Химия и Химики № 3 2014. Эксперименты с метаном и газовые горелки

Горение воздуха в атмосфере метана

При горении обычно восстановитель сгорает в атмосфере окислителя, чаще всего - воздуха или кислорода. Объясняется это тем, что нас окружает воздух - окислительная атмосфера. Однако возможен и обратный вариант: окислитель горит в атмосфере восстановителя, например воздух (а тем более - кислород) может гореть в атмосфере водорода или пропан-бутановой смеси [1].

Вариантов такого опыта несколько. Я пробовал два. Первый: в банку или колбу помещают трубку, по которой подается горючий газ - водород или пропан-бутановая смесь. Газ у отверстия сосуда зажигают и вносят в него трубку, по которой подается воздух. От пламени у горлышка сосуда воздух загорается и горит, но уже в атмосфере восстановителя. Разумеется, в случае водорода колба (банка) должна быть закреплена дном вверх, а пропан-бутановой смеси - отверстием вверх.

Второй вариант опыта похож на первый, разница состоит в том, что в большую банку, заполненную пропан-бутановой смесью, я вносил колбочки и стаканы, заполненные воздухом. Воздух сгорал желтым пламенем. Конечно, перед тем, как вносить сосуды с воздухом, пропан-бутановую смесь у горлышка банки нужно поджечь.

Вернемся к первому варианту опыта. В случае пропан-бутановой смеси я приспособил для подачи воздуха горелку Теклю. Причем воздух просто вдувал в горелку ртом (через трубку). В результате воздух из легких попадал в горелку и сгорал в атмосфере углеводородов.

Попробовал провести аналогичный опыт с метаном. В отличие от пропан-бутановой смеси, метан (природный газ) легче воздуха, поэтому сосуд необходимо перевернуть дном вверх.

В штативе закрепил кольцо, сверху поставил банку (в одних опытах литровую, в других - трехлитровую - такие банки используют для консервации). В отверстие провел стеклянную трубку, через которую подавался газ от плиты. Открыл конфорку. Вскоре банка наполнилась метаном и я его поджег. Газ загорелся сине-желтым пламенем. В случае литровой банки стенки постепенно покрылись копотью. В случае трехлитровой банки этого почему-то не произошло: копоти на стенках было мало, зато в первые секунды горения стекло банки "запотело" - на еще холодных стенках конденсировался водяной пар, который образовался при горении метана.

Металлическое кольцо, на котором стояла банка, раскалилось докрасна - я боялся, что банка лопнет (стекло нетермостойкое, оно легко лопается от горячей воды). Но банки выдержали (литровая и трехлитровая).

Взял горелку Бунзена, в которую вдувал воздух через длинную трубку и внес в банку (литровую). Воздух загорелся. Пламя горело синим, реже - желтым и было очень неустойчивым: если дуть слишком слабо, пламя гасло, если дуть слишком сильно, пламя "сдувало" потоком воздуха и оно также гасло.

С трехлитровой банкой было аналогично, только опыт получился хуже (объем банки тут, по-видимому, не при чем: сложно регулировать скорость вдувания воздуха).

После горелки попробовал приспособить для подачи воздуха деталь от конфорки, которая имела форму люльки. У нее шире отверстие, значит, скорость воздуха в нем будет меньше (при одинаковом объемном расходе). Получилось, но не очень хорошо.

__________________________________________________
¹ См. статьи: Горение воздуха в атмосфере пропан-бутановой смеси ч.1 [ссылка], Горение воздуха в атмосфере пропан-бутановой смеси ч.2 [ссылка], Опыты с водородом ч. 2. Горение воздуха в атмосфере водорода [ссылка], Эксперименты с пропан-бутановой смесью ч.15. Горение выдыхаемого воздуха [ссылка], Эксперименты с пропан-бутановой смесью ч.16. Горение выдыхаемого воздуха (газовая горелка) [ссылка].

Смотреть Видео литровая банка, горелка (50 Мб, .avi ) Смотреть Видео трехлитровая банка, деталь от конфорки (37 Мб, .avi )