НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Библиотечка «За страницами учебника»

История свечи. Фарадей М. — 1937 г.

Школьная библиотека
Майкл Фарадей

История свечи

*** 1937 ***


DjVu


 

PEKЛAMA

Услада для слуха, пища для ума, радость для души. Надёжный запас в офф-лайне, который не помешает. Заказать 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD. Ознакомьтесь подробнее >>>>


      СОДЕРЖАНИЕ
     
      БЕСЕДА ПЕРВАЯ
      Свеча и ее приготовление. Пламя свечи, его происхождение, форма, блеск и подвижность
      БЕСЕДА ВТОРАЯ
      Почему так ярко пламя свечи? Воздух и его роль при горении. Уголь как продукт горения свечи 18
      БЕСЕДА ТРЕТЬЯ
      Продукты горения. Вода, образующаяся при горении. Свойства воды. Водород как составная часть воды 38
      БЕСЕДА ЧЕТВЕРТАЯ
      Разложение воды электричеством. Кислород. Роль кислорода при горении. Другая составная часть воды 44
      БЕСЕДА ПЯТАЯ
      Кислород как составная часть воздуха. Азот. Его свойства. Сила давления воздуха и его упругость. Прочие продукты горения свечи. Углекислота. Ее свойства 57
      БЕСЕДА ХЛЕСТАЛ
      Уголь, или углерод. Составные части углекислоты. Сходство между дыханием и горением свечи.
      Заключение 73

     

      СВЕЧА И ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЕ,
      ПЛАМЯ СВЕЧИ, ЕГО ПРОИСХОЖДЕНИЕ, ФОРМА, БЛЕСК И ПОДВИЖНОСТЬ
     
      На первый взгляд горение свечи кажется нам простым явлением. Однако, если внимательно и систематически его изучать, оказывается, что это (весьма сложный процесс и что вещество свечи при горении подвергается действию многих физических законов и последовательных химических превращений. Рассматривая эти превращения, мы попутно познакомимся со всеми основными химическими законами.
      Но, прежде чем начать мои беседы, я должен предупредить, что, хотя я и собираюсь исследовать предмет вполне основательно и научно, излагать его я буду самым простым, понятным языком, для того чтобы было вполне ясно все, что я буду рассказывать.
      Прежде всего я объясню, из чего состоит свеча. Вот здесь передо мной несколько кусков дерева, замечательного по легкости, с какой оно загорается, а вот еще кусочек особенного, странного вещества — его добывают нз торфяников Ирландии и называют «дерево-свечка». Это прекрасное твердое, плотное дерево, вполне годное для всяких изделий.
      В то же время оно до того легко воспламеняется, что всюду, где встречается это дерево, из него делают лучины и факелы. Они горят ярким, ровным светом, так самая лучшая свеча.
      Но в наших беседах мы займемся обыкновенными искусственными свечами. Прежде всего возьмем так называемые «маканые свечи». Их изготовляют, погружая в растопленное сало шнурки из бумажных ниток, подвешенные на палку. Эти шнурки служат фитилями. Когда фитили пропитаются, их вынимают и дают сапу застыть; потом опять макают и повторяют это до тех пор, пока вокруг шнурка не образуется толстый слой сала (рис. 1). Таким способом можно сделать свечи разной толщины. Вот у меня образчики. Вы видите здесь и большие свечи и маленькие. Такие маленькие маканые свечи в старину употреблялись шахтерами в каменноугольных шахтах. В то время думали, что чем меньше свеча, тем легче избежать страшных взрывов, происходящих от воспламенения рудничного газа. Поэтому прежде из предосторожности и бережливости употребляли самые маленькие свечи. Таких свечей выходило двадцать, тридцать, сорок и пятьдесят штук на фунт. Впоследствии их заменила знаменитая шахтерская лампочка Дэви и другие подобные изобретения (рис. 2)
      Вот у меня еще образчик, но менее любопытный — это свеча с корабля «Рояль-Джорджи» Она мпого лет пробыла на дне моря, подвергаясь действию соленой воды. Хотя эта свеча во многих местах разломана, она горит ровным пламенем, и сало сохранило все свойственные ему качества. Это доказывает, как долго может сохраняться такая свеча.
      Вот прекрасные образцы свечей и материалов для изготовления их, с которыми я хочу вас познакомить. Вот, во-первых, бычий жир, кажется, из России. Это так называемое «русское сало». Из него делают маканые свечи. Гей-Люссак2 нашел способ превращать этот материал в прекрасное вещество, называемое стеарином. Стеариновые свечи лучше сальных, потому что, как вам известно, они не пачкают рук. Упавшие с горящей стеариновой света застывшие капли можно растереть в сухой порошок. Для того чтобы сделать стеарин по способу, предложенному Гей-Люссаком, берут бычий жир и сначала кипятят его с негашеной известью; получается густая каша вроде мыла. Кашу растворяют серной кислотой, которая соединяется с известью и освобождает жир. Этот жир называется стеариновой-кислотой. Одновременно выделяется густая, как сироп, жидкость — глицерин. Стеариновая кислота и глицерин получаются смешанными в одну массу. • Чтобы разделить их, прессом выжимают из этой массы все маслянистые части. Остается совершенно чистый однородный продукт— стеарин. Его растапливают и приготовляют свечи.
      А вот свеча, сделанная из спермацета. Спермацет3 — это очищенный жир кашалота. Вот желтый воск, а вот очищенный. И тот и другой употребляются для выделки восковых свечей. А вот парафин и несколько свечей из него; этот парафин добыт из ирландских торфяников. Кроме того, у меня здесь есть еще один продукт, происхождением из Японии: род воска, также употребляемый для выделки свечей.
