати та помруть. Тому спеціально для таких випадків на космонавтів є досить великий запас хімічних кисневих генераторів, якщо говорити простіше то це кисневі свічки. Як працює і використання такого пристрою в космосі, загалом показали у фільмі “Живе”.
У літаках використовують кисневі генератори на хімічній основі. Якщо борт розгерметизується або станеться інша поломка, біля кожного пасажира випадає киснева маска. Маска вироблятиме кисень протягом 25 хвилин, після чого хімічна реакціязупиниться.
Киснева свічкау космосі складається з перхлорату калію чи хлорату. У літаках використовують у більшості випадків перекис барію або хлорат натрію. Також присутній генератор запалювання та фільтр для охолодження та очищення від інших непотрібних елементів.
Кисень на борту літального апарату може зберігатися в газоподібному, рідкому та кріогенному стані (§ 10.3), а також може перебувати у зв'язаному стані у поєднанні з деякими хімічними елементами.
Потреба в кисні на літальному апараті визначається споживанням кисню членами екіпажу, величиною витоку його в навколишній простір і необхідністю повторного створення тиску в кабіні регенерації типу після її вимушеної або аварійної розгерметизації. Втрати кисню при витоку з кабін космічних кораблівзазвичай незначні (наприклад, на кораблі "Аполлон" ~ 100г/год).
Найбільші витрати кисню можуть мати хместо при створенні тиску в кабіні.
Кількість кисню, споживаного людиною, залежить від ваги людини, її фізичного стану, характеру та інтенсивності діяльності, від співвідношення в раціоні харчування білків, жирів та вуглеводів та від інших факторів. Вважається, що середньодобове споживання кисню людиною залежно з його енергетичних витрат може змінюватися від 0,6 до 1 кг. При розробці систем забезпечення життєдіяльності для тривалих польотів як середня величина добового споживання кисню на 1 людину зазвичай приймається величина 0,9-1 кг.
Вагові та об'ємні характеристики даної системи регенерації залежать від часу польоту та від характеристик системи зберігання необхідних запасів кисню та поглиначів шкідливих домішок.
Коефіцієнт а системи зберігання 02 в рідкому стані становить величину порядку 0,52-0,53, в криогенному стані - 0,7, а в газоподібному стані - порядку 0,8.
Однак зберігання кисню в кріогенному стані вигідніше, оскільки в цьому випадку в порівнянні з системою рідкого киснюпотрібна простіша апаратура, оскільки немає необхідності переводити кисень з рідкої в газоподібну фазу в умовах невагомості.
Перспективними джерелами кисню є деякі хімічні сполуки, що містять велику кількість Ог у зв'язаному вигляді і легко віддають.
Доцільність використання ряду високоактивних хімічних сполук обґрунтована тим, що поряд з виділенням кисню в результаті реакції вони поглинають вуглекислий газ та воду, що виділяються у процесі життєдіяльності екіпажу. Крім того, ці сполуки здатні дезодорувати атмосферу кабіни, тобто видаляти запахи, токсичні речовини та знищувати бактерії.
Кисень у поєднанні з іншими елементами існує у багатьох хімічних сполуках. Однак лише деякі з них можна використовувати для отримання О2. При роботі на борту літального апарату хімічні сполуки повинні відповідати специфічним вимогам: 1) бути стійкими під час зберігання, безпечними та надійними в роботі; 2) легко вивільняти кисень, причому з мінімальним вмістом домішок; 3) кількість кисню, що вивільняється, при одночасному поглинанні С02 і Н20 повинна бути достатньо великою, щоб звести до мінімуму вагу системи з запасом речовин.
На космічних літальних апаратах доцільно застосовувати запаси кисню в наступних хімічних сполуках: надперекисах лужних металів, перекису водню, хлорат лужних металів.
Найбільш відпрацьованою речовиною виділення кисню є надперекис калію.
Патрони з надперекисом придатні для тривалого зберігання. Реакцією виділення кисню з надперекису калію можна легко керувати. Дуже важливо, що надперекиси виділяють кисень при поглинанні вуглекислоти та води. Можна забезпечити таке протікання реакції, коли відношення обсягу поглиненої вуглекислоти до обсягу виділеного кисню дорівнюватиме дихальному коефіцієнту людини.
Для здійснення реакції газовий потік, що підлягає збагаченню киснем і містить вуглекислий газ та пари
При першій основній реакції 1 кг К02 поглинає 0,127 кг води та виділяє 236 л газоподібного кисню. При другій основній реакції 1 кг К02 поглинає 175 л вуглекислого газу та виділяє 236 л газоподібного кисню.
Через наявність вторинних реакцій відношення обсягу виділеного в регенераторі кисню до обсягу поглиненої вуглекислоти може змінюватися в широких межах і не відповідати відношенню обсягу кисню, споживаного людиною, до обсягу вуглекислого газу, що виділяється ним.
Протікання реакції того чи іншого виду залежить від вмісту парів води та вуглекислоти газу в газовому потоці. Зі збільшенням вмісту пар води збільшується кількість виробленого кисню. Регулювання продуктивності кисню в регенераційному патроні здійснюють шляхом зміни вмісту парів води на вході в патрон.
Як аварійні засоби, призначені для швидкого виробництва кисню, у разі, наприклад, раптової: розгерметизації кабіни, застосовують хлорати лужних металів (наприклад, NaC103)t в. вигляді хлоратних свічок.
Практично можливий вихід кисню у разі ~40to/o. Реакція розкладання хлоратів відбувається з поглинанням тепла. Тепло, необхідне для протікання реакції, виділяється в результаті окислення залізного порощка, який додається до хлоратних свічок. Запалювання свічок проводиться фосфорною сірником або електрозапалом. Хлоратні свічкигорять зі швидкістю близько 10 мм/хв.
При використанні систем регенерації газового середовища в кабіні, заснованих на запасах газоподібного або кріогенного-кисню, потрібно проводити осушування газового середовища від парів води, вуглекислого газу та шкідливих домішок.
Осушення газового середовища може здійснюватися продуванням газу через поглиначі води або через теплообмінники, що охолоджують газ нижче точки роси, з наступним відведенням вологи, що сконденсувалася.
Киснева свічка- це пристрій який за допомогою хімічної реакції дозволяє отримати кисень, придатний для споживання живими організмами. Розроблено технологію групою вчених із Росії та Нідерландів. Широко використовується рятувальними службами багатьох країн, а також літаках, космічних станціях на кшталт МКС. Головні переваги цієї розробки – це компактність і легкість.
На борту МКС кисень є важливим ресурсом. Але що буде, якщо під час аварії або при випадковій поломці перестануть працювати системи життєзабезпечення, у тому числі система подачі кисню? Усі живі організми на борту просто не зможуть дихати та помруть. Тому спеціально для таких випадків на космонавтів є досить великий запас хімічних кисневих генераторів, якщо говорити простіше то це кисневі свічки. Як працює і використання такого пристрою в космосі, загалом показали у фільмі «Живе».
У літаках також використовують кисневі генератори на хімічній основі. Якщо борт розгерметизується або станеться інша поломка, біля кожного пасажира випадає киснева маска. Маска вироблятиме кисень протягом 25 хвилин, після чого хімічна реакція зупиниться.
Киснева свічкау космосі складається з перхлорату калію чи хлорату. У літаках використовують у більшості випадків перекис барію або хлорат натрію. Також присутній генератор запалювання та фільтр для охолодження та очищення від інших непотрібних елементів.
Винахід відноситься до генераторів кисню для дихання і може бути використане в дихальних апаратах індивідуального користування, що застосовуються в аварійних ситуаціях, наприклад, при гасінні пожеж. З метою зниження швидкості генерації кисню і підвищення надійності при тривалій роботі пірохімічний генератор кисню, що містить пресовані блоки твердого джерела кисню з перехідними займистими елементами, ініціює пристрій, теплоізоляцію і фільтруючу систему, поміщені в металевий корпус, забезпечені вихідним патруб. кисню у формі паралелепіпедів, при цьому як тверде джерело кисню використовують склад з хлорату натрію, пероксиду кальцію і магнію. Перехідні запалювальні елементи готують із суміші пероксиду кальцію з магнієм і у вигляді таблетки впресовують або в торець, або в бічну грань боку, а самі блоки укладають пошарово і зигзагоподібно в кожному шарі. 1 з. п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до генераторів кисню для дихання і може бути використане в дихальних апаратах індивідуального користування, які застосовуються в аварійних ситуаціях, наприклад, при гасінні пожеж.
Пірохімічний генератор кисню являє собою пристрій, що складається з корпусу, всередині якого розміщуються склад, здатний виділяти кисень за рахунок саморозповсюджуючого пірохімічного процесу киснева свічка, запальний пристрій для ініціювання горіння свічки, система фільтрування для очищення газу від сторонніх домішок і диму. Через вихідний патрубок трубопроводом кисень надходить до місця споживання.
У більшості відомих кисневих генераторів свічка виготовляється як моноблок циліндричної форми. Час горіння такої свічки не перевищує 15 хв. Більш тривала робота генератора досягається використанням кількох блоків (елементів), що укладаються так, щоб вони стикалися торцями. Коли закінчується горіння одного блоку, тепловий імпульс ініціює горіння наступного елемента свічки так до повного витрати. Для більш надійного займання в торець імпульсу елемента впресований проміжний запалювальний піротехнічний склад, що володіє більшою енергетикою і більшою чутливістю до теплового імпульсу, ніж основний склад свічки.
