Один знаменитый астроном назвал гигантские
хвосты комет, перед которыми весь наш земной шар кажется чуть ли не
песчинкой, "видимое нечто": так ничтожна масса этих хвостов в сравнении с
их размерами.
Наоборот, все бесцветные газы могут быть
названы "нечто невидимое", так как мы, хотя и не воспринимаем их
зрением, но легко можем обнаружить их материальную природу.
Рис. 30. Добывание углекислого газа
Чтобы добыть одно из таких "нечто
невидимых", в количестве, достаточном для опытов, я в колбу с
газоотводной трубкой бросаю кусочки мела, обливаю их слабой соляной
кислотой и через газоотводную трубку (рис. 30) отвожу выделяющийся
углекислый газ в открытый сосуд совершенно так же, как если бы наполнял
его через трубку водою.
Углекислый газ почти в полтора раза тяжелее
воздуха, в малых количествах не вызывает затруднения дыхания, а потому и
допускает такое упрощенное собирание. Он вливается в сборный сосуд, как
вливался в него хлор, и не беда, если и перельется через край, чего о
хлоре сказать нельзя.
"Таинственный" опыт с весами
Приверженцы тайных знаний, оккультисты,
утверждали, будто человек силою воли может нарушать законы тяготения,
будто, помещая руку ладонью вниз над чашкой весов, он, по желанию,
заставляет ее подниматься вверх и опускаться вниз. Это, конечно, чушь, а
вот я действительно могу, не прикасаясь к весам и как-будто ничего не
добавляя на одну из чашек, заставить ее опуститься вниз.
Рис. 31. «Таинственный» опыт с весами
Только тут нет никакого "волшебства".
Просто я взвешиваю "нечто", хотя и невидимое, но вполне материальное и,
следовательно, как и всякая материя, имеющее вес. Перед нами простые, но
довольно чувствительные весы (их можно заменить весами для писем) и
пустой стакан, поставленный на одной чашке и уравновешенный гирями на
другой. "Налив" в другой стакан угольного ангидрида из прибора, в
котором он у меня получается, переливаю газ в стакан, подвешенный на
весах. Коромысло весов склоняется, стакан опускается вниз (рис. 31),
продолжая, по-видимому, оставаться пустым. Он, конечно, не пуст, да и
раньше не был пустым. Сначала он был полон воздухом, а теперь наполнился
угольным ангидридом. Последний более тяжел, оттого и нарушилось
равновесие весов.
Природа - архитектор
Мы видели, что углекислая известь растворяется в кислотах. Добавляю, что даже в такой слабой, как угольная.
Опускаю газоотводную трубку от аппарата, в
котором получается углекислый газ, в сосуд с известковой водой, -
раствор мутнеет. Продолжаю дальше и дальше пропускать через него газ.
Смотрите. Постепенно муть исчезает, и вот жидкость снова стала
прозрачной.
Угольный ангидрид сначала связал всю
растворенную известь в нерастворимую углекислую, а эта последняя с
избытком угольного газа образовала двууглекислую известь, вновь
перешедшую в раствор. Переливаю этот раствор в колбочку и нагреваю.
Замечаете выделение пузырьков газа и вторичное помутнение жидкости?
Производя этот любопытный опыт, мы в малом
масштабе воспроизвели одно из великих явлений природы. Воды подземных
источников, насыщенные углекислотою, проходя по известковым породам,
выщелачивают их и несут в растворе двууглекислую известь. Выходя на
поверхность или просачиваясь в пещеры, они теряют углекислоту, выделяя
углекислую известь в виде пористого туфа или натеков причудливых форм,
строя подземные дворцы и пещеры.
Не менее важен этот процесс и для техники.
Всем нам знакома накипь внутри самоваров,
образуемая жесткой, то-есть содержащей в растворе известковые соли,
водой. Такая же накипь образуется в паровых котлах. Так как ее
теплопроводность значительно меньше, чем металлических стенок котла, то и
расход топлива в котле, имеющем накипь, больше, чем в чистом. Но такое
загрязнение котла не только снижает полезную работу котла и машин, - оно
крайне опасно. Нагревшись, накипь дает трещины; вода, коснувшись
раскаленных стенок котла, мгновенно обращается в пар высокого давления и
разрывает котел на части.