      А как вообще изготовляются свечи? Я уже говорил вам о так называемых маканых свечах.
      Теперь расскажу, как изготовляют литые свечи. Представьте себе свечку из вещества, которое можно отливать в формах. «Отливать?» — спросите вы и, пожалуй, решите, что если свечка так легко топится, то ее нетрудно отлить. И, вероятно, вы будете удивлены, узнав, сколько неожиданных препятствий приходится при этом побеждать на практике. Не всякую свечку можно отливать. Например, восковые бвечи нельзя получить этим путем. Воск, который горит так хорошо и так легко плавится, не’годен для отливки свечей. Поэтому возьмем стеарин — вещество, более пригодное для этой цели.
      Здесь у меня рама с отверстиями, в которых помещено несколько форм (рис. 4). Прежде всего вставим в форму фитиль. Возьмем А, В плетеный фитиль, который не
      дает нагара, и пропустим его до дна формы. В верхней части формы устроена маленькая пере-кладинка (рис. 4, В), которая натягивает фитиль и удерживает его в натянутом положении. Когда фитили установлены, формы наполняют растопленным стеарином. После того как стеарин в формах остынет, излишек его снимают и отрезают концы
      1 Парафин — белое воскообразное вещество, получаемое при перегонке нефти, особого сорта торфа и пр.
      фитилей. В формах остаются готовые свечи. Чтобы вынуть их, формы опрокидывают. Внизу свечи сделаны поуже, чем вверху, и поэтому легко выпадают из формы, тем более что объем их при охлаждении уменьшается. Таким способом отливают и стеариновые, и парафиновые, и спермацетовые свечи.
      Совершенно по-другому делают восковые свечи.
      К деревянной вешалке (рис. 5) привязывают горизонтальный, деревянный обруч; к нему прикрепляют ряд фитилей. Обруч вместе с фитилями вращается вокруг своей оси над сосудом, в котором топится воск. Пока он вращается, рабочий обливает фитили воском из" большой ложки.
      Когда воск на фитилях застынет, рабочий опять обливает их и проделывает это до тех пор, пока не получатся свечи нужной толщины. Тогда он снимает и выравнивает их, раскатывая на полированной каменной плите. Верхушке такой свечи придают форму конуса, а нижний конец обрезают. Хороший рабочий приобретает такой навык, что может делать свечи совершенно определенной величины: такие, которых на фунт пойдет ровно четыре, пять или шесть штук, — сколько угодно. Эти свечи называются обливанными свечами.
      Не задерживаясь больше на этом, скажем несколько слов о дорогих свечах. Взгляните, как великолепно раскрашены многие свечи, (взгляните на эти желтые, голубые, розовые, коричневые свечи—для окраски их употребляют краски всевозможных цветов. Вы видите также, что свечам придают разные формы. Вот хорошенькая витая колонка, а вот свечи, раскрашенные пестрыми цветами, так что, когда они горят, перед вами точно букет цветов, ярко оовещенный солнцем. Но не все то, что красиво, — полезно. Эти витые свечи, несмотря на красивую форму, горят хуже обыкновенных, потому что их форма красива, но нецелесообразна (рис. С).
      Приступим, однако, к самому главному — к изучению пламени свечи. Зажжем одну или две свечи и заставим их, таким образом, выполнять свое назначение. Вы знаете, какая разница между ’лампой и свечой? Лампа состоит из резервуара, наполненного горючим веществом, например маслом, в которое опущен фитиль из хлопчатой бумаги. Верхушку фитиля зажигают. Пламя, спускаясь но фитилю, встречает масло и притухает, продолжая гореть только в верхней части. Вам известно, что при этом горит не сам фитиль, а масло на нем.
      Вы меня, вероятно, спросите: каким образом масло, которое само не может гореть, достигает верхушки фитиля и там горит? Мы сейчас рассмотрим это явление; но прежде я спрошу вас: не кажется ли вам еще более удивительным горение свечи? Ведь свеча сделана из твердого вещества, каким же образом оно попадает на то место, где находится пламя? Если же это вещество превращается при горении в жидкость, то каким образом свеча сохраняет свою форму?
      Ведь у нее нет никакого резервуара. Вот что удивительно в свече!
      В нашей комнате чувствуется довольно сильное движение воздуха, которое при некоторых наших опытах будет помогать нам, а при других мешать. Сейчас я устрою Рис так, чтобы получить,пламя спокойное и ровное. Мы воспользуемся изобретением уличных торговцев, придумавших приспособление для того, чтобы получить-на ветру ровное пламя от свечей. Это изобретение заключается в том, что свечу вставляют в ламповое-стекло, в которое снизу . проходит воздух. Пламя за стеклом получается совершенно спокойное. Его легко изучать во всех подробностях, и я вам советую проделать это у себя дома. Итак, приступим к изучению-пламени.
      Прежде всего обратим внимание на то, что верхний конец свечи, непосредственно касающийся пламени, имеет форму красивой выемки, вроде чашки (рис. 7).
      Воздух, притекающий к свече, нагревается от теплоты пламени и стремится вверх. Получается постоянный поток воздуха вдоль свечи. Поэтому ее внешний слой сильно охлаждается, а середина чашки тает быстрее, чем ее края. Это происходит еще и потому, что на середину чашки сильнее действует теплота пламени, стремящегося по фитилю опуститься вниз.