Відомі пірохімічні генератори кисню працюють на хлоратних свічках термокаталітичного типу, які містять хлорат натрію, пероксиду натрію або оксиду щонайменше 4 л/хв, що у кілька разів перевищує фізіологічну потребу людини. На відомих складах нижчу швидкість генерації кисню не вдається одержати. За зменшення діаметра блоку свічки, тобто. площі палаючого фронту, що могло призвести до зниження швидкості, свічка втрачає здатність до горіння. Для збереження працездатності свічки потрібна зміна енергетики за рахунок збільшення частки пального у складі, що призводить до підвищення швидкості горіння і збільшення швидкості виділення кисню.
Відомий генератор, що містить пресовані блоки твердого джерела кисню з перехідними займистими елементами, ініціює пристрій, теплоізоляцію і фільтруючу систему в металевому корпусі з вихідним патрубком для кисню. Киснева свічка в цьому генераторі має склад хлорату натрію і оксиду і пероксиду натрію і складається з окремих циліндричних блоків, що контактують між собою торцями. Перехідні займисті елементи впресовані в торець кожного блоку і мають склад алюмінію та оксиду заліза. Частина блоків має вигнуту форму, що створює можливість укладання їх за П-подібною, U-подібною лінією, по спіралі тощо.
Через високу швидкість генерації кисню збільшується сумарна вага кисневої свічки, необхідний забезпечення тривалої роботи генератора. Наприклад, для роботи генератора прототипу протягом 1 години потрібна свічка вагою близько 1,2 кг. Висока швидкість генерації призводить до необхідності посилення теплоізоляції, що також пов'язано з додатковим збільшенням ваги генератора.
Вигнуті (кутові) блоки складні у виготовленні та мають низьку механічну міцність: легко ламаються у місці вигину, що призводить до припинення горіння на зламі, тобто. знижують надійність тривалої безперервної роботи генератора.
Мета винаходу зниження швидкості генерації кисню та підвищення надійності при тривалій роботі генератора.
Це досягається тим, що пірохімічний генератор кисню, що містить пресовані блоки твердого джерела кисню, має блоки твердого джерела кисню; як тверде джерело кисню використовують склад з хлорату натрію, пероксиду кальцію і магнію; перехідні запалювальні елементи готують із суміші пероксиду кальцію з магнієм і у вигляді таблетки впресовують або в торець, або в бічну грань блоку, а самі блоки укладають пошарово і зигзагоподібно в кожному шарі.
На фіг.1 представлений пірохімічний генератор, загальний вигляд. Генератор має металевий корпус 1, в торці якого розташований пристрій 2, що ініціює. На верхній грані корпусу є патрубок 3 для виходу кисню. Блоки 4 твердого джерела кисню укладені шарами та ізольовані один від одного та від стінок корпусу прокладками 5 з пористої кераміки. По всій поверхні верхнього шару блоків і верхньої грані корпусу розміщені металеві сітки 6 між якими знаходиться багатошаровий фільтр 7.
На фіг. 2 показана схема укладання одного шару блоків твердого джерела кисню у генераторі. Використані блоки двох типів - довгі 4 з впресованою перехідною запальною таблеткою 9 в торці блоку і короткі 8 з перехідною запальною таблеткою в бічній стінці.
Генератор приводиться в дію при включенні ініціюючого пристрою 2, від якого запалюється склад, що запалює 10 і спалахує перший блок свічки. Фронт горіння рухається по тілу свічки безперервно, переходячи з блоку на блок у місцях контакту через перехідні займисті таблетки 9. В результаті горіння свічки виділяється кисень. Потік кисню, що утворюється, проходить через пори кераміки 5, при цьому частково охолоджується і надходить в систему фільтрів. Проходячи через металеві сітки та фільтри, додатково охолоджується та звільняється від небажаних домішок та диму. Через патрубок виходить 3 чистий кисень, придатний для дихання.
Швидкість генерації кисню залежно від вимог, що пред'являються, можна змінювати в межах від 0,7 до 3 л/хв, змінюючи склад твердого джерела кисню у ваговому відношенні NaClO 4 СaO 2 Mg 1 (0,20-0,24) (0,04- 0,07) і склад займистих елементів СаО 2 Mg у ваговому відношенні 1 (0,1-0,2). Горіння одного шару блоків твердого джерела кисню триває 1 год. При необхідності тривалішої роботи горіння передається за допомогою короткого блоку 11 на наступний шар, розташований паралельно першому і т.д. Сумарна вага елементів свічки на годину горіння становить 300 г; загальне тепловиділення близько 50 ккал/год.
У пропонованому генераторі киснева свічка у формі паралелепіпедних елементів спрощує з'єднання їх один з одним і дозволяє здійснити щільну та компактну упаковку. Жорстке закріплення та виключення рухливості паралелепіпедних блоків забезпечує збереження їх при транспортуванні та використанні у складі дихального апарату, і таким чином підвищується надійність тривалої роботи генератора.
1. ПІРОХІМІЧНИЙ ГЕНЕРАТОР КИСНЮ, що містить пресовані блоки твердого джерела кисню з перехідними патрубком для кисню, що відрізняється цьому як тверде джерело кисню використовують склад з хлорату натрію, пероксиду кальцію і магнію, перехідних займистих елементів - суміші пероксиду кальцію з магнієм і розташовані в торці або бічній грані блоку.
2. Генератор кисню за п. 1, який відрізняється тим, що блоки твердого джерела кисню укладають пошарово і зигзагоподібно в кожному шарі.
КИСНЕ(лат Oxygenium, від грец. oxys кислий і gennao - народжую) О, хім. елемент VI гр. періодич. системи, ат. н. 8, ат. м. 15,9994. Прир. складається з трьох стабільних ізотопів: 16 (99,759%), 17 (0,037%) і 18 (0,204%). 2s 2 2p; енергії іонізації О ° : Про + : Про 2+ рівні соотв. 13,61819, 35,118 еВ; електронегативність по Полінгу 3,5 (наиб. електронегативний елемент після F); спорідненість до електрона 1,467 еВ; ковалентний радіус 0,066 нм.
Молекула К. двоатомна. Існує також алотропна модифікація До. озонПро 3 . Межатомна відстань у молекулі 2 0,12074 нм; енергія іонізації Про 2 12,075 еВ;
спорідненість до електрона 0,44 еВ; енергія дисоціації 493,57 кДж/моль, константа дисоціації До р=p O 2 /p O2 становить 1,662. 10 -1 при 1500 К, 1,264. 10 -2 при 3000 К, 48,37 при 5000 К; іонний радіус Про 2 (у дужках вказані координаційні числа) 0,121 нм (2), 0,124 нм (4), 0,126 нм (6) і 0,128 нм (8).
В основному стані (триплетне) два валентні електрони молекули О 2 , що знаходяться на орбіталях, що розпушують p хі p у, не спарені, завдяки чому К. парамагнітний (єдностей, парамагнітний газ, що складається з гомоядерних двоатомних молекул); молярна магн. сприйнятливість для газу 3,4400.
10 (293 К), змінюється обернено пропорційно абс. т-ре (закон Кюрі). Існують два довгожитеві збуджені стани Про 2 - синглетний 1 D g (енергія збудження 94,1 кДж/моль, час життя 45 хв) та синглетний (енергія збудження 156,8 кДж/моль).
К.-наиб. поширений елемент Землі. У атмосфері міститься 23,10% за масою (20,95% за обсягом) своб. До., в гідросфері та літосфері - соотв. 85,82 і 47% за масою пов'язаного До. Відомо більше 1400 мінералів, до складу яких брало входить К. Зменшення До. фотосинтез. входить до складу всіх в-в, з яких брало побудовані живі організми; в людини його міститься прибл. 65%.
Властивості. К.-бесцв. газ без запаху та смаку. Т. кіп. 90,188 До, т-ра потрійної точки 54,361 До; щільн. при 273 К та нормальному тиску 1,42897 г/л, щільн. (В кг/м 3) при 300 К: 6,43 (0,5 МПа), 12,91 (1 МПа), 52,51 (4 МПа); t крит 154,581 К, ркрит
5.043 МПа, d критий 436,2 кг/м 3 ; 0 p 29,4 Дж/(моль. К); D H 0 ісп 6,8 кДж/моль (90,1 К); S O 299
205,0 ДжДмоль. . До) при 273 До; h 205,2 3 10 -7 Па. з (298 К). Рідкий До. пофарбований у блакитний колір; щільн. 1,14 г/см 3 (90,188 К); C O p 54,40 Дж/(моль.
