1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Установка для накачивания шарика водородом

Установка для накачивания шарика водородом

Как известно, водород значительно легче воздуха, поэтому, если наполнить водородом воздушный шарик, он полетит. С другой стороны, водород очень легко воспламеняется. Эти два свойства водорода можно использовать для эффектного опыта.

Сначала наполним воздушный шарик водородом. Для получения водорода мы использовали реакцию алюминия и щелочи. Нам понадобятся: колба на 0.5 л, пробка с газоотводной трубкой, пробирка, 15-20 г щелочи (едкого натра или едкого кали), грамм 10 кусочков алюминия и, конечно же, воздушный шарик.

Поместите щелочь и алюминий в колбу, налейте в нее 150-200 мл воды и закройте колбу пробкой с газоотводной трубкой. Накройте газоотводную трубку пробиркой. Подождите несколько минут, пока водород вытеснит из колбы воздух, после чего проведите пробу на чистоту.

Возьмите пробирку и, не переворачивая, поднесите ее к пламени. Если водород сгорит спокойно или с легким хлопком, значит, в колбе не осталось (или почти не осталось) воздуха, если будет слышен сильный хлопок или резкий свист — это означает, что в колбе еще остался воздух. В последнем случае снова накройте пробиркой газоотводную трубку и через некоторое время повторите испытание. Тем временем надуйте шарик воздухом, потом сдуйте. Эту процедуру повторяют 3-4 раза для того, чтобы стенки шарика стали более мягкими.

Если водород в колбе чистый, привяжите к газоотводной трубке шарик. Для этого можно воспользоваться нитками. Следите, чтобы соединение было плотным и не пропускало газ.

Важно, чтобы реакция щелочи и алюминия не протекала слишком бурно, иначе в шарик попадет много водяного пара и брызг раствора, он станет тяжелым и не сможет летать. Поэтому в колбу со щелочью нужно добавить достаточное количество воды. Имейте в виду, что в ходе реакции идет самопроизвольный разогрев, и скорость взаимодействия может со временем сильно увеличиться.

Чтобы замедлить реакцию, колбу поливают холодной водой, чтобы ускорить — ставят в кипяток.

В нашем случае шарик заполнился примерно за 40 мин. Теперь остается только хорошо перевязать шарик ниткой и осторожно снять его с газоотводной трубки (если последнее затруднительно, нижний край шарика можно отрезать). Шарик сразу же полетит, поэтому не забудьте придержать край нитки (иначе придется ловить шарик под потолком). Удобно привязать шарик к катушке ниток — если его отпустить, шарик будет разматывать катушку и подниматься, пока не достигнет потолка. Потом с помощью нитки шарик можно подтянуть вниз, а потом снова дать ему взлететь. Особенно эффектно этот эксперимент выглядит в высокой аудитории. Если вы отпустите шарик с водородом на улице и перережете нитку — он быстро поднимется вверх и скоро скроется из вида.


Наполним шарик водородом
How to Fill a Balloon with Hydrogen

Установка для накачивания шарика водородом

Водород – это необычайно легкий газ – он в 14 раз легче воздуха и в два раза легче гелия. Если надуть им резиновый шарик, он взлетит ввысь. Это свойство водорода использовали раньше для наполнения воздушных шаров и дирижаблей.

Сегодня мы будем получать водород химическим способом из легкодоступных материалов и заставим шарик летать.

Мы изучили несколько способов получения водорода при помощи химической реакции. При выборе мы исходили из наличия доступных реактивов и безопасности. И самый простой способ получить водород в домашних условиях – это реакция алюминия, медного купороса и пищевой соли в воде (Al+CuSO4+NaCl+H2O).

Читать еще:  Станок для изгибания стальных профилей

Для эксперимента нам понадобилось следующее оборудование: бутылка пластиковая 1л, капельница (продается в любой аптеке за копейки), медный купорос (в хоз-товарах в отделе удобрения для растений), пищевая соль, алюминиевая пищевая фольга (или алюминиевая проволока), надувной шарик.

