История свечи. Гореть, чтобы жить

Фарадей Майкл

Мистер Андерсон уже успел получить несколько банок этого газа. Нам предстоит проделать с ним некоторые опыты, и я хочу показать вам, как их лучше всего делать. Я не боюсь вас этому научить: ведь я хочу, чтобы вы сами занимались опытами, но при том непременном условии, чтобы вы их проделывали внимательно и осторожно и с согласия ваших домашних. По мере того, как мы продвигаемся в изучении химии, нам приходится иметь дело с веществами, которые могут оказаться довольно вредными, если попадут не туда, куда надо. Так, кислоты, огонь и горючие вещества, которые мы здесь применяем, могли бы причинить вред, если ими пользоваться неосторожно.

Если вы захотите добывать водород, вы легко можете получить его, заливая кусочки цинка кислотой серной

или соляной. Вот посмотрите на то, что в прежние времена называлось «философской свечой»: это бутылочка с пробкой, через которую проходит трубка. Я кладу в нее несколько мелких кусочков цинка. Этот приборчик послужит нам сейчас на пользу, так как я хочу показать вам, что вы у себя дома можете добывать водород и проделать с ним кое-какие опыты по собственному желанию. Сейчас я вас объясню, почему я так аккуратно наливаю эту бутылочку почти дополна, но все-таки не совсем. Эта предосторожность вызывается тем, что получающийся газ (который, как вы видели, очень горюч) оказывается чрезвычайно взрывчатым в смеси с воздухом и мог бы наделать бед, если бы вы поднесли огонь к концу этой трубочки, прежде чем весь воздух будет изгнан из оставшегося над водой пространства. Волью туда серную кислоту. Я взял очень мало цинка, а больше серной кислоты с водой, так как мне нужно, чтобы наш приборчик работал в течение некоторого времени. Поэтому я нарочно так и подбираю соотношение составных частей, чтобы газ вырабатывался в надлежащем количестве не слишком быстрой не слишком медленно.

Возьмем теперь стакан и подержим его вверх дном над концом трубки; я рассчитываю, что водород благодаря своей легкости некоторое время не улетучится из этого стакана. Сейчас мы проверим содержимое стакана есть ли в нем водород. Думаю, что я не ошибусь, сказав, что мы уже его уловили. (Лектор подносит к банке с водородом горящую лучинку.) Ну, вот видите, так и есть. Теперь я поднесу лучинку к концу трубки. Вот водород и горит, вот наша «философская свеча».

«Философская свеча». Проверка наличия водорода в стакане: при поднесении зажженной лучины водород горит

Вы можете сказать, что ее пламя слабое, никудышное, но оно такое горячее, что вряд ли какое-нибудь обыкновенное пламя даст столько же тепла. Оно продолжает ровно гореть, и теперь я поставлю прибор так, чтобы мы могли исследовать то, что из этого пламени получится, и использовать добытые таким образом сведения. Поскольку свеча производит воду, а этот газ получается из воды, посмотрим, что он нам даст при сгорании, т. е. в том самом процессе, который претерпевала свеча, когда она горела в воздухе. Для этой цели я ставлю нашу склянку вот под этот аппарат, чтобы иметь возможность сконденсировать в нем все, что только сможет возникнуть от горения. Через короткое время вы увидите, как в этом цилиндре появится туман и по стенкам начнет стекать вода. Полученная из водородного пламени вода будет во всех испытаниях вести себя совершенно так же, как вода, полученная ранее: ведь общий принцип ее получения одинаков.

Водород – интереснейшее вещество. Он такой легкий, что способен уносить предметы вверх; он гораздо легче воздуха, и я, пожалуй, смогу вам это показать на таком опыте, который кому-нибудь из вас, может быть, и удастся повторить, если вы наловчитесь. Вот наша банка, источник водорода, а вот мыльная вода. К банке я присоединяю резиновую трубку, на другом конце которой приспособлена курительная трубка. Опуская ее в мыльную воду, я могу выдувать мыльные пузыри, наполненные водородом. Смотрите, когда я надуваю пузыри своим дыханием, они не держатся в воздухе, а падают. Теперь заметьте разницу, когда я наполняю пузыри водородом. (Тут лектор стал надувать мыльные пузыри водородом, и они унеслись под потолок зала.) Видите, это вам показывает, до чего легок

водород, раз он уносит с собой не только обыкновенный мыльный пузырь, но и свисающую с него каплю.

