Химия и Химики № 4 2013. Опыты с ацетиленом

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

Взрыв смеси ацетилена и воздуха (двухлитровая бутылка)

В предыдущем эксперименте мы увидели, что для демонстрации взрыва смеси ацетилен - воздух концентрация ацетилена должна быть намного меньше, чем 33%. Я решил поэкспериментировать со смесями разного состава. Для этого воспользовался двухлитровыми бутылками - они более доступны, чем шестилитровые.

Техника экспериментов была очень простая: я набирал в двухлитровую ПЭТФ бутылку воду, бутылку переворачивал и ставил в ведро с водой. Под горлышко бутылки подставлял широкую воронку, а на самой бутылке заранее делал отметку, которая соответствовала необходимому объему ацетилена. Далее клал навеску карбида кальция в маленький бюкс, закрывал его пальцем, помещал бюкс в ведро под воронку и убирал палец. Начиналась реакция карбида кальция с водой, пузырьки ацетилена поднимались в бутылку. Когда объем газа достигал метки, я снимал бутылку с воронки, аккуратно заполнял ее воздухом и закручивал пробку.

Дальше поджигал бутылку с помощью газовой горелки (прожигая пламенем стенки). При этом бутылку можно было поставить на стул (стол, пол и т.д.), можно было держать в руках или закрепить в лапке штатива. Мне больше всего понравился последний вариант, т.к. в других упомянутых случаях бутылка улетала или падала.

Практически во всех опытах при контакте пламени со стенками сначала горел пластик, потом загоралась струя смеси, которая вырывалась из бутылки, и лишь затем происходил взрыв (или вспышка). Это свидетельствовало о том, что скорость горения (взрыва) смеси ацетилен - воздух в нашем опыте небольшая (видимо, несколько метров или десятков метров в секунду).

Ниже я попытаюсь кратко описать проведенные эксперименты в порядке нарастания концентрации ацетилена в смеси (хотя в действительности опыты проводились в другой последовательности).

100 мл ацетилена в 2 л смеси ацетилен-воздух (5% ацетилена: воздух в избытке)

Взрыв с белой вспышкой. Бутылку чуть разорвало вдоль. Взрыв был заметно слабее, чем взрыв такого же объема гремучего газа водород - кислород (стехиометрического состава).

Смотреть Видео (152 Мб, .avi )

150 мл ацетилена в 2 л смеси ацетилен-воздух (7.5% ацетилена: почти стехиометрическая смесь, но воздух в небольшом избытке).

Взрыв более сильный, чем в предыдущем случае. Сопровождался белой вспышкой. Бутылку вырвало из рук.

300 мл ацетилена в 2 л смеси ацетилен-воздух (15% ацетилена: ацетилен в избытке).

Взрыв более сильный, чем в предыдущем случае. Сопровождался белой вспышкой. Образование копоти не отмечено (как во всех предыдущих случаях). Незакрепленная бутылка улетела.

500 мл ацетилена в 2 л смеси ацетилен-воздух (25% ацетилена: ацетилен в большом избытке).

Красновато-желтая вспышка, которая сопровождалась образованием большого количества копоти. Вся бутылка изнутри черная. Ненадежно закрепленная бутылка сморщилась и упала.

(Последний опыт аналогичен проделанному ранее эксперименту со смесью, содержащей 33% ацетилена в шестилитровой бутылке).

Позже в справочнике [4] я посмотрел, что максимальное давление взрыва развивается при содержании 14.5% ацетилена в смеси - это практически соответствовало нашему третьему опыту.

Во всех экспериментах взрывы (вспышки) были гораздо слабее, чем в случае гремучего газа водород - кислород (2 : 1). Однако, по словам коллеги, смесь ацетилен - кислород взрывается гораздо сильнее, чем упомянутая смесь водород - кислород. К сожалению, сам я таких экспериментов не проводил.
_______________________________________________________
⁴ Согласно книге Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н. Вигдорчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа (1990) ссылка.