      Пока воздух равномерно притекает к свече со всех . сторон, до тех пор края чашки остаются совершенно ровными и расплавленная масса, находящаяся в ней, имеет горизонтальную поверхность. Но если я устрою над пламенем ветерок слева или справа, в чашке сейчас же образуется пролом и растаявшая масса свечи потечет вниз, как до жолобу. Итак, мы видим, что правильная форма чашки сохраняется потому, что воздух равномерно охлаждает ее внешние края. Горючее вещество, но обладающее свойством образовывать такие чашки,
      не годится для выделки свечей. Исключение составляет «дерево-свечка»: оно похоже на губку, пропитанную горючим - материалом.
      Теперь вы, может быть, догадываетесь, отчего так плохо горят красивые витые свечи: они не имеют формы правильного цилиндра, их поверхность покрыта желобками, а эти желобки нарушают правильный приток воздуха.
      Давайте рассмотрим натек, образовавшийся на неправильно горящей свече (рис. 8а и 8б). Свеча продолжает гореть, а натек остается и образует столбик, параллельный фитилю. Так как он поднимается над краями чашечки, воздух лучше обдувает его, поэтому он сильнее охлаждается и меньше поддается действию тепла, «распространяемого пламенем.
      Таким образом, ошибки, допускаемые при изготовлении свечей, как и в других отраслях человеческой деятельности, расширяют наши знания. Мы никогда не получили бы этих знаний, если бы не сделали ни одного промаха. Ошибки помогают нам изучать природу вещей, и я надеюсь, что вы, встретив какое-нибудь непонятное с первого взгляда явление, спросите себя: «В чем причина этого явления? Отчего это так происходит?» И вы всегда найдете ответ, если настойчиво будете искать его.
      Теперь нам все-таки нужно узнать, каким же образом расплавленное вещество свечи выходит из чашки и поднимается к тому месту фитиля, где происходит горение. Вы видите, что пламя опускается по фитилю, оно останавливается на одном месте, на некотором расстоянии от расплавленного горючего вещества, и не захватывает краев чашки. Трудно придумать более совершенное взаимодействие частей горящей свечи, которые как будто помогают друг другу. Свеча вся состоит из горючего вещества, но она никогда не загорается вся сразу — ведь это удивительно, если принять во внимание могущество пламени и быстроту, с какой, при других условиях, оно уничтожило бы это горючее вещество!
      Чтобы понять это удивительное явление, разберемся в нем поподробнее. Выясним сначала, каким образом пламя питается горючим материалом. Вопрос этот приводит нас к одному из замечательных физических явлении — к капиллярному, или волосному, притяжению Благодаря капиллярности вещество, поддерживающее пламя, поднимается по фитилю к тому месту, где происходит горение, и попадает в самую середину пламени.
      Чтобы вы лучше поняли явление капиллярности, я приведу несколько примеров, и вы увидите, так два вещества, не способные растворяться друг в друге, притягиваются одно к другому. Чтобы вымыть руки, вы льете на них воду, и руки делаются мокрыми. Это происходит вследствие того самого капиллярного притяжения, о котором я говорю. Мало того: если руки очень чисты (а это редко бывает, так как они легко загрязняются), то стоит опустить палец в воду, и вода поднимется по пальцу выше уровня воды в сосуде.
      Возьмем другой пример. На тарелке (рис. 9) лежит пористое вещество — столбик соли; нальем в тарелку... только не воду, как вы, быть может, подумали, а раствор соли, до такой степени насыщенный, что он не способен больше поглощать ее; поэтому явление, которое сейчас произойдет, нельзя объяснить растворением соли. Чтобы заметнее было движение жидкости, я окрасил ее в синий цвет. Я лью ее на тарелку. Видите, мало-помалу жидкость поднимается по соляному столбику все выше и выше; если столбик не обвалится, то она может подняться до самой вершины. Представим себе, что тарелка — это свечка, столбик соли — фитиль, а соляной раствор — растопленный воск.
      Если бы эта синяя жидкость могла гореть н если бы мы положили на вершину столбика настоящий фитиль, то можно было бы зажечь эту жидкость. Это явление весьма любопытно.
      Точно так же, как полотенце, которым мы вытираем руки, впитывает в себя влагу с нашей кожи, так фитиль свечи впитывает в себя растопленный воск, стеарин и тому подобные вещества, которые при этом поднимаются вверх и достигают пламени.
      Если случайно, вытерев руки, мы бросим полотенце так, что один конец его очутится в тазу с водой (рис. 10), то очень скоро заметим, что ьода по другому концу перешла на пол и образовала лужу.
      Вот другой пример того же явления. Возьмем кусок тростника. Внутри тростника очень много тончайших продольных канальцев. Поставив этот кусок тростника, на тарелку, наполненную бензолом, мы увидим, что бензол будет подниматься по тростнику до самого верха, как та синяя жидкость, которая поднималась у нас по столбику соли. Стенки тростника покрыты плотной, непроницаемой оболочкой, поэтому жидкость не может .вытечь наружу. Вот бензол поднялся. Я зажгу его и таким образом обращу тростниковую палочку в свечку. Бензол поднялся по тростнику вследствие капиллярности; точно так же поднимается по фитилю расплавленное вещество свечки и сгорает в пламени.
      У нас остался неразрешенным второй, очень важный вопрос, а именно: почему пламя не сбегает вниз вдоль всего фитиля? Оказывается, что, когда пламя касается растопленного жидкого вещества, оно гаснет. В этом очень просто убедиться. Стоит только перевернуть свечу так, чтобы горючее вещество стекло по фитилю, — тогда пламя не успеет настолько сильно нагреть растоп- ленное вещество,, как бывает в том случае, когда оно поднимается к пламени постепенно, небольшими частицами, уже достаточно нагретыми, и пламя гаснет.