В пробке от пластиковой бутылки нагретым на плите гвоздем проделываем отверстие. В это отверстие вставляем пластиковый соединитель от капельницы и приклеиваем (мы использовали супер-клей). Затем на этот соединитель надеваем трубку капельницы. Толстый конец капельницы обрезаем, как показано на рисунке. На него мы надеваем резиновый шарик.

В литровую пластиковую бутылку насыпали равное количество медного купороса и пищевой соли (по 100г, соли можно больше).

Затем залили водой (примерно 700 мл) и взболтали до полного растворения.

Раствор окрасился в ярко зеленый цвет.

Далее необходимо заготовить алюминиевые комочки из пищевой фольги (такие по размеру, чтобы легко и быстро проходили в горлышко бутылки) . Если есть алюминиевая проволока, используйте ее (метра два алюминиевой проволоки сложите зигзагом, чтобы получился пучок легко пролезающий в бутылку). Мы использовали и то ,и другое.

Бутылку с раствором медного купороса и соли нужно поставить предварительно в емкость с водой (кастрюля или ведерко). Так как в ходе реакции бутылка будет сильно нагреваться и может расплавиться. (Также раствор может быстро закипеть без охлаждения и выскочить наружу прежде, чем Вы закроете пробку. Проверено!).

Затем нужно закинуть в бутылку проволоку и фольгу и закрыть подготовленной крышкой с трубкой. Делать это нужно быстро, так как реакция начинается мгновенно и водород начинает выделяться сразу.

Мы наблюдем, как образуется множество пузырьков водорода около алюминия. Над поверхностью раствора виден белый дымок пара. При реакции выделяется большое количество тепла и наша бутылка сильно нагревается. Со временем цвет раствора меняется на более темный, а затем и вовсе становится черным. Комочки алюминия окрашиваются в ржаво-оранжевый цвет. Это на них выделяется медь из раствора медного купороса.

Через отверстие в пробке по трубке водород поступает в шарик. Шарик постепенно наполняется водородом и через 10-20 минут реакции уже видно, как он поднимается в воздух.

Примечание: для того, чтобы шарик проще надувался водородом следует до начала эксперимента его растянуть, т.е. надуть несколько раз и сдуть.

Смотрите видео эксперимента.

Как это работает (Химическая реакция):

Алюминий – активный металл. В чистом виде он вступает в химическую реакцию с водой, растворяясь в ней, при этом выделяется водород. Но, если бросить алюминий в воду, никакой реакции не наблюдается. Почему?! А все потому, что алюминий защищен оксидной пленкой. Чтобы реакция началась нужно разрушить эту пленку. Под действием медного купороса ( CuSO 4 ) + пищевой соли ( NaCl ) эта оксидная плёнка разрушается, а алюминий реагирует с водой с образованием водорода H 2 и гидроокиси алюминия Al ( OH )3.

Медный купорос и хлорид натрия образуют комплекс. Раствор становится ярко зеленого цвета.

2) Образовавшийся хлорид меди CuCl 4 разрушает оксидную пленку алюминия.

3) 2 Al + 6 H 2 O = 2 Al ( OH )3 + 3 H 2

Происходит реакция алюминия с водой с выделением водорода ( H 2 ).

1) CuSO4 + 4NaCl Na2[CuCl4] + Na2SO4
Медный купорос и хлорид натрия образуют комплекс. Раствор становится ярко зеленого цвета.

2) Образовавшийся хлорид меди CuCl4 разрушает оксидную пленку алюминия.

3) 2Al + 6 H2O = 2 Al(OH)3 + 3 H2↑
Происходит реакция алюминия с водой с выделением водорода (H2).

Установка для накачивания шарика водородом

Запуск воздушных шаров — прекрасное развлечение. К счастью сейчас в интернет-магазинах появились портативные гелиевые баллоны. Одного такого баллона хватит чтобы надуть 5-6 шариков. Но если гелий не доступен, то его можно заменить водородом. Самый простой способ получить водород это реакция алюминия, сульфата меди и хлорида натрия в воде (Al+CuSO4+NaCl+H2O). Это довольно сложная реакция в результате которой разрушается оксидная пленка алюминия и он начинает взаимодействовать с водой. При этом выделяется водород. Для проведения этой реакции можно собрать простейшую установку.

