Оглавление Видео опыты по химии Видео опыты по физике На главную страницу

Химия и Химики № 1 2015

Журнал Химиков-Энтузиастов





Эксперименты с углекислым газом ч.5


В.Н. Витер


Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter


Левитация мыльных пузырей в углекислом газе
Мыльные пузыри с воздухом опускаются вниз в атмосфере воздуха, поскольку оболочка из жидкости тяжелее воздуха. В атмосфере тяжелого газа, например, углекислого газа или пропан-бутановой смеси мыльные пузыри, наполненные воздухом, наоборот поднимаются вверх - за счет архимедовой силы, поскольку воздух легче, чем углекислый газ, пропан или бутан.

Если мыльный пузырь, опускаясь в атмосфере воздуха, попадает в большой (и широкий) сосуд, заполненный газом, более тяжелым, чем воздух, то на границе раздела воздуха и тяжелого газа мыльный пузырь "зависает" - он не опускается и не поднимается. Наблюдается "левитация".

Раньше в опытах по левитации мыльных пузырей я использовал в качестве более тяжелого газа пропан-бутановую смесь из баллона [1]. Углеводороды огнеопасны и грозят пожаром, но баллона с углекислым газом тогда не было. В классическом варианте эксперимента используют углекислый газ. Вот описание из книги О.І. Астахов Цікаві роботи з хімії (Занимательные работы по химии) [ссылка]:

ТАНОК МИЛЬНИХ БУЛЬБАШОК
Скляну посудину (найкраще банку з широкою шийкою) місткістю близько 10 л заповніть на 2/3 оксидом вуглецю (IV). Вуглекислий газ підведіть з 2-3 працюючих апаратів Кіппа або з балона.

Перевірте запаленою свічкою, чи заповнена посудина газом.

Для бульбашок виготовте розчин з рідкого (зеленого) або туалетного мила, добавивши для міцності плівки невелику кількість гліцерину. Опустіть у банку з вуглекислим газом кілька мильних бульбашок. Їх рух нагадуватиме повільний танок. Щоб бульбашки, відриваючись від трубки, не лопалися, скляну трубку, трохи розширену на кінці, слід оплавити та змастити милом.

Мильна бульбашка, опущена в посудину з вуглекислим газом, спочатку падає вниз, потім підіймається, знову надає і знову підіймається. Деякий час вона не рухається, потім опускається на дно й лопається.

Як пояснити цей "танок"? Це фізичне явище. Бульбашки плавають у вуглекислому газі, оскільки повітря, яким вони заповнені, легше, ніж вуглекислий газ. Завдяки дифузії бульбашки поступово заповнюються вуглекислим газом, стають важчими і опускаються вниз. Від розтягування плівки бульбашки лопаються.


Сразу же уточню несколько важных деталей.

Нужно избежать контакта мыльных пузырей со стенками сосуда, поскольку при столкновении со стенками мыльный пузырь лопается. Сосуд для левитации должен быть как можно более широким (хорошо, если с широким горлышком). Банка для этих целей подходит плохо (даже большая). Например, можно использовать ведро, тазик, большой эксикатор или кристаллизатор. Если стенки сосуда непрозрачные, наблюдать за левитацией приходится сверху.

Левитирующие пузыри боятся сквозняков, которые сдувают их к стенкам сосуда (где пузыри лопаются). Поэтому желательно тяжелым газом заполнить сосуд не доверху, а, например, на 2/3 (как рекомендуют в цитированной книге). Тогда пузырь будет плавать не сверху, а внутри сосуда и стенки сосуда будут его защищать от внешних сквозняков - в результате некоторые пузыри могут левитировать минутами.

В этот раз баллон с углекислым газом был, поэтому провел левитацию мыльных пузырей в углекислом газе. В качестве сосуда использовал десятилитровое ведро (к сожалению, непрозрачное). Пузыри выдувал с помощью пластмассовой трубки. Использовал разведенное водой жидкое моющее средство для посуды "Gala". Наполнил ведро углекислым газом до верху, поэтому сначала мыльные пузыри быстро сдувало к стенкам, поскольку в лаборатории был стабильный сквозняк. Но через пару минут проблема решилась автоматически: из ведра "сдуло" верхний слой углекислого газа, уровень газа упал. Новые пузыри левитировали уже не сверху, а внутри ведра, поэтому жили они дольше - от движения воздуха их частично защищали стенки.

Явления, когда мыльные пузыри постепенно опускаются на дно в результате того, что в них проникает углекислый газ в результате диффузии (как описано в цитате), я не наблюдал, поскольку пузыри значительно раньше сдувало к стенкам сосуда. Кроме того, я старался выдуть большие мыльные пузыри: они выглядели более красиво, чем маленькие, но и жили меньший срок (их быстрее сдувало). Для заполнения углекислым газом за счет диффузии большого пузыря необходимо большее время, чем для заполнения маленького пузыря.

__________________________________________________
1 См.: Левитация ч.2. Левитация мыльных пузырей [ссылка]; Левитирующие мыльные пузыри [ссылка]

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе
Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе

Левитация мыльных пузырей в углекислом газе



<Углерод, Кремний, Германий, Олово, Свинец> <Мыльные пузыри>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Левитация (Обсудить на форуме)> <Углерод (модификации), оксид и диоксид углерода, карбонаты (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]