Можно еще убедительнее доказать легкость водорода – он способен поднимать пузыри куда крупнее этих: ведь в прежние времена водородом наполняли даже воздушные шары. Мистер Андерсон сейчас присоединит эту трубку к нашему источнику водорода, и у нас тут пойдет струя водорода, так что мы сможем надуть вот этот коллодиевый шар. Мне даже не приходится предварительно удалять из него весь воздух: я ведь знаю, что водород и так сможет унести его вверх. (Тут были надуты и взлетели два шара: один свободный, другой на привязи) Вот и еще один, покрупнее, из тонкой пленки; мы его наполним и предоставим ему возможность подняться. Вы увидите, что все шары будут продолжать держаться наверху пока газ из них не улетучится.

Каково же соотношение масс этих веществ воды и водорода? Взгляните на таблицу В качестве мер емкости я здесь взял пинту и кубический фут и против них проставил соответствующие цифры. Одна пинта водорода имеет массу 3/4 грана нашей мельчайшей единицы массы, а кубический фут его имеет массу 1/12 унции, тогда как пинта воды имеет массу 8750 гран, а кубический фут воды имеет массу почти тысячу унций. Таким образом, вы видите, сколь колоссальна разница между массой кубического фута воды и водорода [25] .

25

1 пинта = 0.568 литра, 1 гран = 0,0648 г, 1 унция = 28.3 г (примеч. ред.).

Ни в процессе своего горения, ни потом в качестве продукта сгорания водород не дает никакого вещества, которое может стать твердым. Сгорая, он дает только воду. Холодный стакан над пламенем водорода запотевает, и немедленно выделяется заметное количество воды. При горении водорода не возникает ничего, кроме такой же самой воды, как та, которая на ваших глазах была получена из пламени свечи. Запомните важное обстоятельство: водород это единственное вещество в природе, дающее при сгорании только воду.

А теперь нам надо постараться найти еще добавочное доказательство того, что собой представляет вода, и ради этого я немного задержу вас, чтобы на следующую лекцию вы пришли более подготовленными к нашей теме. Мы можем так расположить цинк, который, как вы убедились, действует на воду с помощью кислоты, чтобы вся энергия получилась там, где она нам нужна. За моей спиной стоит вольтов столб, и в конце сегодняшней лекции я покажу вам, на что он способен, чтобы вы знали, с чем мы будем иметь дело в следующий раз. Вот у меня в руках концы проводов, передающих ток от батареи; я их заставлю действовать на воду.

Мы уже убедились, какой силой сгорания обладают калий, цинк и железные опилки, но ни одно из этих веществ не проявляет такой энергии, как вот это. (Тут лектор соединяет концы проводов, идущих от электрической батареи, и получается яркая вспышка.) Этот свет получается благодаря реакции целых сорока цинковых кружочков, из которых состоит батарея. Это энергия, которую я по желанию могу держать в руках с помощью этих проводов, хотя она погубила бы меня в один миг, если бы я, по недосмотру, приложил эту энергию к самому себе: ведь она отличается чрезвычайной интенсивностью, и количество энергии, которая здесь выделяется, пока вы успеете досчитать до пяти (лектор снова соединяет полюса и показывает электрический разряд), так велико, что оно равняется энергии нескольких гроз, вместе взятых. А для того, чтобы вы могли убедиться в интенсивности этой энергии, я присоединю концы проводов, передающих энергию от батареи, к стальному напильнику, и, пожалуй, мне удастся таким образом сжечь напильник. Источником этой энергии является химическая реакция. Следующий раз я приложу эту энергию к воде и покажу вам, какие результаты у нас получатся.