К); теплопровідність 0,147 ВтДм. К) (90 К, 0,1 МПа); h
1,890. 10 -2 Па. с; g 13,2. 10 -5 Н/м (90 К), ур-ня температурної залежності g = -38,46. 10 -3 (1 - T/154,576) 11/9 Н/м; n D 1,2149 ( l =546,1 нм; 100 К); неелектропровідний; молярна магн. сприйнятливість 7,699. 10 -3 (90,1 К). Твердий До. існує в дек. кристаліч. модифікації. Нижче 23,89 К стійка а-форма з об'ємноцентриром. ром-біч, гратами (при 21 К та 0,1 МПа а= 0,55 нм, b =
0,382 нм, з = 0,344 нм, щільність. 1,46 г/см 3), при 23,89-43,8 К- b -форма з гексагеном, кристалліч. гратами (при 28 К та 0,1 МПа а= 0,3307 нм, з = 1,1254 нм), вище 43,8 К існує g -форма з кубіч. гратами ( а= 0,683 нм); D H° поліморфних переходів g : b 744 Дж/моль (43,818 К), b : a 93,8 Дж/моль (23,878 К); потрійна точка b-g- газоподібний К: т-ра 283 К, тиск 5,0 ГПа; D H O пл 443 Дж/мол; ур-ня температурної залежності щільності d= 1,5154-0,004220T г/см 3 (44 54 К), a-, b- та g- Про 2 кристали світло-синього кольору. Модифікація р антиферомагнітна, a і g парамагнітні, їх магн. сприйнятливість соотв. 1,760. 10 -3 (23,7 К) та 1,0200 . 10 -5 (54,3 К). При 298 До та підвищенні тиску до 5,9 ГПа К. кристалізується, утворюючи забарвлену в рожевий колір гексаген. b -форму ( а = 0,2849 нм, з = 1,0232 нм), а при підвищенні тиску до 9 ГПа оранжеву ромбіч. e -форму (при 9,6 ГПа а=0,42151 нм, b= 0,29567 нм, з=0,66897 нм, щільність. 2,548 г/см3).
Р-римість К. при атм. тиску і 293 К (см 3 /см 3): у воді 0,031, етанолі 0,2201, метанолі 0,2557, ацетоні 0,2313; р-римість у воді при 373 До 0,017 см 3 /см 3 ; р-римість при 274 К (в % за обсягом): в перфторбутилтетрагідрофурані 48,5, перфтордекаліні 45,0, перфтор-l-метилдекаліні 42,3. Хороші тверді поглиначі К. платинова чернь і активне деревне вугілля. Шляхетні метали у розплавл. стан поглинають значить. к-ва К., напр. при 960 °С один обсяг срібла поглинає ~22 обсягу К., який при
охолодження майже повністю виділяється. Здатністю поглинати До. мають мн. тверді метали та оксиди, при цьому утворюються нестехіометрич. з'єднання.
відрізняється високою хім. активністю, утворюючи з'єдн. з усіма елементами, крім Не, Ne та Ar. Атом К. у хім. з'єдн. зазвичай набуває електрони і має заперечення. ефективний заряд. Соед., в яких брало електрони відтягуються від атома До., вкрай рідкісні (напр., OF 2). З простими в-вами, крім Au, Pt, Xe і Кr, К. реагує безпосередньо за звичайних умов або при нагр., а також у присутності. каталізаторів. Р-ції з галогенами проходять під дією електрич. розряду або УФ-випромінювання. У р-ціях з усіма простими в-вами, крім F 2, До. є окислювачем.
Мовляв. утворює три разл. іонні форми, кожна з яких брало дає початок класу соед.: Про - 2 - супероксидам, Про 2 2- -
перекисів (див. Пероксидні сполуки неорганічні, Пероксидні сполуки органічні),Про + 2 - діоксигенільних сполук.Озон утворює озоніди, в яких брало іонна форма К.-О - 3 . Молекула Про 2 приєднується як слабкий ліганд до деяких комплексів Fe, Co, Мn, Сu. Серед таких з'єднань. важливе значення має гемоглобін, який здійснює перенесення До. в організмі теплокровних.
Р-ції з До., що супроводжуються інтенсивним виділенням енергії, зв. горінням.Велику роль відіграють взаємодії. з металами в присут. вологи-атм. корозія металів,а також диханняживих організмів та гниття. Внаслідок гниття складні орг. в-ва загиблих тварин і рослин перетворюються на простіші і в кінцевому рахунку в СО 2 і волу.
З воднем К. реагує з утворенням води та виділенням великої кількості тепла (286 кДж на моль Н 2). При кімнатній т-ре р-ція йде вкрай повільно, у присутності. каталізаторів - порівняно швидко вже при 80-100 ° С (цю р-цію використовують для очищення Н2 та інертних газів від домішки О2). Вище 550 ° С р-ція Н 2 з 2 супроводжується вибухом.
Із елементів I гр. наиб. легко реагують з К. Rb і Cs, які самозаймаються на повітрі, К, Na і Li реагують з К. повільніше, р-ція прискорюється в присутності. пари води. При спалюванні лужних металів (крім Li) в атмосфері До. утворюються пероксиди М 2 Про 2 та супероксиди МО 2 . З елементами підгрупи IIа До. реагує порівняно легко, напр., здатний займатися на повітрі при 20-25°С, Mg і Be займаються вище 500 °С; продукти р-ції у випадках - оксиди і пероксиди. З елементами підгрупи IIб До. взаємод. з великими труднощами, р-ція К. з Zn, Cd і Hg відбувається тільки при більш високих т-рах (відомі породи, в яких брало Hg міститься в елементарній формі). На пов-стях Zn і Cd утворюються міцні плівки їх оксидів, що оберігають метали від подальшого окиснення.
Елементи ІІІ гр. реагують з До. лише за нагр., утворюючи оксиди. Компактні метали Ti, Zr, Hf стійкі до дії К. З вуглецем К. реагує з утворенням 2 і виділенням тепла (394 кДж/моль); з аморфним вуглецем р-ція протікає при невеликому нагріванні, з алмазом та графітом – вище 700 °С.
З азотом До. реагує лише вище 1200°З утворенням NO, який далі легко окислюється До. до NO 2 вже при кімнатній т-рі. Білий фосфор схильний до самозаймання повітря при кімнатній т-ре.
Елементи VI гр. S, Se та Ті реагують з До. з помітною швидкістю при помірному нагріванні. Помітне окислення W і Мо спостерігається вище 400 ° С, Cr - при значно вищій т-ре.
енергійно окислює орг. з'єднання. Горіння рідких палив та пального газу відбувається в результаті р-ції К. з вуглеводнями.
Отримання.У пром-сті До. повітря поділом,гол. обр. методом низькотемпературної ректифікації. Його виробляють також поряд з Н2 при пром. електроліз води. Випускають газоподібний технол. (92-98% Про 2), техн. (1-й сорт 99,7% Про 2, 2-й сорт 99,5% і 3-й сорт 99,2%) та
рідкий (не менше 99,7% 2). Виготовляється також К. для лікувальних цілей ("медичний кисень", Що містить 99,5% O 2).
Для дихання в замкнутих приміщеннях (підводні човни, косміч. апарати та ін.) використовують тверді джерела До., дія яких брало засноване на самопоширюється екзо-терміч. р-ції між носієм К. (хлоратом або перхлоратом) та пальним. Напр., суміш NaClO 3 (80%), порошку Fe (10%), ВаО 2 (4%) і скловолокна (6%) пресують у вигляді циліндрів; після підпалення така кисневасвічка горить зі швидкістю 0,15-0,2 мм/с, виділяючи чистий, придатний для дихання К. у кількості 240 л/кг (див. Піротехнічні джерела газів).
У лабораторії До. отримують розкладанням при нагр. оксидів (напр., HgO) або кисневміснихсолей (напр., КСlO 3 , КМnО 4), а також електроліз водного розчину NaOH. Однак найчастіше використовують пром. К., що постачається в балонах під тиском.
Визначення.Концентрацію До. у газах визначають за допомогою ручних газоаналізаторів, напр. волюмометрич. методом зміни відомого обсягу аналізованої проби після поглинання з неї Про 2 р-рами - медноаммиачным, пирогаллола, NaHSO 3 та інших. Для безперервного визначення До. в газах застосовуються автоматич. термомагні. газоаналізатори, засновані на високій магн. сприйнятливості До. Для визначення малих концентрацій До. в інертних газах або водні (менше 1%) використовують автоматич. термохім., електрохім., гальваніч. та ін. газоаналізатори. З цією ж метою застосовують колориметріч. метод (з використанням приладу Мугдану), заснований на окисленні бесцв. аміачного комплексу Cu(I) в яскравофарбоване з'єдн. Cu(II). розчинений у воді, визначають також колориметрично, напр. за утворенням червоного фарбування при окисленні відновленого індигокарміну. В орг. з'єдн. К. визначають у вигляді СО або 2 після високотемпературного піролізу аналізованого в-ва в потоці інертного газу . Для визначення концентрації К. у сталі та сплавах використовують електрохім. датчики із твердим електролітом (стабілізований ZrO 2). Див. також Газовий аналіз, Газоаналізатори.
Застосування.використовують як окислювач: в металургії - при виплавці чавуну і сталі (у доменному, киснево-конвертерномуі мартенівському произ-вах), у процесах шахтної, зваженої та конвертерної плавки кольорових металів; у прокатному виробі; при вогневій зачистці металів; у ливарному виробництві; при термітному зварюванні та різанні металів; у хім. та нафтохім. пром-сті-при произ-ві HNO 3 , H 2 SO 4 , метанолу, ацетилену; формальдегіду, оксидів, пероксидів та ін. використовують у лікувальних цілях в медицині, а також в киснево-дихати. апаратах (у космічних кораблях, на підводних судах, при висотних польотах, підводних та рятувальних роботах). Рідкий К.-окислювач для ракетних палив; його використовують також при вибухових роботах, як холодоагент у лаб. практиці.