Читать еще:  Насадка, превращающая дрель в мини токарный станок

Вот небольшой список вещей для постройки установки: бутылка, шприц, шланг, пробка, медная проволока, шарик, герметик, медный купорос, пищевая соль, алюминиевая проволока. Если алюминиевую проволоку заменить алюминиевой фольгой (делается комок), реакция пойдет значительно быстрей. Подойдет также алюминий от банки, нужно будет только шкуркой удалить краску и полимерный защитный слой с внутренней стороны.

В принципе можно не заморачиваться всей этой конструкцией и натянуть шарик прямо на горлышко бутылки. Но если реакция пойдет слишком бурно, то её будет не остановить. Нагрев может быть таким, что вода закипит. Так что защитные очки и перчатки будут не лишними.

Итак, приступим к изготовлению нашей установки:

В крышке сверлим две дырки. Одна под шланг, другая под шприц. В дырке под шприц и на самом шприце неплохо нарезать резьбу. Держаться будет лучше.

После установки шприца и шланга, места соединения промазать герметиком.

Готовим алюминиевую проволоку. Повторяю, что лучше сразу взять алюминиевую фольгу. С проволокой реакция идет дольше.

С другой стороны трубки надевается пробка. На неё будет крепиться шарик. В шприц вставляется медная проволока. Место крепления проволоки промазывается герметиком. С другой стороны на проволоку надевается алюминий.

Все конструкция реактора готова.

В бутылку насыпается медный купорос и пищевая соль в соотношении 1:1. Затем наливаем воду и ждем полного растворения.

Бутылку для охлаждения ставим в таз с холодной водой. Погружаем алюминий в раствор.

Сразу начинает выделятся водород. По мере растворения оксидной пленки алюминия и нагрева раствора реакция ускоряется.

Если реакция станет слишком бурной, то алюминий всегда можно выдернуть из раствора за шприц.

Кстати такую же установку можно использовать для получения ацетилена. Для этого наливается простая вода, а вместо алюминия берется карбид кальция. Единственное что, для карбида кальция придется сделать что то вроде чайного пакетика.

Спустя некоторое время шарик надуется.

С таким шариком можно придумать целую кучу развлечений.
Можно облепить его белыми пакетами и ночью он будет выглядеть как приведение.
Можно облепить черными пакетами и будет дементор.
Можно прикрепить светодиод и запустить его ночью — получится НЛО.
А если прикрепить к длинной палке и сунуть в костер — будет весело. Только прежде чем это делать нужно вспомнить что случилось с «Гинденбургом».

Зажигалку к шарику лучше не подносить.

Процесс изготовления установки для накачивания шарика водородом смотреть в видео:

Как сделать генератор водорода в домашних условиях

Удорожание энергоносителей стимулирует поиск более эффективных и дешевых видов топлива, в том числе на бытовом уровне. Более всего умельцев–энтузиастов привлекает водород, чья теплотворная способность втрое превышает показатели метана (38.8 кВт против 13.8 с 1 кг вещества). Способ добычи в домашних условиях, казалось бы, известен – расщепление воды путем электролиза. В действительности проблема гораздо сложнее. Наша статья преследует 2 цели:

  • разобрать вопрос, как сделать водородный генератор с минимальными затратами;
  • рассмотреть возможность применения генератора водорода для отопления частного дома, заправки авто и в качестве сварочного аппарата.

Краткая теоретическая часть

Водород, он же hydrogen, – первый элемент таблицы Менделеева – представляет собой легчайшее газообразное вещество, обладающее высокой химической активностью. При окислении (то бишь, горении) выделяет огромное количество теплоты, образуя обычную воду. Охарактеризуем свойства элемента, оформив их в виде тезисов:

  1. Горение водорода – процесс экологически чистый, никаких вредных веществ не выделяется.
  2. Благодаря химической активности газ в свободном виде на Земле не встречается. Зато в составе воды его запасы неиссякаемы.
  3. Элемент добывается в промышленном производстве химическим способом, например, в процессе газификации (пиролиза) каменного угля. Зачастую является побочным продуктом.
  4. Другой способ получения газообразного водорода – электролиз воды в присутствии катализаторов – платины и прочих дорогих сплавов.
  5. Простая смесь газов hydrogen + oxygen (кислород) взрывается от малейшей искры, моментально высвобождая большое количество энергии.
Читать еще:  Как восстановить остроту ножей бритвы

Для справки. Ученые, впервые разделившие молекулу воды на hydrogen и oxygen, назвали смесь гремучим газом из-за склонности к взрыву. Впоследствии она получила название газа Брауна (по фамилии изобретателя) и стала обозначаться гипотетической формулой ННО.