      Почему же жидкое горючее вещество не гасит пламени нормально, горящей свечи? Чтобы понять это, нам придется обратить внимание на другое очень интересное явление — на газообразное состояние горючего вещества. Чтобы объяснить вам это, я сделаю очень простой опыт. Вам, конечно, знаком запах, распространяемый •потушенной свечой, и вы знаете, что он очень неприятен. Когда вы тушите свечу, вы замечаете, что от нее поднимается маленькое облачко дыма, но это не дым, а пар,и этот пар — не что иное, как видоизменившееся твердое вещество свечи. Я осторожно потушу свечу. Для этого стоит только некоторое время подышать на нее; от фитиля пойдет пар. Если я при этом поднесу к фитилю зажженную спичку (рис. И, слева), вы увидите, как пламя горящей спички по струе пара передастся фитилю (рис. 11, справа). Но это надо проделать так быстро, чтобы струя пара не успела остыть, иначе пар снова превратится или в жидкость, или в твердое тело, или же совершенно улетучится.
      Теперь постараемся рассмотреть строение пламени. Пам очень важно получить понятие о превращении, какому подвергается вещество свечи в той части пламени, где оно сияет особенно ярко. Мы знаем, как блестят золото и серебро, как сверкают рубины и алмазы;
      но ничто не сравнится с эттг удивительным блеском. Какой бриллиант можно сравнить по блеску с пламенем? Ведь бриллиант сверкает только отраженным светом, а пламя сияет и в темноте. Блеск алмаза гаснет, если его не освещает луч света. А свеча светит сама по себе для тех, кто собрал воедино ее составные части. Рассмотрим строение пламени в том виде, в каком оно представляется нам за I стеклом, предохраняющим пламя от движения воздуха. Оно горит ровно и имеет, в общем, форму, изображенную на нашем рисунке; но обыкновенно вид пламени меняется вследствие движения воздуха и в зависимости от величины свечи. У нас опо имеет вид блестящего продолговатого конуса, который вверху ярче, чем внизу; в середине, ближе к фитилю, можно заметить более темную часть пламени. Происходит это оттого, что здесь сгорание вещества свечи не такое полное, как в верхней части.
      У меня имеется рисунок, сделанный несколько лет назад ученым Гукером. На рисунке Гукера (рис. 12) над фитилем поднимается пламя; его окружает слой вещества, не видимого в обычных условиях. Ученый изобразил здесь слой окружающего воздуха, необходимого для образования пламени и всегда находящегося вблизи него. Тут лее он изобразил поток воздуха, поднимающего пламя кверху; пламя, которое вы видите, поднято этим течением воздуха на значительную высоту. В этом можно рис.
      убедиться, поставив горящую свечу между солнцем и листом бумаги так, чтобы на бумаге получилась тень от пламени свечи. Не странно ли, что пламя, обладающее достаточной силой света, чтобы образовать тень от всяких других предметов, само тоже дает тень? При этом ясно видно, что вокруг тени пламени свечи есть нечто, не входящее в его состав, но поднимающееся рядом с ним и заставляющее и era подниматься вверх.
      Так как у нас теперь солнца нет, то я постараюсь заменить его другим источником света. Возьмем большую лампу и получим сильный свет, который заменит для нашей цели свет солнца. Поставив свечку между лампой и экраном, получим, таким образом, тень от пламени свечи. На рис. 13 вы видите тень и от свечки и от-пламени; тут вы видите темную часть пламени, как она изображена на рисунке Гукера, и часть более светлую. Обратите внимание, что та часть, которая на, тени кажется самой темной, в действительности самая светлая, и наоборот. Вы видите на экране и тень потока, нагретого воздуха, который приподнимает пламя кверхуv питает его и вместе с тем охлаждает края чашки.
      1 Другой опыт покажет вам, как пламя в зависимости от движения воздуха поднимается или опускается. Этот опыт я вам покажу не на пламени свечи, а на другом пламени. При этом я хочу вам показать действие на. пламя не восходящего тока воздуха, а нисходящего, то есть такого, который опускал бы, а не поднимал пламя. Это легко сделать при помощи вот этого маленького прибора (рис. 14). Пламя в данном случае, как я уже сказал вам, получается не от свечи, а от горения спир-
      та, который не дает дьтма. Это пламя светит слабым светом, и, чтобы легче было следить за ним, я его окрашу каким-нибудь веществом, иначе оно было бы едва заметно1. Я зажигаю спирт, и мы получаем пламя, которое, находясь в обыкновенных условиях, поднимается кверху вследствие восходящего тока воздуха, поддерживающего горение; но вот я дую сверху на пламя, изменяю направление тока воздуха и заставляю его •опускаться в эту маленькую трубку (рис. 15). Перед окончанием нашей беседы я покажу вам лампочку, где пламя будет подниматься вверх, а дым опускаться, или, наоборот, пламя будет опускаться, а дым подниматься. Вы видите, что, изменяя направление тока воздуха, мы можем менять форму и направление пламени.
      Мы видели разные виды пламени, которые отличаются друг от друга по форме. Но если мы пожелаем основательнее изучить строение пламени, то должны •будем сделать пламя до некоторой степени неподвижным.
