Химия и Химики № 3 2013. Эксперименты с жидким азотом

Взрыв пластиковой бутылки с жидким азотом

Коллега из соседнего института предложим мне немного жидкого азота. Хотя я не планировал экспериментов, упустить такую возможность было нельзя. Когда пришел к нему набирать азот, впервые увидел дьюар вместимостью литров пятьдесят. Но самое любопытное, что перед тем, как наполнить мой термос, он сначала налил азот в длинную железную кружку - без какой-либо теплоизоляции. Единственное, что защищало человека от действия низких температур - длинная ручка. Ручка была тоже из железа, но благодаря своей длине (и быстроте процедуры) она не успела остыть до низких температур.

Сначала я решил попробовать получить твердый азот. Замысел был такой: налить азот в колбу Бунзена, закрыть пробку и включить водоструйный насос. В колбе должно создаться разрежение. При понижении давления температура кипения жидкого азота снижается. Поскольку при испарении жидкого азота поглощается тепло, жидкость должна охлаждаться - до тех пор, пока не достигнет точки замерзания (минус 210°C). После этого азот должен перейти в твердое состояние. Это теория.

При попытке осуществить эксперимент на практике все оказалось сложнее: скорость кипения азота была такая, что в колбе не создавалось необходимое разрежение - пары азота выделялись быстрее, чем водоструйный насос успевал их откачивать. Чтобы уменьшить скорость кипения азота, необходимо уменьшить приток тепла извне: за счет теплоизоляции. Хорошо подошел бы сосуд Дьюара - причем он должен быть прозрачным (иначе ничего не увидишь). К сожалению, прозрачного дьюара под рукой не оказалось - пришлось отложить эксперимент до лучших времен. Но жидкий азот нужно было использовать, причем в этот же день (иначе азот испарится).

Единственное, что пришло в голову - провести взрыв бутылки с жидким азотом. Наспех все приготовил и пошел в лес. На месте установил 6-литровую ПЭТФ бутылку со срезанной боковой гранью: бутылка играла роль ванночки. Налил в нее воду из второй шестилитровой бутылки. Далее взял 1.5-литровую ПЭТФ бутылку из-под кока-колы, вставил в нее воронку (проложил между горлом и воронкой бумажку - для выхода паров) и налил из термоса азот.

Погода была влажная, температура - около нуля, поэтому при переливании образовалось много тумана. Уровень жидкости в бутылке был чуть выше половины. Закрутил пробку и опустил бутылку в воду. Послышался треск: на стенках бутылки намерзал лед. Под конец стало заметно, что бутылка раздувается. Чуть дольше, чем через полминуты произошел взрыв. Взметнулся фонтан снега и тумана. Звук был громким. Благодаря высокой влажности воздуха при взрыве образовалось много тумана.

От бутылки с жидким азотом нашел только пробку с частью горлышка. Бутылку-ванночку (в которой была налита вода) разорвало, горлышко отлетело, но большая часть ее осталась на месте.

Смотреть Видео (89 Мб, .avi )