Взрыв паровых котлов - явление, увы, далеко не редкое и часто влечет за собою немало человеческих жертв.
Величайшим из взрывов, известных в истории
техники, был одновременный взрыв двадцати двух соединенных между собою
паровых котлов в ночь на 25 июля 1887 г.
Мне случайно пришлось видеть последствия этого взрыва. Он произошел в Фриденсхютте, в Силезии.
Сила взрыва была ужасна. Достаточно
сказать, что камни котельного помещения, куски котлов и части трупов
погибших при взрыве людей были разбросаны по радиусу около полутора
километров...
Одним из способов для устранения накипи
является предварительная очистка и подогревание воды, питающей паровой
котел, и другие меры. К сожалению, они устраняют не все
"накипеобразователи". Универсального средства для предупреждения
образования накипи мы пока не имеем.
Плавающие пузыри
Рис. 32. Плавающие пузыри
Наполните какую-нибудь миску или невысокий и
широкий стеклянный сосуд до половины углекислым газом и займитесь
выдуванием мыльных пузырей. Стряхивайте их осторожно с соломинки на
поверхность тяжелого газа (рис. 32). Они будут им поддерживаться, не
опускаясь на дно сосуда. Для постороннего зрителя, не знающего, в чем
дело, такое висение мыльного пузыря в "воздухе" кажется совершенно
непонятным. Еще менее понятным кажется тот факт, что пузырь, сброшенный
вами с большой высоты в миску, упав в нее, подпрыгнет вверх. Вы-то,
впрочем, знаете, в чем дело: это он отталкивается от поверхности
углекислого газа, как мяч отталкивается вверх, упав на пол. Однако, быть
может, и вас, а тем более ваших товарищей, смотрящих на ваши опыты,
изумит постепенное увеличение пузыря, висящего в сосуде. Если пузырь
"долговечен" и в течение двух-трех минут не лопнет, то он раздуется и
погрузится на дно сосуда. Происходит это от проникновения (диффузии)
сквозь его оболочку угольного газа. Газ увеличивает объем мыльного
пузыря, но одновременно делает шар более тяжёлым.
Отчего стреляет пушка
В толстостенную бутылку до половины наливаю
тепловатой воды. Отдельно заворачиваю в пропускную бумагу столовую
ложку двууглекислой соды и столько же виннокаменной кислоты. Бросаю
пакетики в бутылку и быстро закупориваю ее заранее подобранной плотно
входящей в ее горло пробкой. Встряхиваю бутылку.
Бах! Пробка летит в потолок, пенящаяся жидкость вылетает из горла бутылки.
Опыт, как видите, весьма несложен, а выводов из него можно сделать на целую страницу.
Во-первых, двууглекислая сода отличается от
обыкновенной (углекислого натрия) большим содержанием угольного
ангидрида. Такие соли носят название кислых.
Во-вторых, вытесняемая из соли
виннокаменной кислотой углекислота не растворяется в теплой воде, а
бурно выделяется и выбивает пробку. Именно поэтому "убегают" квас и
другие шипучие напитки, если их откупоривают недостаточно холодными,
рвут пробку в потолок, а иногда, находясь в теплом месте, разрывают и
самые бутылки.
В-третьих, угольный ангидрид активизирует
деятельность органов пищеварения, почему и пьют естественные
"минеральные" воды, богатые угольным газом, и готовят искусственные
шипучие напитки. В последних угольный газ либо развивается в результате
естественного химического процесса - брожения, как это имеет место в квасе, пиве и вине; либо
выделяется, как в нашем случае, при взаимодействии двууглекислого натрия
с виннокаменной или лимонной кислотами, безвредными для здоровья; либо,
наконец, вводится в них извне под давлением.
А в-четвертых, пробка вылетает из бутылки
потому, что из твердых соединений, занимавших небольшой объем, сразу
выделилось большое количество газа.
При взрыве пороха это внезапное увеличение
объема при переходе из твердого состояния в газообразное происходит еще
быстрее и еще значительнее. Оттого-то пороховые газы, стремясь
расшириться, и выталкивают тяжелый артиллерийский снаряд с такой
начальной скоростью, что он летит на десятки верст.
Очистить яйцо, не разбив скорлупы
У французов есть поговорка: "Нельзя
приготовить яичницу, не разбив яиц". Химику, услышав эту пословицу,
остается только пожать плечами. Нет ничего легче и проще, как очистить
яйцо, не разбивая его скорлупы.
Хотел бы думать, что вы уже догадались, как
это сделать, если знаете, что твердая оболочка яйца - тоже углекислая
известь, как мел и мрамор.
Стоит только опустить яйцо в слабый раствор
соляной кислоты. Конечно, после растворения скорлупы - есть яйцо без
хорошего промывания нельзя.
При этом вы попутно сможете показать желающим еще такой фокус:
Ныряющее яйцо
Удельный вес сырого яйца немногим больше
удельного веса слабой соляной кислоты. Опустившись на дно сосуда, яйцо
покрывается пузырьками угольного ангидрида и всплывает на поверхность.
На поверхности жидкости пузырьки газа оторвутся от скорлупы яйца и
улетят в воздух, а яйцо вновь опустится.
Рис. 33. Ныряющее яйцо
Такое ныряние и всплывание яйца (рис. 33) будет происходить до тех пор, пока вся скорлупа не растворится.
Можете теперь вынуть яйцо, сполоснуть его
водой и выпустить на сковородку, но можете проделать с ним еще один из
следующих двух опытов.
Растущее яйцо
Тоненькая пленка, облегающая яйцо,
останется неразрушенной действием кислоты, растворившей скорлупу. Эта
пленка пропускает кристаллические вещества (кристаллоиды) и задерживает
так называемые коллоиды[24], к каковым относится яичный белок, не способный
кристаллизоваться. Явление это называется диализом и используется в
технике для отделения от коллоидных растворов нужных веществ.
Поэтому яйцо, положенное в чистую,
несколько раз в сутки сменяемую воду, вскоре освобождается от следов
соляной кислоты, проникшей через оболочку, и начинает впитывать в себя
воду, не давая в то же время своему содержимому проникать наружу.
"Но позвольте, - спросите вы, - да разве вода - кристаллоид?"
Вспомните красивые кристаллы льда на наших
окнах в зимнее время, рассмотрите внимательно иглы инея, покрывающего
ветви деревьев зимою, и, наконец, вглядитесь в правильную форму мелких
снежинок. Если вы задали такой вопрос, - вам станет неловко.
Через трое суток лежания в воде яйцо,
освобожденное от скорлупы, заметно увеличится в объеме. Вот способ
делать крупные яйца из мелких.
Яйцо в графине
Но если вам покажется скучным трое суток
ждать результатов предшествующего опыта, сделайте вместо него с тем же
яйцом другой опыт.
Предложите кому-либо ввести в бутылку с широким горлом или в графин яйцо.
Задача эта старая, и решалась она всегда
чисто физическим путем. Вкрутую сваренное яйцо, освобожденное от
скорлупы, советуют положить острым концом в горло графина, из которого
часть воздуха предварительно удалена нагреванием. Для этого достаточно
сжечь в графине кусок бумаги. Воздух при этом расширяется, и часть его
выходит наружу. Яйцо по мере охлаждения графина вталкивается внутрь
последнего давлением наружного воздуха. В момент, когда оно падает на
дно графина, слышится звук как бы выстрела. Это вслед за яйцом врывается
в графин наружный воздух (рис. 34).
Рис. 34. Яйцо, вталкиваемое в сосуд атмосферным давлением
Еще эффектнее провести весь опыт чисто
химическим путем. Ничего жечь внутри графина (с риском, что он еще, чего
доброго, лопнет) не надо, а надо его наполнить угольным ангидридом и,
держа в одной руке яйцо, другой быстро вылить в графин из пробирки
крепкий раствор едкого кали (беречься брызг!) и в тот же момент
закупорить отверстие графина яйцом.
Едкий кали поглощает угольный ангидрид,
превращаясь в углекислый калий (поташ), так что в графине образуется
разреженное пространство, и яйцо "всасывается" в графин. | 