      Изучая достаточно длинное пламя, мы заметим, что оно не может сохранять постоянную, правильную форму и будет сильно ветвиться. Чтобы наглядно показать это лвление, я возьму вместо свечи новое горючее вещество. Вот у меня здесь большой ком ваты; намочим его спиртом, "зажжем и посмотрим, чем его пламя будет отличаться от пламени свечи. Разница в самом деле получается очень большая: полученное пламя гораздо сильнее, красивее и ярче пламени свечи. Видите: красивые огненные языки пламени поднимаются кверху. Общее направление пламени то же, но здесь выделяются еще эти языки, которых нет в пламени свечи. Откуда же они берутся? Я объясню вам это, и если вы хорошенько разберетесь в этом явлении, то вам легко будет следить за моим дальнейшим изложением. Многие из вас, вероятно, знакомы с одной известной английской игрой; эта игра
      состоит в том, что зажигают в темной комнате чашку со спиртом и изюмом и наблюдают, чтб при этом происходит. Пусть эта игра поможет нам уяснить строение пламени. Вот у меня здесь чашка; чтобы опыт хорошо удался, следует нагреть предварительно чашку, а также изюм.
      В свече мы наблюдали «чашку» с расплавленным веществом свечи; здесь мы имеем "чашку со спиртом, а изюминки играют роль фитилей. Я бросаю их в чашку, зажигаю спирт, и вы сразу видите красивые огненные языки, о которых я вам говорил (рис. 16). Их образует воздух, проходящий над краем чашки. Каким образом? Да очень просто. При сильном притоке воздуха и неравномерном горении пламя не может образовать цельную ровную струю. Воздух при этом притекает так неравномерно, что образует эти маленькие языки, которые при равномерном притоке воздуха слились бы и составили ровное пламя; здесь у нас как бы множество отдельных свечей. Но не думайте, что отдельные языки сливаются в один. Это пламя состоит из множества отдельных языков, следующих друг за другом так быстро, что мы не можем заметить каждый в отдельности, а схватываем их общий вид.
      Очень жаль, что сегодня мы не пошли дальше детской игры. Это послужит мне уроком — впредь строже придерживаться темы и не отвлекаться в сторону.
     
      ПОЧЕМУ ТАК ЯРКО ПЛАМЯ СВЕЧИ ВОЗДУХ И ЕГО РОЛЬ ПРИ ГОРЕНИИ. УГОЛЬ КАК ПРОДУКТ ГОРЕНИЯ СВЕЧИ
      В прошлой беседе мы занимались изучением общих свойств расплавленных частей свечи и говорили о том, каким образом эти части свечи достигают того места, где совершается горение. Вы видели, что правильно горящая свеча, защищенная от случайных движений воздуха, дает довольно правильное пламя, приблизительно такой формы, какую я показал вам на рис. 7.
      Сегодня мы займемся опытами, которые помогут нам узнать, что происходит в пламени свечи и отчего это происходит.
      Мы постараемся дать себе отчет в том, чтб же делается со свечкой. Мы знаем, что горящая свеча постепенно псчезает, не оставляя в подсвечнике никаких следов. Ведь это, если разобраться, тоже очень интересное явление. Для опытов я приготовил несколько приборов, с которыми вы сейчас познакомитесь.
      Вот горящая свеча (рис. 17); я ввожу конец стеклянной трубки в середину пламени, в ту часть его, которая на рисунке Гукера изображена темной и которую легко заметить в пламени всякой правильно горящей свечи. Начнем с изучения этой части пламени.
      Итак, я ввожу в темную часть пламени один конец изогнутой трубочки. Вы видите: от пламени отделяется что-то вроде дыма и выходит из другого конца трубки. Если другой конец нашей трубки мы опустим в бутыль, то увидим, что вещество, выделенное темной частью пламени, мало-помалу опускается в бутыль и падает на дно в виде твердых частиц.
      Если мы соберем и исследуем эти твердые частицы, окажется, что это вещество — не что иное, как воск, обращенный сначала в жидкость, затем в пар и, наконец, снова в твердое тело.
      Я соберу большое количество этого пара, и тогда мы сможем лучше изучить его составные части.
      Мой помощник устроит нам источник тепла. Здесь в бутыли лежит воск, я нагреваю его. Я думаю, бутыль уже достаточно нагрелась. Вы видите: воск сделался жидким, и от него идет дымок. Нагреем бутыль посильнее и получим побольше пара, чтобы его можно было зажечь. Зтот пар совершенно сходен с тем, который выделяется из середины пламени. Сейчас воск в нашей бутыли находится в том же состоянии, что и нагретый воск вокруг фитиля горящей свечи. Чтобы убедиться в этом, попробуем его зажечь. Посмотрите, как он красиво горит!
      Теперь я опять введу конец трубки в пламя, и я уверен, что при некотором старании мне удастся отвести пар из середины пламени свечи и на другом конце грубки зажечь его (рис. 18). Восковой пар, полученный в бутыли, и пар, отведенный из темной части пламени свечи, горят совершенно одинаково. Не правда ли, это славный опыт? Вы, .наверное, часто слышали о газопроводе; теперь вы увидели нечто вроде «свечепровода». Итак, мы искусственно получили первое превращение, которое происходит с воском горящей свечи. Мы должны хорошенько его усвоить, если хотим изучить все превращения, которым подвергается сгорающий воск.
      Наблюдая пламя свечи, мы наблюдаем два явления: сначала образование, потом горение пара; оба эти явления происходят в разных частях пламени.
      Верхняя часть пламени, та, в которой уже закончилось горение, не дает пара. Если я подниму трубку и помещу ее в пламени повыше, то из нее будет выходить вещество, не способное гореть, потому что оно уже сгорело. Как это произошло? Очень просто: горючий пар находится в середине пламени, у самого фитиля; пламя окружено воздухом, без которого, как мы скоро узнаем, горение вообще невозможно; между паром и воздухом происходит сильное химическое взаимодействие: воздух и пар действуют друг на друга так сильно, что пар уничтожается в тот самый момент, когда появляется огонь.
      Если мы захотим найти самое горячее место в пламени, то мы убедимся, как замечательно все здесь расположено. Если я буду держать над пламенем лист бумаги, то, как вы думаете, где окажется самое горячее место пламени? Вы увидите, что не в центре, а на поверхности пламени, в том самом месте, где, как я вам сказал, происходит химическое взаимодействие горючего пара и “воздуха. Хотя мы не сможем провести этот опыт вполне безукоризненно, но все же мы получим на бумаге фигуру, похожую на кольцо, если только при этом опыт* не будет сильного колебания воздуха (рис 19). Этот опыт вы легко можете повторить сами. Возьмите полоску бумаги,постарайтесь, чтобы в комнате не было сильного движения воздуха, поместите бумагу над центром пламени (во время опыта не следует разговаривать), и вы увидите, как она прогорит. В том месте, где придется середина пламени,
      бумага или останется совершенно нетронутой, или только чуть-чуть подгорит.
      Когда вы несколько раз повторите этот опыт, вы научитесь производить его очень ловко, и вам легко будет определить самое горячее место пламени; при этом вы еще раз убедитесь, что оно находится именно там, где воздух встречается с горючим веществом.
      Разобранное нами явление чрезвычайно важно для наших дальнейших опытов. Воздух для горения безусловно необходим, и притом воздух чистый, на что я обращаю ваше особенное внимание. Возьмем стеклянный колпак, наполненный воздухом, и покроем им свечу (рис. 20). Сначала она горит совершенно правильно, но вскоре наступает какая-то перемена. Посмотрите: пламя удлиняется, тускнеет и, наконец, совершенно гаснет. Почему оно гаснет? Конечно, не от недостатка воздуха— ведь под колпаком его не стало меньше от горения свечи, — но потому, что состав воздуха настолько изменился, что уже не годен для горения свечи.
      Все эти факты имеют большое значение, и на них нужно обратить особенное внимание: при более подробном изучении эти опыты могут привести к чрезвычайно интересным выводам. Для примера возьмем аргандову лампу с кольцевым фитилем. Тщательно закрыв отверстия, проводящие воздух внутрь пламени, я как бы обращу ее в свечу, в которой воздух не имеет доступа в середину пламени. Вы тут видите фитиль; по нему поднимается масло. Оно горит нехорошо, потому что я лишил пламя воздуха: я преградил приток воздуха к внутренней части пламени, и горение вследствие этого происходит несовершенно. Так как фитиль в лампе очень велик, то воздуха, притекающего снаружи, нехва-гает для горения. Но, воспользовавшись остроумным изобретением Арганда, я открою воздуху доступ в середину пламени, и вы увидите, что оно будет гореть гораздо лучше. Если я опять закрою доступ воздуху, пламя снова начнет коптить.
      Отчего это происходит? Чтобы дать правильный ответ на этот вопрос, нам нужно разобрать несколько очень интересных явлений. Мы уже видели полное сгорание свечи и потухание свечи от недостатка воздуха, а теперь мы видим несовершенное горение. Это явление особенно интересно, и я хотел бы, чтобы вы его хорошенько поняли. Чтобы сделать опыт нагляднее, мы произведем его в большем масштабе. Возьмем очень большой фитиль — ком ваты, пропитанный скипидаром, — и зажжем его. Это вполне может заменить свечу. Когда у нас очень большой фитиль, мы должны усилить приток воздуха, иначе сгорание будет неполное. Тут, как вы видите, у нас поднимается целое облако копоти — черных хлопьев, которые указывают именно на происходящее здесь неполное сгорание, получившееся от недостатка воздуха.
      Когда я показывал вам след, оставленный кольцом пламени на одной стороне бумаги, то на другой стороне я мог бы вам показать копоть, что доказывает, что и свеча, сгорая, тоже отделяет копоть, то есть, как вы узнаете, уголь.
      Прежде чем перейти к дальнейшему изложению, я должен рассказать вам еще об одном явлении. Мы видели, что при горении свечи образуется пламя. Посмотрим теперь, всегда ли пламя сопровождает горение или же возможно горение без пламени. Оказывается, что горение без пламени бывает. Это очень важно установить.
      Возьмем немного пороха. Вы знаете, что порох при
      сгорании дает пламя. Он содержит уголь и другие вещества, которые при химическом соединении вспыхивают. Затем возьмем железные опилки или порошок железа. Я хочу сжечь их вместе с порохом и для этого смешиваю их в маленькой ступке. (Но, прежде чем начать опыт, я попрошу вас обещать мне не повторять его, чтобы не наделать беды, потому что без тщательных предосторожностей опыт этот чрезвычайно опасен.)
      Итак, полояшм немного пороха в маленький деревянный сосуд и прибавим к нему железных опилок. Смесь готова. Когда я зажгу ее, следите повнимательнее, и вы увидите разницу между горением с пламенем и без пламени. Порох будет гореть с пламенем, а опилки взлетят на воздух и сгорят без пламени. Смотрите: порох вспыхнул пламенем и раскалил опилки, которые сгорели без пламени.
      Следовательно, вы видели два вида горения. И вот что очень важно: возьмем ли мы масло, газ или свечу, мы увидим, что пламя их обладает различной яркостью, а зависит это от того, что каждое вещество сгорает по-своему.
      Вот, например, порошок, чрезвычайно легко воспламеняющийся и состоящий из массы отдельных зернышек. Он называется плауном, или ликоподием. Каждое зернышко его может давать пламя и пар; но, глядя на горение порошка, вы можете подумать, что перед вами одно цельное пламя. Я зажгу порошок, и вы увидите пламя, повидимому, представляющее одну нераздельную массу. Но потрескивание, которое слышится при горении, доказывает, что это пламя не равномерное и не непрерывное. Порошок этот употребляют в театрах, когда нужно устроить на сцене «молнию». Этот вид горения не похож на горение железных опилок, к которым мы потом вернемся.
      Давайте рассмотрим теперь ту часть пламени свечи, которая кажется нам наиболее яркой. Оказывается, что как раз в этой части пламени мы можем получить те черные частички, которые уже раньше на наших глазах выделялись из пламени и которые я извлеку теперь новым способом. Я беру свечку, очищаю ее от натека, образовавшегося от неправильного притока воздуха, и погружаю конец стеклянной трубки в самую блестящую часть пламени; я это проделаю так же, как и в первом случае, но помешу трубку несколько выше (рис. 21), и вы увидите, что при этом получится: вместо белого пара, который образовывался в прошлом опыте, из трубки выходит черный дым. Вот взгляните: он черный, как чернила. На прежний пар он вовсе не похож, и если мы поднесем к нему свечу, то он не только не загорится, но, наоборот, потушит свечу.
      Это черное вещество как раз и есть дым, или копоть свечи. Что же представляет собой эта копоть? Это уголь. Спрашивается: как же этот уголь может образоваться из вещества свечи? Ответ может быть только один: очевидно, он уже раньше находился в составе свечи, потому что иначе мы не могли бы его получить.
      Я прошу вас теперь особенно внимательно следить за мной. Вы, наверное, очень поразитесь, когда услышите от меня, что яркость и красота пламени зависят именно от этих черных частиц копоти и что они-то и горят так же ярко в пламени свечи, как железные опилки горели у нас в пламени пороха.
      Вот у меня кусок железной сетки, не пропускаю щей пламени; если я буду держать ее над блестящей частью пламени, то мы увидим, что она придавит пламя и над ней поднимется только струйка дыма (рис. 22).
      Теперь я хочу обратить ваше внимание на то, что, когда какое-нибудь вещество горит, как опилки в пламени пороха, не превращаясь в пар (все равно, будет лп оно переходить в жидкое состояние или останется твердым), оно дает чрезвычайно сильный свет. Чтобы объяснить вам это, я возьму два-три примера, не имеющих ничего общего со свечой. Но все, что я скажу вам. будет равно относиться ко всяким веществам, как горючим, так и негорючим.
      Итак, мы хотим убедиться, что все вещества, которые-при сильном нагревании остаются в твердом или жидком состоянии, очень ярко светятся и что пламя горит ярким светом именно благодаря находящимся в нем твердым частицам.
      Возьмем для примера проволоку из платины, которая1 при накаливании не плавится. Я нагрею ее в пламени, и смотрите, как она начнет светиться. Я уменьшу пламя, чтобы оно давало очень мало света, и вы увидите, что-платиновая проволока блестит гораздо ярче самого пламени, хотя получает очень мало тепла. Я до сих пор брал пламя, содержащее уголь; теперь возьмем другое, где его нет. В этом сосуде мы имеем вещество, не содержащее твердых частиц. Я потому именно и взял это вещество, что оно дает нам пламя, горящее без образования твердых частиц. Я введу в это пламя твердое вещество, и вы увидите, что пламя это очень горячее, так как оно сильно накалит твердый предмет, который я помещу в него.
      Это вещество — газ, называемый водородом (о нем мы еще поговорим подробнее),—-я провожу по одной трубке. По другой трубке у меня идет,, другой газ, называемый кислородом. При соединепии обоих этих газов получается горючая смесь, которая дает гораздо больше тепла,, чем горящая свеча, но пламя этой смеси дает очень слабый свет. Стоит, однако, поместить в это пламя твердое-вещество, как мы получим очень яркий свет. Вот вы увидите, что произойдет, если я введу туда кусок извести. Известь не горит, не плавится и не испаряется, при накаливании она остается твердой. Видите, какой яркий свет получился от этого. Он может поспорить в яркости с электрическим светом и почти не уступает солнечному. Свет этот называется друммондовым.
      Теперь введем в пламя водорода кусок древесного угля. Смотрите: он горит и светит совершенно так, как в пламени свечи. Отсюда мы можем сделать вывод, что тепло, выделяемое пламенем свечи, разлагает пары воска и освобождает из них частицы угля; эти частицы, нагретые и раскаленные, поднимаются вверх, горят так же ярко, как кусок древесного утля, и уходят в воздух, но уже не в виде угля: они растворяются в атмосфере, превратившись предварительно в невидимое вещество, о котором мы будем говорить впоследствии.
      Не правда ли, чрезвычайно интересно разобраться в явлении, при котором черный уголь делается источником яркого света? Вы уж заметили, что сущность явления заключается в том, что всякое ярко светящее пламя содержит твердые частицы. Значит, мы можем сказать, что все вещества, в пламени которых содержатся твердые частицы, дают яркий свет, независимо от того, когда эти твердые частицы выделяются: во время ли горения, как бывает при горении свечи, или вслед за ним, как мы это видели при опыте с порохом и железными опилками.
      Для полного уяснения вопроса сделаем еще несколько опытов. Возьмем кусок фосфора, который горит ярким пламенем. Из этого мы можем сделать заключение, что фосфор выделяет твердые частицы или в момент воспламенения, или вслед за ним. Проверим это: я зажигаю фосфор и накрываю колоколом (рис. 23), чтобы ни одна частичка не могла улетучиться. Мы видим под колоколом дым. Из чего он состоит? Оказывается, дым этот состоит из твердых частиц, образовавшихся при горении фосфора. Теперь возьмем два других вещества: бертолетову соль и сернистую сурьму. Я перемешаю их и зажгу смесь разными способами. Чтобы показать вам пример химической реакции, я капну на смесь серной кислотой, и смесь тотчас же вспыхнет. Теперь смотрите и судите сами: что тут горит — твердые частицы или газы? Па основании всего сказанного выше вы, конечно, выведете правильное заключение, что в данном случае яркое пламя указывает на присутствие в нем твердых частиц. Если бы их не было, не было бы и яркого пламени.