Виробництво К. в США 10,75 млрд. м 3 (1985); у металургії споживається 55% виробленого До., у хім. промсти - 20%.
нетоксичний і негорючий, але підтримує горіння. У суміші з рідким К. вибухонебезпечні всі вуглеводні, в т.ч. олії, CS 2 . наиб. небезпечні малорозчинні горючі домішки, що переходять у рідкому До. у твердий стан (напр., ацетилен, пропілен, CS 2). Гранично допустимий вміст рідкому До.: ацетилену 0,04 см 3 /л, CS 2 0,04 см 3 /л, олії 0,4 мг/л.
Газоподібний до. ), рідкий К. в судинах Дьюара або спец. цистерни. Для транспортування рідкого та газоподібного До. використовують також спец. трубопроводи. Кисневібалони пофарбовані у блакитний колір і мають напис чорними літерами. кисень"
.
Вперше К. у чистому вигляді отримав К. Шееле в 1771. Незалежно від нього К. був отриманий Дж. Прістлі в 1774. У 1775 А. Лавуазьє встановив, що К.-складова частина повітря, к-т міститься в мн. в-вах.
Літ..Глизмаяєнко Д.Л., Отримання кисню, 5 видавництво, М., 1972; Розумовський С. Д., Кисень-елементарніформи та властивості, М., 1979; Термодинамічні властивості кисню, М., 1981. Я. Д. Зельвенський.
Використання: для отримання кисню у системах життєзабезпечення при аварійних ситуаціях. Сутність винаходу: піротехнічний склад включає 87 - 94 мас.% NaClO 3 і 6 - 13 мас.% Cu 2 S. Вихід O 2231 - 274 л/кг, температура в зоні горіння 520 - 580 o С. 1 табл.
Винахід відноситься до галузі отримання газоподібного кисню з твердих складів, що генерують кисень за рахунок самопідтримуючої термокаталітичної реакції, що протікає між компонентами складу у вузькій області горіння. Такі склади називають кисневими свічками. Генерований кисень може використовуватися в системах життєзабезпечення, аварійних ситуаціях диспетчерських служб. Відомі піротехнічні джерела кисню, так звані кисневі або хлоратні свічки, містять три основні компоненти: киснедоносій, пальне і каталізатор У хлорних свічках киснем служить хлорат натрію, вміст якого лежить в межах 80-93% паливом служить порошок. Функцію каталізатора виконують оксиди та пероксиди металів, наприклад МgFeO 4 . Вихід кисню лежить у межах 200-260 л/кг. Температура в зоні горіння хлоратних свічок, що містять метал в якості пального, перевищує 800 про С. Найбільш близьким до винаходу є склад хлорат натрію, що містить в якості кисню, 92% пального сплав магнію з кремнієм у співвідношенні 1:1 (3 мас.), а в в якості каталізатора суміш оксидів міді та нікелю у співвідношенні 1:4. Вихід кисню з цього складу становить 265 5 л/кг. Температура в зоні горіння 850-900 про С. Недолік відомого складу висока температура в зоні горіння, яка тягне за собою необхідність ускладнення конструкції генератора, введення спеціального теплообмінника для охолодження кисню, можливість загоряння корпусу генератора від попадання на нього іскор, що горять частинок металу, кількості рідкої фази (розплаву) поблизу зони горіння, що веде до деформації блоку та збільшення кількості пилу. Мета винаходу - зниження температури в зоні гоніння складу при збереженні високого виходу кисню. Це досягається тим, що склад в якості кисню містить хлорат натрію, а в якості пального і каталізатора сульфіт міді (Cu 2 S). Компоненти складу беруть у такому відношенні, мас. хлорат натрію 87-94; сульфід міді 6-13. Можливість використання як пального та каталізатора сульфіду міді заснована на особливому механізмі каталітичної дії. В ході реакції обидві складові сульфіду міді екзотермічно окислюються:
Сu 2 S + 2,5 O 2 CuSO 4 + CuO + 202,8 ккал. Ця реакція поставляє енергію для протікання процесу, що самопоширюється. Питома ентальпія згоряння Сu 2 S (1,27 ккал/г) ненабагато відрізняється від питомої ентальпії згоряння заліза (1,76 ккал/г). Більшість енергії надходить від окислення сульфідної сірки до сульфатної і лише невелика частина від окислення міді. Сульфід міді більш реакційний, ніж порошок металу заліза і магнію, тому основна екзотермічна реакція може протікати досить швидко при порівняно низькій температурі 500 про С. Низьку температуру в зоні горіння забезпечує також те, що і сульфід міді, і продукт його окислення оксид міді є ефективними каталізаторами розпаду натрію хлорату. За даними ДТА чистий хлорат натрію при нагріванні зі швидкістю 10 С/хв розпадається на NaCl і O 2 при 480-590 про С, у присутності 6 мас. Сu 2 S при 260-360 про, а в присутності 12 мас. СuO при 390-520 про С. Порошок Сu 2 S відрізняється більш високою дисперсністю невисокої температури в зоні горіння 520-580 про С. Отриманий кисень не містить таких шкідливих домішок, як Сl 2 вуглецеві сполуки та мінімальна кількість SO 2 не більше 0, 55 кг/м3.
КИСЕНЬ МІСТЬ У ПОВІТРЯХ. ПРИРОДА АТМОСФЕР. ЇЇ ВЛАСТИВОСТІ. ІНШІ ПРОДУКТИ ГОРЕННЯ СВІЧКИ. ВУГЛІКІСЛОТА, ЇЇ ВЛАСТИВОСТІ
Ми вже переконалися, що водень та кисень можна одержати з води, отриманої нами при горінні свічки. Ви знаєте, що водень береться зі свічки, а кисень, ви вважаєте, береться з повітря. Але в такому разі ви маєте право запитати мене: "Чому ж виходить, що повітря і кисень не однаково добре спалюють свічку?" Якщо у вас свіжо в пам'яті, що сталося, коли я накрив горіх банкою з киснем, ви пригадаєте, що тут горіння йшло зовсім інакше, ніж у повітрі. Так у чому ж справа? Це дуже суттєве питання, і я докладу всіх старань, щоб ви в ньому розібралися; він безпосередньо пов'язаний із питанням про природу атмосфери і тому для нас є надзвичайно важливим.
Ми маємо в своєму розпорядженні кілька способів розпізнавання кисню, крім простого спалювання в ньому тих чи інших речовин. Ви бачили, як горить свічка в кисні і як у повітрі; ви бачили, як горить фосфор на повітрі та як у кисні; ви бачили, як горить у кисні залізо. Але, крім цих способів розпізнавання кисню, є інші, і я розберу деякі з них, щоб розширити ваш досвід і ваші знання. Ось, наприклад, посудина з киснем. Я вам доведу присутність цього газу. Я візьму тліючу лучинку і опущу її в кисень. Ви з минулої розмови вже знаєте, що станеться: тліюча лучинка, опущена в банку, покаже вам, чи є в ній кисень чи ні. Є! Ми довели це горінням.
А ось і інший спосіб розпізнавання кисню, дуже цікавий та корисний. Тут маю дві банки, кожна з яких наповнена газом. Вони роз'єднані платівкою, щоб ці гази не змішувалися. Я прибираю платівку, і починається перемішування газів: кожен газ ніби вповзає в банку, де знаходиться інший. "Так що ж тут відбувається? - Запитайте ви. - Вони разом не дають такого горіння, яке ми спостерігали у свічки". Але погляньте, як присутність кисню можна розпізнати по його з'єднанню з цією другою речовиною.
Який чудово забарвлений газ вийшов. Він сигналізує мені про присутність кисню. Той самий досвід можна зробити і шляхом змішування цього пробного газу зі звичайним повітрям. Ось банка з повітрям – таким, у якому почала б горіти свічка, – а от банку з цим пробним газом. Я даю їм можливість змішуватися над водою, і ось результат: вміст випробувальної банки втікає в банку з повітрям, і ви бачите, що відбувається така сама реакція. Це доводить, що в повітрі є кисень, тобто та сама речовина, яку ми вже видобували з води, отриманої при згорянні свічки.
Але все-таки чому ж свічка не так добре горить у повітрі, як у кисні? Нині ми до цього перейдемо. Ось у мене дві банки; вони наповнені газом до однакового рівня, і на вигляд вони однакові. Щиро кажучи, я зараз навіть не знаю, яка з цих банок містить кисень, а яка - повітря, хоча мені відомо, що їх заздалегідь наповнили саме цими газами. Але у нас є пробний газ, і я зараз з'ясую, чи є між вмістом обох банок будь-яка різниця у здатності викликати почервоніння цього газу. Я впускаю пробний газ в одну із банок. Слідкуйте, що відбувається. Як бачите, почервоніння є, отже, тут кисень. Випробуємо тепер другу банку. Як бачите, почервоніння не так виразно, як у першій банці.
Далі відбувається цікава річ: якщо суміш двох газів у другій банці гарненько збовтати з водою, червоний газ поглинеться; якщо ще впустити порцію випробувального газу і знову збовтати банку, поглинання червоного газу повториться; і так можна продовжувати, поки залишатиметься кисень, без якого неможливе це явище. Якщо я впущу повітря, справа не зміниться; але коли я введу воду, червоний газ зникне; і я можу продовжувати, таким чином, впускати все більше і більше випробувального газу, доки у мене в банку не залишиться щось таке, що вже не фарбуватиметься від додавання тієї речовини, яка фарбувала повітря та кисень. У чому ж справа? Ви розумієте, що в повітрі, крім кисню, міститься ще щось, і воно залишається в залишку. Зараз я впущу в банку ще трохи повітря, і якщо він почервоніє, ви знатимете, що там ще залишалася якась кількість фарбуючого газу і що, отже, не його недоліком пояснюється те, що повітря витратилося не все.
Це допоможе вам зрозуміти те, що я скажу. Ви бачили, що коли я спалив фосфор у банку, і дим осел, що вийшов з фосфору і кисню, неабияка кількість газу залишилася невитраченою, подібно до того, як наш пробний газ залишив щось незачепленим. Після реакції залишився ось цей газ, який не змінюється ні від фосфору, ні від фарбуючого газу. Цей газ - не кисень, але це складова частина атмосфери.
Такий один спосіб поділу повітря на ті дві речовини, з яких він складається, тобто на кисень, що спалює наші свічки, фосфор та інше, і на ось це інша речовина - азот, в якому вони не горять. Цій другій складовій частині повітря набагато більше, ніж кисню.
Цей газ виявляється дуже цікавою речовиною, якщо зайнятися його дослідженням, але ви, можливо, скажете, що він зовсім не цікавий. У деяких відносинах це так: адже він не виявляє жодних блискучих ефектів горіння. Якщо його відчувати запаленою лучинкою, як я відчував кисень і водень, то він не буде ні сам горіти, як водень, ні змушувати горіти лучинку, подібно до кисню. Як би я його не відчував, я не зможу від нього домогтися ні того, ні іншого: він і не загоряється і не дає горіти лучинці - він гасить горіння будь-якої речовини. За звичайних умов ніщо не може в ньому горіти. У нього немає запаху, ні смаку; це не кислота і не луг; по відношенню до всіх наших зовнішніх почуттів він виявляє повну байдужість. І ви могли б сказати: "Це ніщо, воно не заслуговує на увагу хімії; чого заради воно існує в повітрі?"
І тут нам знадобиться вміння робити висновки з досвіду. Припустимо, що замість азоту чи суміші азоту з киснем, наша атмосфера складалася б із чистого кисню, - що з нами сталося? Ви чудово знаєте, що шматок заліза, запалений у банці з киснем, згоряє вщент. Побачивши каміна, що топиться, уявіть, що сталося б з його гратами, якби вся атмосфера складалася з одного тільки кисню: чавунні грати стали б горіти куди сильніше, ніж кам'яне вугілля, яким ми топимо камін. Вогонь у топці паровоза - це було б байдуже, що вогонь на складі пального, якби атмосфера складалася з кисню.
Азот розбавляє кисень, стримує його дію і робить його корисним для нас. До того ж азот забирає з собою весь той чад і гази, які, як ви бачили, виникають при горінні свічки, розсіює їх по всій атмосфері і переносить їх туди, де вони потрібні для підтримки життя рослин, а тим самим і людини. Таким чином, азот виконує дуже важливу роботу, хоча ви, ознайомившись з ним, кажете: "Ну, це зовсім нікчемна штука".
У своєму звичайному стані азот є неактивним елементом: ніяка дія, крім найсильнішого електричного розряду, та й то тільки в дуже слабкій мірі, не може змусити азот безпосередньо вступити в з'єднання з іншим елементом атмосфери або з іншими оточуючими речовинами. Ця речовина зовсім індиферентна, тобто, інакше кажучи, байдужа, а тим самим і безпечна.
Але перш ніж підвести вас до цього висновку, я повинен спершу дещо розповісти вам про саму атмосферу. Ось таблиця, що показує процентний склад атмосферного повітря:
за обсягом за масою
Кисень. . . . 20 22,3
Азот. . . . . 80 77,7
__________________________
Вона правильно відображає відносні кількості кисню та азоту в атмосфері. Звідси ми бачимо, що в п'яти пінтах повітря міститься лише одна пінта кисню на чотири пінти азоту; інакше кажучи, за обсягом азот становить 4/5 атмосферного повітря. Вся ця кількість азоту йде на те, щоб розбавити кисень та пом'якшити його дію; в результаті і свічка належним чином забезпечується пальним і наші легені можуть дихати повітрям без шкоди здоров'ю. Адже для нас не менш важливо отримувати кисень для дихання у належному вигляді, ніж мати відповідний склад атмосфери для горіння вугілля у каміні чи свічці.
Тепер я повідомлю вам маси цих газів. Пінта азоту має масу 104/10 грана, а кубічний фут - 11/6 унції. Така маса азоту. Кисень важчий: пінта його має масу 11 9 / 10 грана, а кубічний фут - 1 1 / 5 унції.
Ви вже кілька разів запитували мене: "Як визначають масу газів?", і я дуже радий, що це питання вас зацікавило. Зараз я вам покажу, ця справа дуже проста та легка. Ось терези, а ось мідна пляшка, акуратно виточена на токарному верстаті і при всій своїй міцності має найменшу можливу масу. Вона абсолютно непроникна для повітря та забезпечена краном. Наразі кран відкритий, і тому пляшку наповнено повітрям. Терези дуже точні, і пляшка в її теперішньому стані врівноважена на них гирями на іншій чашці. А ось і насос, за допомогою якого ми можемо нагнітати повітря у цю пляшку.
Мал. 25.
Зараз ми накачаємо в неї відому кількість повітря, обсяг якого буде вимірюватися ємністю насоса. (Накачується двадцять таких обсягів.)Тепер ми закриємо кран і покладемо пляшку назад на терези. Дивіться, як чашка терезів опустилася: пляшка стала набагато важчою, ніж раніше. Місткість пляшки у нас не змінилася, - отже, повітря в тому ж обсязі стало важчим. Завдяки чому? Завдяки тому повітрі, яке ми в неї накачали насосом. також до наявного повітря.
Зараз ми випустимо повітря в ту банку і надамо йому можливість повернутися в колишній стан. Все, що мені для цього потрібно зробити, зводиться до того, щоб щільно з'єднати мідну пляшку з банкою і відкрити крани, - і ось ви бачите, у нас тут зібрано весь той об'єм повітря, який я щойно накачав у пляшку двадцятьма помахами насоса. Щоб переконатися, що у нас під час цього досвіду не сталося жодної помилки, ми знову покладемо пляшку на ваги. Якщо вона тепер знову виявиться врівноваженою початковим навантаженням, ми зможемо бути цілком впевнені, що ми правильно зробили досвід. Так, вона зрівнялася. Ось таким чином ми і можемо дізнатися про масу тих додаткових порцій повітря, які ми в неї накачували. Так можна встановити, що кубічний фут повітря має масу 1 1/5 унції.
Мал. 26.
Але цей скромний досвід ніяк не зможе довести до вашої свідомості всю суть отриманого результату. Вражає, наскільки цифри зростають, коли ми переходимо до більших обсягів. Ось така кількість повітря (кубічний фут) має масу 1 1/5 унції. А як ви думаєте, яка маса повітря в тому ящику нагорі (я його спеціально замовляв для цих розрахунків)? Повітря у ньому має масу цілий фунт. Масу повітря в цьому залі я вирахував, але цю цифру ви навряд чи вгадали б: це більше за тонну. Ось як швидко зростають маси, і ось як важливо присутність атмосфери і кисню і азоту, що містяться в ній, а також робота, яку вона виробляє, переміщуючи предмети з місця на місце і забираючи шкідливі випаровування.
Давши вам ці кілька прикладів, які стосуються вагомості повітря, я перейду тепер до показу деяких наслідків цього факту. Вам обов'язково треба з ними познайомитися, інакше вам багато залишиться незрозумілим. Чи пам'ятаєте ви такий досвід? Чи траплялося вам колись його бачити? Для нього береться насос, трохи схожий на той, яким я щойно накачував повітря в мідну пляшку.
Мал. 27.
Його треба розташувати так, щоб я міг накласти долоню на його отвір. У повітрі моя рука пересувається так легко, наче вона не відчуває жодного опору. Хоч би як я рухався, мені майже не вдається досягти такої швидкості, щоб я відчув великий опір повітря цьому рухам). Але коли я кладу руку сюди (на циліндр повітряного насоса, з якого потім викачується повітря), ви бачите, що відбувається. Чому моя долоня пристала до цього місця так щільно, що за нею пересувається весь насос? Дивіться! Чому мені ледве вдається звільнити руку? В чому справа? Справа у вазі повітря - того повітря, яке наді мною.
А ось і інший досвід, який, я думаю, допоможе вам краще розібратися в цьому питанні. Верх цієї банки затягнутий бичачим міхуром, і коли з неї викачуватиметься повітря, ви побачите в дещо зміненому вигляді той самий ефект, що й у попередньому досвіді. Зараз верх зовсім плоский, але варто мені зробити хоча б дуже слабкий рух насосом, і подивіться, як міхур опустився, як він прогнувся всередину. Ви зараз побачите, як міхур буде втягуватися все більше і більше всередину банки, поки, нарешті, він не буде остаточно втиснутий і прорваний силою атмосфери, що давить на нього. (Бульбашка луснула з гучною бавовною.)Так ось, це сталося цілком від сили, з якою повітря тиснуло на міхур, і вам неважко буде зрозуміти, як тут.
Мал. 28.
Подивіться на цей стовпчик із п'яти кубиків: так само розташовані один над одним і частинки, нагромаджені в атмосфері. Вам цілком зрозуміло, що чотири верхні кубики спочивають на п'ятому, нижньому, і що якщо я його вийму, всі інші опустяться. Так само і в атмосфері: верхні шари повітря підтримуються нижніми, а коли з-під них викачується повітря, відбуваються зміни, які ви спостерігали, коли моя долоня лежала на циліндрі насоса і в досвіді з бичачим міхуром, а зараз побачите ще краще.
Цю банку я зав'язав гумовою. перетинкою. Зараз я викачуватиму з неї повітря, а ви стежите за гумою, що відокремлює повітря внизу від повітря нагорі. Ви побачите, як виявлятиметься атмосферний тиск у міру викачування повітря з банки. Дивіться, як втягується гума - адже я можу навіть опустити руку в банку, - і все це тільки в результаті потужного, колосального впливу повітря над нами. Як чітко виявляється тут цей цікавий факт!
Після кінця сьогоднішньої лекції ви зможете помірятись силами, намагаючись розняти ось цей прилад. Він складається з двох порожнистих мідних півкуль, щільно пригнаних один до одного і з трубкою з краном для викачування повітря. Поки всередині є повітря, півкулі легко рознімаються; однак ви переконаєтеся, що, коли ми викачуємо повітря через цю трубку з краном і ви будете їх тягнути - один в один бік, інший в інший - нікому з вас не вдасться розняти півкулі. Кожному квадратному дюйму площі перетину цієї судини, коли повітря викачується, доводиться витримувати близько п'ятнадцяти фунтів. Потім я надам вам можливість випробувати свої сили - спробуйте подолати тиск повітря.
Ось ще цікава річ - присоска, забава хлопчиків, але тільки вдосконалена для наукових цілей. Адже у вас, у молоді, повне право використовувати іграшки для цілей науки, тим більше, що за нинішніх часів із науки почали робити забаву. Ось присоска, тільки вона не шкіряна, а гумова. Я плескаю її до поверхні столу, і ви відразу бачите, що вона до нього міцно прилипла. Чому вона так тримається? Її можна пересувати, вона легко ковзає з місця на місце, але, як не намагайся її підняти, вона, мабуть, швидше стіл за собою потягне, ніж відірветься від нього. Зняти її зі столу вдається лише тоді, коли її зрушиш до самого краю, щоб впустити під неї повітря. Притискає її до поверхні столу лише тиск повітря над нею. Ось і ще одна присоска - притискаємо їх один до одного, і ви побачите, як вони міцно пристануть. Ми можемо використати їх, так би мовити, і за прямим призначенням, тобто приліпити до вікон і стін, де вони протримаються кілька годин і знадобляться на те, щоб на них вішати якісь предмети.
Однак мені треба показати вам не лише іграшки, а й досліди, які ви зможете повторити вдома. Наочно довести існування атмосферного тиску можна таким витонченим досвідом. Ось склянка води. Що, якщо я попрошу вас ухитритися так перекинути його вгору дном, щоб вода при цьому не пролилася? І не тому, що ви підставите руку, а лише завдяки атмосферному тиску.
Візьміть чарку, налиту водою до країв або до половини, і прикрийте її якоюсь картонкою; перекиньте її і подивіться, що станеться з картонкою та водою. Повітря не зможе проникнути в чарку, тому що його не впустить вода через капілярне тяжіння до країв чарки.
Я думаю, що все це дасть вам правильне уявлення про те, що повітря – це не порожнеча, а щось речове. Дізнавшись від мене, що он ящик вміщує фунт повітря, а цей зал - більше тонни, ви повірите, що повітря - це не просто порожнеча.
Зробимо ще один досвід, щоб переконати вас у тому, що повітря дійсно може чинити опір. Адже ви знаєте, яку чудову духову рушницю можна легко влаштувати з гусячого пера, або трубочки, або чогось такого роду. Взявши скибочку яблука або картоплі, треба вирізати з нього маленький шматочок під розмір трубки - ось так - і проштовхнути його наскрізь до кінця, як поршень. Вставивши другу пробку, ми повністю ізолюємо повітря в трубці. І тепер виявиться, що проштовхнути другу пробку впритул до першої неможливо. Стиснути повітря до певної міри можна, але якщо ми продовжуватимемо тиснути на другу пробку, то вона ще не встигне наблизитися до першої, як стиснене повітря виштовхне ту з трубки, і притому з силою, що нагадує дію пороху - адже воно теж пов'язане з тією причиною , що ми тут спостерігали.
Днями я бачив досвід, який мені дуже сподобався, оскільки він може бути використаний на наших заняттях. (Перш ніж до нього приступити, мені було б хвилин п'ять помовчати, оскільки успіх цього досвіду залежить від моїх легень.) Я сподіваюся, що мені вдасться силою свого дихання, тобто належним застосуванням повітря, підняти яйце, що стоїть в одній чарці. і перекинути його в іншу. За успіх я не ручаюся: адже я зараз надто довго говорив. (Лектор успішно робить досвід.)Повітря, яке я видуваю, проходить між яйцем і стінкою чарки; під яйцем виникає натиск повітря, який може підняти важкий предмет: адже для повітря яйце - це справді важкий предмет. У всякому разі, якщо ви захочете самі зробити цей досвід, краще візьміть круте яйце, і тоді можна буде без ризику спробувати обережно перемістити його з однієї чарки до іншої силою свого дихання.
Хоча ми неабияк довго затрималися на питанні про масу повітря, мені хотілося б згадати ще про одну його властивість. У досвіді з духовою рушницею ви переконалися, що перш ніж вилетіла перша картопляна пробка, мені вдалося всунути другу на півдюйма чи навіть більше. І це залежить від чудового властивості повітря - з його пружності. З нею ви можете познайомитись на наступному досвіді.
Візьмемо оболонку, непроникну для повітря, але здатну розтягуватися і стискатися, а тим самим і давати нам можливість судити про пружність повітря, що міститься в ній. Зараз у ній повітря небагато, і ми щільно зав'яжемо шийку, щоб вона не могла спілкуватися з навколишнім повітрям. Досі ми все робили так, щоб показати тиск атмосфери на поверхню предметів, а тепер, навпаки, ми позбавимося атмосферного тиску. Для цього ми помістимо нашу оболонку під дзвін повітряного насоса, з-під якого ми викачуватимемо повітря. На ваших очах ця оболонка розправиться, надимається, як повітряна куля, і ставатиме все більше і більше, поки не заповнить собою весь дзвін. Але як тільки я знову відкрию зовнішньому повітрі доступ у дзвін, наша куля зараз опаде. Ось вам наочний доказ цієї дивовижної якості повітря – його пружності, тобто надзвичайно великої здатності стискатися та розширюватись. Ця властивість має дуже важливе значення і багато в чому визначає роль повітря у природі.
Перейдемо тепер до іншого важливого розділу нашої теми. Пригадайте, що коли ми займалися горінням свічки, ми з'ясували, що при цьому утворюються різні продукти горіння. Серед цих продуктів - сажа, вода та ще щось, досі ще не досліджене нами. Воду ми збирали, а іншим речовинам надавали розсіюватись у повітрі. Займемося тепер дослідженням деяких із цих продуктів.
Мал. 29.
У цій справі нам допоможе, зокрема, такий досвід. Ось тут ми поставимо свічку, що горить, і накриємо її скляним ковпаком з відвідною трубкою нагорі... Свічка продовжуватиме горіти, так як повітря вільно проходить внизу і вгорі. Насамперед ви бачите, що ковпак робиться вологим; ви вже знаєте, в чому тут справа: це вода, що вийшла при горінні свічки від дії повітря на водень. Але, крім цього, щось виходить із відвідної трубки нагорі; це не водяна пара, це не вода, ця речовина не конденсується, і до того ж вона відрізняється особливими властивостями. Ви бачите, що струменю, що виходить із трубки, майже вдається погасити вогник, який я до нього підношу; якщо я триматиму запалену лучинку прямо у струмені, вона зовсім згасне. "Це у порядку речей", - скажете ви; мабуть, це тому вас не дивує, що азот не підтримує горіння і повинен гасити полум'я, якщо свічка в ньому не горить. Але хіба тут нічого немає, крім азоту?
Тут мені доведеться забігти вперед: на основі знань, які я маю, я постараюся озброїти вас науковими методами дослідження таких газів і з'ясування цих питань взагалі.
Візьмемо порожню банку і триматимемо її над відвідною трубкою, щоб у ній збиралися продукти горіння свічки. Нам неважко буде виявити, що в цій банці зібралося не просто повітря, а газ, який має ще й інші властивості. Для цього я беру трохи негашеного вапна, заливаю її самою і добре розмішую. Вклавши у вирву кружок фільтрувального паперу, я фільтрую через неї цю суміш, і в підставлену колбу стікає чиста, прозора вода. Такої води у мене скільки завгодно в іншій посудині, але для переконливості я волію вживати в подальших дослідах саме ту вапняну воду, яка приготована на ваших очах.
Якщо налити трохи цієї чистої, прозорої води в ту банку, куди ми зібрали газ, що йде від свічки, ви зараз же побачите, як відбудеться зміна ... Бачите, вода зовсім побіліла! Зверніть увагу, що від звичайного повітря це не вийде. Ось посудина з повітрям; я в нього наливаю вапняної води, але ні кисень, ні азот і ніщо інше, що є в цій кількості повітря, не викличе жодних змін у вапняній воді; як би ми її не збовтували разом із тим звичайним повітрям, яке міститься в цій посудині, вона залишається зовсім прозорою. Однак якщо взяти цю колбу з вапняною водою та забезпечити їй зіткнення з усією масою продуктів горіння свічки, вона швидко набуде молочно-білого відтінку.
Ця біла, схожа на крейду речовина у воді, складається з вапна, яку ми взяли для приготування вапняної води, у поєднанні з чимось, що з'явився зі свічки, тобто саме з тим продуктом, який ми намагаємося вловити і про який я сьогодні вам розповідатиму. Ця речовина стає для нас видимою завдяки її реакції на вапняну воду, де проявляється її відмінність від кисню, азоту, від водяної пари; це - нова для нас речовина, що отримується зі свічки. Тому, щоб розібратися в горінні свічки, нам слід ще дізнатися, як і з чого виходить цей білий порошок. Можна довести, що це справді крейда; якщо покласти в реторту вологу крейду і розжарити її до червоного, з неї виділиться саме те саме речовина, що і з свічки, що горить.
Існує й інший, найкращий спосіб отримання цієї речовини, і до того ж у великих кількостях, якщо хочуть з'ясувати, які її основні властивості. Ця речовина, виявляється, удосталь є там, де вам не спало б на думку підозрювати його присутність. Цей газ, що виділяється при горінні свічки і званий вуглекислим газом, величезних кількостяхміститься у всіх вапняках, у крейді, раковинах, коралах. Це цікава складова частина повітря знаходиться у зв'язаному вигляді у всіх цих каменях; виявивши цю речовину в таких гірських породах, як мармур, крейда і т. п., хімік д-р Блек назвав його "пов'язаним повітрям", оскільки воно знаходиться вже не в газоподібному стані, а увійшло до складу твердого тіла.
Цей газ легко одержати з мармуру. На дні цієї банки трохи соляної кислоти; палаюча лучинка, опущена в банку, покаже, що в ній до самого дна немає нічого, крім звичайного повітря. Ось шматочки мармуру - чудового високосортного мармуру; я їх кидаю в банку з кислотою і виходить щось на зразок бурхливого кипіння. Однак виділяється при цьому не водяна пара, а якийсь газ; і якщо я зараз випробую вміст банки палаючою лучинкою, я отримаю такий самий результат, як від газу, що виходив з відвідної трубки над свічкою, що горить. Не тільки дія тут та сама, а й викликана вона точно такою ж речовиною, яка виділялася зі свічки; у цей спосіб ми можемо отримувати вуглекислий газ у великих кількостях: адже зараз наша банка вже майже наповнилася.
Ми можемо також переконатися, що цей газ міститься не лише у мармурі.
Ось велика банка з водою, в яку я насипав крейди (такого сорту, який можна знайти у продажу для штукатурних робіт, тобто промитого у воді та очищеного від грубих частинок).
Ось міцна сірчана кислота; саме ця кислота нам знадобиться, якщо ви вдома захочете повторити наші досліди (зверніть увагу на те, що при дії цієї кислоти на вапняк і подібні породи виходить нерозчинний осад, тоді як соляна кислота дає розчинну речовину, від якої вода так не густіє).
Вас може зацікавити питання, чому я роблю цей досвід у такому посуді. Щоб ви могли повторити в невеликому масштабі те, що я тут роблю у великому. Тут ви побачите те саме явище, що й раніше: у цій великій банці я видобую вуглекислий газ, за своєю природою та властивостями однаковий з тим, який виходив у нас при горінні свічки в атмосферному повітрі. І як би не відрізнялися між собою ці два способи отримання вуглекислого газу, ви до кінця нашого дослідження переконаєтеся, що він виявляється у всіх відносинах однаковий, незалежно від способу одержання.
Перейдемо до такого досвіду для з'ясування природи цього газу. Ось тут повна банка цього газу - випробуваємо його горінням, тобто так, як ми вже відчували низку інших газів. Як бачите, він сам не горить і не підтримує горіння. Далі розчинність його у воді незначна: адже, як ви бачили, його легко збирати над водою. Крім того, ви знаєте, що він дає характерну реакцію із вапняною водою, яка від нього біліє; і нарешті, вуглекислий газ входить як одна із складових частин у вуглекисле вапно, тобто вапняк.
Тепер я покажу вам, що вуглекислий газ все-таки розчиняється у воді, хоч і незначно, і в цьому відношенні відрізняється від кисню та водню. Ось прилад для одержання такого розчину. У нижній частині цього приладу знаходяться мармур і кислота, а у верхній – холодна вода. Клапани влаштовані так, щоб газ міг проходити з нижньої частини посудини у верхню. Зараз я пущу мій апарат у дію… Бачите, як крізь воду піднімаються бульбашки газу. Апарат працював у нас із вчорашнього вечора, і ми, безсумнівно, виявимо, що скільки газу вже встигло розчинитися. Я відкриваю кран, відливаю цю воду в склянку і пробую її на смак. Так, вона кислувата – в ній є вуглекислота. Якщо її злити з вапняною водою, вийде характерне побілення, що доводить наявність вуглекислоти.
Вуглекислий газ - дуже важкий, він важчий за атмосферне повітря. У таблиці наводяться маси вуглекислого газу та інших газів, які ми з вами досліджували.
Пінта Кубіч. фут
(грани) (унції)
Водень. . . . 3/4 1/12
Кисень. . . . 11 9/10 1 1/3
Азот. . . . . . 10 4/10 1 1/6
Повітря. . . . . 10 7/10 1 1/5
Вуглекислий газ. 16 1/3 1 9/10
Тяжкість вуглекислого газу можна показати на цілій низці дослідів. Насамперед візьмемо, наприклад, високу склянку, в якій немає нічого, крім повітря, і спробуємо налити в нього трохи вуглекислого газу з цієї посудини. На вигляд не можна судити, чи вдалося мені це чи ні; але у нас є спосіб перевірки (Опускає в склянку свічку, що горить, вона гасне). Ось бачите, газ справді перелився сюди. І якби я випробував його вапняною водою, це випробування дало б той самий результат. У нас вийшла як би криниця з вуглекислим газом на дні (на жаль, з такими колодязями іноді доводиться мати справу насправді); опустимо в нього ось це мініатюрне відерце. Якщо на дні судини є вуглекислий газ, його можна зачерпнути цим відерцем і витягти з "криниці". Зробимо перевірку лучинкою… Так, дивіться, цебро повно вуглекислого газу.
Мал. 30.
Ось ще один досвід, що показує, що вуглекислий газ важчий за повітря. На терезах врівноважена банка; зараз у ній лише повітря. Коли я наливаю в неї вуглекислий газ, вона відразу ж опускається від ваги газу. Якщо я досліджую банку палаючою лучинкою, ви переконаєтеся, що туди дійсно потрапив вуглекислий газ: вміст банки не може підтримувати горіння.
Мал. 31.
Якщо я надую мильний міхур своїм диханням, тобто, звичайно, повітрям, і скину його в цю банку з вуглекислим газом, він не впаде на дно. Але спершу я візьму ось таку кульку, надуту повітрям, і за її посередництвом перевірю, де приблизно припадає рівень вуглекислого газу в цій банці. Ось бачите, кулька не падає на дно; я підливаю в банку вуглекислого газу, і кулька піднімається вище. Тепер подивимося, чи вдасться мені, надувши мильний міхур, змусити його таким же чином триматися у зваженому стані. (Лектор надує мильний міхур і скидає його в банку вуглекислим газом, де міхур і залишається у зваженому стані.)Бачите, мильна бульбашка, як і повітряна кулька, тримається на поверхні вуглекислого газу саме тому, що цей газ важчий за повітря, З книги Про що розповідає світло автора Суворов Сергій Георгійович
Хвильові властивості світла. Досвід Юнга Ньютонівська корпускулярна гіпотеза світла панувала дуже довго - понад півтораста років. Але ось на початку XIX століття англійський фізик Томас Юнг (1773-1829) та французький фізик Огюстен Френель (1788-1827) зробили такі досліди, які
З книги Про що розповідає світло автора Суворов Сергій ГеоргійовичСвітло та хімічні властивості атомів З оптичними спектрами атомів ми маємо справу з перших сторінок нашої книжки. Це їх спостерігали фізики на зорі розвитку спектрального аналізу. Це вони служили прикметами для розпізнавання хімічних елементів, бо кожен хімічний.
З книги Історія свічки автора Фарадей МайклЛЕКЦІЯ ІІ СВІЧКА. Яскравість полум'я. ДЛЯ ГОРЕННЯ НЕОБХІДНО ПОВІТРЯ. ОСВІТА ВОДИ На минулій лекції ми розглянули загальні властивості та розташування рідкої частини свічки, а також те, яким чином ця рідина потрапляє туди, де відбувається горіння. Ви переконалися, що коли свічка
З книги Історія свічки автора Фарадей МайклЛЕКЦІЯ ІІІ ПРОДУКТИ ГОРЕННЯ. ВОДА, що утворюється при горінні. ПРИРОДА ВОДИ. СКЛАДНА РЕЧОВИНА. ВОДОРОД Сподіваюся, ви добре пам'ятаєте, що наприкінці минулої лекції я використав вираз "продукти горіння свічки". Адже ми переконалися, що коли горить свічка, ми можемо за допомогою
З книги Історія свічки автора Фарадей МайклЛЕКЦІЯ IV ВОДОРОД У СВІЧІ. Водень згоряє і перетворюється на воду. ІНША СКЛАДНА ЧАСТИНА ВОДИ - КИСНІВ Я бачу, вам ще не набридла свічка, інакше ви не стали б виявляти стільки інтересу до цієї теми. Коли наша свічка горіла, ми переконалися, що вона дає точно таку ж воду,
З книги Історія свічки автора Фарадей МайклЛЕКЦІЯ VI Вугілля, АБО Вугілля. СВІТОВИЙ ГАЗ. ДИХАННЯ ТА ЙОГО подібність із горінням свічки. ВИСНОВОК Одна дама, яка надає мені честь відвідуванням цих лекцій, зробила мені ще й ту послугу, що люб'язно надіслала мені ці дві свічки, привезені з Японії. Як бачите, вони ще
автора Етернус З книги Теорія Всесвіту автора Етернус автора20. Механічні властивості твердих тіл та біологічних тканин Характерною ознакою твердого тіла є здатність зберігати форму. Тверді тіла можна розділити на кристалічні та аморфні. Відмінною ознакою кристалічного стану є анізотропія –
автора21. Механічні властивості біологічних тканин Під механічними властивостями біологічних тканин розуміють два їх різновиди. Одна пов'язана з процесами біологічної рухливості: скорочення м'язів тварин, зростання клітин, рух хромосом у клітинах при їхньому розподілі та ін.
З книги Медична фізика автора Підколзина Віра Олександрівна30. Фізичні властивості та параметри мембран Вимірювання рухливості молекул мембрани та дифузія частинок через мембрану свідчить про те, що біліпідний шар веде себе подібно до рідини. Проте мембрана є упорядкованою структурою. Ці два факти припускають, що
З книги Медична фізика автора Підколзина Віра Олександрівна38. Напруженість магнітного поля та інші його властивості Напруженість магнітного поля залежить від властивості середовища, а визначається лише силою струму, що протікає по контуру. Напруженість магнітного поля, створеного постійним струмом, складається з напруженості полів,
З книги Медична фізика автора Підколзина Віра Олександрівна39. Властивості магнетиків та магнітні властивості тканин людини Молекули парамагнетиків мають відмінні від нуля магнітні моменти. За відсутності магнітного поля ці моменти розташовані хаотично та його намагніченість дорівнює нулю. Ступінь упорядкованості магнітних
автора З книги Нова книга фактів. Том 3 [Фізика, хімія та техніка. Історія та археологія. Різне] автора Кондрашов Анатолій ПавловичВикористання: для отримання кисню у системах життєзабезпечення при аварійних ситуаціях. Сутність винаходу: піротехнічний склад включає 87 - 94 мас.% NaClO 3 і 6 - 13 мас.% Cu 2 S. Вихід O 2231 - 274 л/кг, температура в зоні горіння 520 - 580 o С. 1 табл.
Винахід відноситься до галузі отримання газоподібного кисню з твердих складів, що генерують кисень за рахунок самопідтримуючої термокаталітичної реакції, що протікає між компонентами складу у вузькій області горіння. Такі склади називають кисневими свічками. Генерований кисень може використовуватися в системах життєзабезпечення, аварійних ситуаціях диспетчерських служб. Відомі піротехнічні джерела кисню, так звані кисневі або хлоратні свічки, містять три основні компоненти: киснедоносій, пальне і каталізатор У хлорних свічках киснем служить хлорат натрію, вміст якого лежить в межах 80-93% паливом служить порошок. Функцію каталізатора виконують оксиди та пероксиди металів, наприклад МgFeO 4 . Вихід кисню лежить у межах 200-260 л/кг. Температура в зоні горіння хлоратних свічок, що містять метал в якості пального, перевищує 800 про С. Найбільш близьким до винаходу є склад хлорат натрію, що містить в якості кисню, 92% пального сплав магнію з кремнієм у співвідношенні 1:1 (3 мас.), а в в якості каталізатора суміш оксидів міді та нікелю у співвідношенні 1:4. Вихід кисню з цього складу становить 265 5 л/кг. Температура в зоні горіння 850-900 про С. Недолік відомого складу висока температура в зоні горіння, яка тягне за собою необхідність ускладнення конструкції генератора, введення спеціального теплообмінника для охолодження кисню, можливість загоряння корпусу генератора від попадання на нього іскор, що горять частинок металу, кількості рідкої фази (розплаву) поблизу зони горіння, що веде до деформації блоку та збільшення кількості пилу. Мета винаходу - зниження температури в зоні гоніння складу при збереженні високого виходу кисню. Це досягається тим, що склад в якості кисню містить хлорат натрію, а в якості пального і каталізатора сульфіт міді (Cu 2 S). Компоненти складу беруть у такому відношенні, мас. хлорат натрію 87-94; сульфід міді 6-13. Можливість використання як пального та каталізатора сульфіду міді заснована на особливому механізмі каталітичної дії. В ході реакції обидві складові сульфіду міді екзотермічно окислюються:
Сu 2 S + 2,5 O 2 CuSO 4 + CuO + 202,8 ккал. Ця реакція поставляє енергію для протікання процесу, що самопоширюється. Питома ентальпія згоряння Сu 2 S (1,27 ккал/г) ненабагато відрізняється від питомої ентальпії згоряння заліза (1,76 ккал/г). Більшість енергії надходить від окислення сульфідної сірки до сульфатної і лише невелика частина від окислення міді. Сульфід міді більш реакційний, ніж порошок металу заліза і магнію, тому основна екзотермічна реакція може протікати досить швидко при порівняно низькій температурі 500 про С. Низьку температуру в зоні горіння забезпечує також те, що і сульфід міді, і продукт його окислення оксид міді є ефективними каталізаторами розпаду натрію хлорату. За даними ДТА чистий хлорат натрію при нагріванні зі швидкістю 10 С/хв розпадається на NaCl і O 2 при 480-590 про С, у присутності 6 мас. Сu 2 S при 260-360 про, а в присутності 12 мас. СuO при 390-520 про С. Порошок Сu 2 S відрізняється більш високою дисперсністю< 0,01 мм и лучшей адгезией к хлорату натрия, по сравнению с металлическим Fe или Мg. Благодаря этому элементарный объем, приходящийся на долю каждой частицы горючего в случае значительно меньше, чем в случае частиц металла, что и обеспечивает меньшие температурные градиенты вблизи зоны горения и равномерность движения фронта горения. Дополнительные преимущества состава высокая равномерность горения и полное отсутствие искр, всегда наблюдаемые при горении составов с порошком металла, в качестве горючего. Выход кислорода в предлагаемом составе в зависимости от содержания Сu 2 S меняется от 230 до 274 л/кг. Температура горения лежит в пределах 520-580 о С, т. е. на 260-300 о С ниже, чем в известных составах. Скорость движения горячей зоны также зависит от содержания Сu 2 S и меняется от 0,23 до 0,5 мм/с при увеличении его от 6 до 13% Генерируемый кислород содержит небольшое количество диоксида серы около 0,2 мг/м 3 , что в 10 раз выше ПДК для медицинского кислорода. Используются технические реактивы без дополнительной очистки, производимые отечественной промышленностью. Для приготовления блоков смесь исходных компонентов перемешивают в шаровой мельнице в течение 30 мин. После этого прессуют блоки в стальной пресс-форме. Испытания прессованных блоков проводят в реакторе, снабженном воспламенительным устройством с электроспиралью. Объем выделившегося кислорода измеряют газосчетчиком ГСБ-400, температуру во фронте горения измеряют термопарой, помещенной в прессованный блок на глубину 5 мм. П р и м е р 1. Прессованный цилиндрический блок диаметром 30 мм и высотой 17,5 мм, содержащий 94 мас. NaClO 3 , 6 мас. сульфида меди, после инициирования спиралью равномерно горит со скоростью 0,23 мм/с с температурой в зоне горения 520 о С. Количество выделившегося кислорода 274 л/кг. В таблице представлены результаты испытаний состава по изобретению. Из них следует, что при уменьшении количества сульфида меди состав не горит. При увеличении количества сульфида меди относительно заявленных границ состав горит с очень высокой скоростью (выше 1 мм/с), с большим количеством пыли (100 мг/л). При такой высокой скорости горения возникает опасность взрыва состава. При занижении или завышении содержания хлората натрия или горючего-катализатора-сульфида меди состав теряет работоспособность. Таким образом, изобретение позволяет получить высокий выход кислорода 231-274 л/кг при сравнительно невысокой температуре в зоне горения 520-580 о С. Полученный кислород не содержит таких вредных примесей, как Сl 2 , углеродные соединения и минимальное количество SO 2 не более 0,55 кг/м 3 .