Раньше водородом наполняли баллоны дирижаблей, которые нередко взрывались

Из вышесказанного напрашивается следующий вывод: 2 атома водорода легко соединяются с 1 атомом кислорода, а вот расстаются весьма неохотно. Химическая реакция окисления протекает с прямым выделением тепловой энергии в соответствии с формулой:

Здесь кроется важный момент, который пригодится нам в дальнейшем разборе полетов: hydrogen вступает в реакцию самопроизвольно от возгорания, а теплота выделяется напрямую. Чтобы разделить молекулу воды, энергию придется затратить:

Это формула электролитической реакции, характеризующая процесс расщепления воды путем подведения электричества. Как это реализовать на практике и сделать генератор водорода своими руками, рассмотрим далее.

Создание опытного образца

Чтобы вы поняли, с чем имеете дело, для начала предлагаем собрать простейший генератор по производству водорода с минимальными затратами. Конструкция самодельной установки изображена на схеме.

Из чего состоит примитивный электролизер:

  • реактор – стеклянная либо пластиковая емкость с толстыми стенками;
  • металлические электроды, погружаемые в реактор с водой и подключенные к источнику электропитания;
  • второй резервуар играет роль водяного затвора;
  • трубки для отвода газа HHO.

Важный момент. Электролитическая водородная установка работает только от постоянного тока. Поэтому в качестве источника питания применяйте сетевой адаптер, автомобильное зарядное устройство или аккумулятор. Электрогенератор переменного тока не подойдет.

Принцип работы электролизера следующий:

  1. К двум электродам, погруженным в воду, подводится напряжение, желательно от регулируемого источника. Для улучшения реакции в емкость добавляется немного щелочи либо кислоты (в домашних условиях – обычной соли).
  2. В результате реакции электролиза со стороны катода, подключенного к «минусовой» клемме, станет выделяться водород, а возле анода – кислород.
  3. Смешиваясь, оба газа по трубке поступают в гидрозатвор, выполняющий 2 функции: отделение водяного пара и недопущение вспышки в реакторе.
  4. Из второй емкости гремучий газ ННО подается на горелку, где сжигается с образованием воды.

Чтобы своими руками сделать показанную на схеме конструкцию генератора, потребуется 2 стеклянных бутылки с широкими горлышками и крышками, медицинская капельница и 2 десятка саморезов. Полный набор материалов продемонстрирован на фото.

Из специальных инструментов потребуется клеевой пистолет для герметизации пластиковых крышек. Порядок изготовления простой:

  1. Плоские деревянные палочки скрутите саморезами, располагая их концами в разные стороны. Спаяйте головки шурупов между собой и подсоедините провода – получите будущие электроды.
  2. Проделайте отверстие в крышке, просуньте туда разрезанный корпус капельницы и провода, затем герметизируйте с 2 сторон клеевым пистолетом.
  3. Поместите электроды в бутылку и завинтите крышку.
  4. Во второй крышке просверлите 2 отверстия, вставьте трубки капельниц и накрутите на бутылку, заполненную обычной водой.

Для запуска генератора водорода налейте в реактор подсоленную воду и включите источник питания. Начало реакции ознаменуется появлением пузырьков газа в обеих емкостях. Отрегулируйте напряжение до оптимального значения и подожгите газ Брауна, выходящий из иглы капельницы.

Второй важный момент. Слишком высокое напряжение подавать нельзя — электролит, нагревшийся до 65 °С и более, начнет интенсивно испаряться. Из-за большого количества водяного пара разжечь горелку не удастся. Подробности сборки и запуска импровизированного водородного генератора смотрите на видео:

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector