Химия и Химики № 1 2013. Воздушный шарик с бутаном (газ и жидкость)

- Куда ж ты стреляешь?
- В пчёл, конечно!
- Да не в пчёл! Ты должен сбить шар!
- Но если я выстрелю, шарик, он ведь испортится…
- А если ты не выстрелишь, тогда испорчусь я!

из диалога Винни-Пуха и Пятачка

В конце рабочего дня решил провести какой-то эксперимент - простенький, поскольку после многих часов работы за компьютером на что-то серьезное не хватало ни времени, ни сил. Решил, что на роль простого эксперимента вполне подойдет взрыв шарика с пропан-бутановой смесью. Поскольку газовый баллон, с которым я проделал столько опытов, уже давно недоступен, решил наполнить воздушный шарик от газового баллончика для зажигалок с надписью "бутан". Разумеется, кроме бутана газ явно содержал изобутан, пропан, а, возможно, и более тяжелые, чем бутан, гомологи, но в нашем случае это несущественно.

Банальным вариантом, когда шарик наполнялся углеводородами, а потом поджигался газетой, я не удовлетворился. Решил сделать пооригинальнее: шарик не поджигать, а надувать газом до тех пор, пока он не лопнет. Чтобы произошла вспышка, рядом поставил зажженную горелку.

Шарик соединил длинной трубкой с баллончиком для зажигалок, закрепил конец трубки в штативе, поставил горелку на стул и надавил на клапан баллончика, чтобы в шарик начал поступать газ.

Сначала шарик надувался быстро, но скорость поступления газа быстро уменьшилась. Первая проблема: в лаборатории было холодно - около 10°С - жидкий газ испарялся медленно. Более того: в результате кипения газа баллончик значительно остыл (холод стенок баллончика четко ощущался руками) и кипение сильно замедлилось.

Чтобы вспышка была более эффектной, я выключил свет, когда шарик надулся. Он должен был лопнуть с минуты на минуту. Успел заметить, что шарик раздулся до гораздо больших размеров, чем обычно его удается надуть ртом. И тут неприятность: в горелке закончился газ и пламя погасло. Не успел я убрать горелку, как шарик лопнул - без всякой внешней причины (подачу газа я прекратил заранее).

Пришлось повторить опыт. Вместо горелки я зажег таблетку "сухого спирта" (уротропин). Свет решил не тушить.

Чтобы ускорить заполнение шарика, я наклонил баллончик отверстием вниз и надавил на клапан. Расчет был, что жидкий газ выльется из баллончика в трубку, где быстро испарится.

Как бы не так: жидкий бутан действительно испарялся, но не особо активно - он потек через трубку в шарик (который был на расстоянии полтора метра) и образовал в самом шарике слой высотой сантиметров пять. Трубка покрылась инеем, было четко видно, как в ней двигается жидкость и пузырьки.

То, что в шарике был жидкий бутан, совсем не радовало: я отлично помнил, что капля жидкого циклогексана или гексана, попав на поверхность надутого воздушного шарика, приводила к тому, что он моментально лопался [ссылка]. Но с бутаном этого не произошло. Пузырьки газа браво булькали через слой жидкого бутана в шарике, при этом шарик остался целым.

Газ в баллончике почти закончился, но я особо не переживал: жидкий бутан в шарике и трубке рано или поздно должен был испариться и это неминуемо приведет к тому, что шарик лопнет. В результате шарик надулся довольно сильно и тут произошел взрыв.

Звук был примерно такой, словно ветер треплет кровельное железо. Огромное желтое пламя ушло вверх и прошлось по потолку - я этого не видел, но услышал характерный звук. После взрыва весь стул, на котором был сухой спирт, был в огне: горел жидкий бутан, который вылился из шарика.

К сожалению, я слишком рано выключил камеру и побежал тушить огонь (а ведь одно другому не мешало). Деревянный стул с матерчатой обивкой пережил опыт без повреждений. Камера была слишком близко к шарику (1.5 м), поэтому большая часть вспышки не попала в кадр.

Уже потом, при просмотре видео я заметил, что шарик сам по себе не лопнул: сначала газ загорелся за пределами шарика, а уже потом произошел взрыв. Вероятно, газ прошел между шариком и трубкой. Возможно также, что в той части шарика, где резина была не напряжена, образовалось небольшое отверстие.

Смотреть Видео (наполнение шарика) (44 Мб, .avi )
Смотреть Видео (взрыв) (21 Мб, .avi )