      У моего помощника в печи стоит сильно нагретый тигель. Я положу туда цинковых опилок, и они вспыхнут, как порох. Я показываю вам этот опыт, потому что вам легко будет повторить его дома. Обратите внимание, чтб происходит при сгорании цинка. Он горит не хуже свечи. Но откуда берется при этом дым? Что это за маленькие пушистые хлопья, напоминающие шерсть? В тигле также осталось немного этого пушистого вещества, которое в старину называли «философской! шерстью».
      Теперь я возьму кусок этого самого цинка и сделаю более простой опыт, но, как увидите, результат получится одинаковый. Вот цинк, я зажгу его на водородном пламени. Видите: он загорается, горит; а вот и белое вещество — продукт его сгорания. Вы и тут замечаете, что если я вместо свечи беру водородное пламя и в нем сжигаю цинк, то этот цинк превращается в белое вещество, которое светится, пока оно накалено. Если мы это белое вещество опять введем в водородное пламя, то оно снова накалится и снова будет светиться.
      Теперь я вернусь к пламени, содержащему частицы угля, и постараюсь выделить их. Я беру бензол, который при горении дает много копоти. С помощью трубки я эти частицы копоти, выделяющиеся в пламени бензола, проведу в пламя водорода, и вы увидите, что они загорятся и сделаются блестящими, потому что мы нагрели их вторично. Вот они воспламеняются и горят ярким светом. Вы легко можете увидеть эти частицы, если поместите позади пламени лист бумаги. Проникая в водородное пламя, эти частицы загораются и, загоревшись, испускают сильный свет.
      Пламя светильного газа обязано своим светом выделяющимся во время горения частицам угля, которые находятся в нем так же, как и в пламени свечи. Но это явление легко изменить. Вот, например, струя светильного газа. Если я введу в его пламя столько воздуха, что весь газ сгорит прежде, чем успеют выделиться частицы твердого угля, то мы не получим света. Чтобы проделать это, мне стоит только накрыть эту струю газа колпачком из металлической сетки и зажечь газ над колпачком: мы увидим, что он горит тусклым, несветящим пламенем. Это происходит оттого, что к газу примешано много воздуха. Если я приподниму колпачок, вы увидите, что под ним нет горения. Газ содержит достаточно угля, но так как он до горения смешивается с большим количеством воздуха, то и горит гог лубым, бледным пламенем. И если дуть на блестящее яркое пламя газа с такой силой, чтобы весь уголь сгорал прежде, чем успеет накалиться, получится голубое пламя.
      Вое опыты, проделанные нами до сих пор, убеждают нао в том, что при горении свечи образуются разные новые продукты, что часть их можно рассматривать как уголь и что уголь, сгорая, в свою очередь дает новый продукт. Изучением его мы теперь займемся.
      Мы уже заметили, что от зажженной свечи идет восходящий ток нагретого воздуха. Чтобы дать вам понятие о количестве вещества, которое таким образом поднимается вверх, я постараюсь собрать часть этих продуктов горения. Для этой цели я запасся маленьким пузырем и теперь воспользуюсь им, чтобы собрать и исследовать продукты сгорания, составляющие предмет нашего изучения. Я возьму самое удобное для нас пламя. Вот тарелка, которая будет играть роль чашечки свечи, спирт послужит нам горючим веществом; на тарелку я поставлю трубу, чтобы продукты, отделяющиеся при горении, не рассеивались во все стороны. Мой помощник зажжет спирт, и мы при помощи трубы будем собирать в пузырь продукты сгорания спирта (рис. 24). Вещество, получаемое у верхнего конца трубы, совершенно схоже с тем, что мы получаем при горении свечи; теперь я буду держать над ним пузырь, не позволяя ему, однако, улетать, — это не входит в мои планы, — и вы получите возможность судить о продуктах сгорания свечи или спирта — в данном случае это все равно. Вы видите, что шар надувается и стремится коснуться газовых рожков, горящих на потолке. Сделаем теперь другой опыт: поставим над свечой стеклянную трубку и пропустим через эту трубку все продукты горения свечи. Вы увидите, что трубка скоро начнет тускнеть.
      Теперь возьмем другую свечу и накроем ее стеклянным коло-колом; по ту сторону колокола я ставлю еще свечу, чтобы вы могли лучше видеть, что произойдет внутри колокола. Вы видите, что стенки колокола как бы покрываются туманом и пламя постепенно горит слабее и слабее. Это тоже зависит от продуктов сгорания: они уменьшают яркость пламени, и от них тускнеют стенки колокола. Придя домой, возьмите ложку, которая лежала перед этим на холоду, и подержите ее над свечкой, но так, чтобы она не закоптилась; вы увидите, что она потускнеет, как этот колокол. Опыт выйдет еще лучше, если вы можете вместо ложки употребить серебряное блюдо. Теперь, чтобы заставить вас подумать обо всем этом, так как это составит предмет нашей следующей беседы, я скажу вам, что потускнение, которое вы наблюдали, происходит от воды.
      В следующий раз я покажу вам, что мы легко можем эту воду, находящуюся в газообразном состоянии, снова превратить в жидкость.
      KOHEЦ ГЛАВЫ И ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru