Химия и Химики № 5 2014. Электрическая лампа и бензол

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

Электрическая лампа и бензол

Лампа и пламя (делаем отверстие в лампе)

Помню художественный фильм, в котором шпионы в обычную электрическую лампочку с помощью шприца ввели бензин и закрутили ее в люстру. А когда пришел человек, которого они хотели убить, и включил свет - произошел взрыв. Образовалось огненное облако.

Выглядит правдоподобно, но уже после опытов с лампой, наполненной бутаном [1], я стал сомневаться. В том опыте бутан разлагался на раскаленном волоске лампы, в результате вольфрам покрылся "шубой" из сажи, которая мешала отводу тепла. В результате спираль быстро перегорала, а бутан даже не загорался.

Я практически не сомневался, что так же будет и с парами бензина, но утверждать наверняка нельзя - поэтому испытания мы провели не в лаборатории, а в лесу (отойдя подальше от людных мест). Тем более что коллега - в отличие от меня - ожидал вспышки или взрыва.

Взяли лампу на 100 Вт (220 В). Сначала я проделал в ней отверстие - вкрутил лампу в патрон, включил ток и направил на баллон лампы узкое горячее пламя газовой горелки (аналогично [2]).

Стекло размякло, от нагрева внутри колбы лампы повысилось давление: послышался звук, похожий на выстрел из пневматики, - в лампе образовалась дырка диаметром несколько миллиметров. Сразу же выключил ток. Все остальные операции предстояло провести в лесу.

__________________________________________________
¹ Что можно сделать с электрической лампой? Лампа и пропан-бутановая смесь [ссылка].

² Что можно сделать с электрической лампой? Лампа, горелка и розетка [ссылка].

Смотреть Видео (9 Мб, .avi )

Логичный вопрос: где взять в лесу 220 В? Ответ, благо, был заранее - с помощью аккумулятора (12 В) и инвертора (200 Вт). Коллега припаял разъемы типа "крокодил", чтобы не пришлось накручивать проволоку на клеммы аккумулятора. Предварительно проверил, что лампа горит (разумеется, проверил до того, как сделал в лампе дырку - иначе спираль быстро бы сгорела на воздухе).

Пришли в лес. Закрепил лампу с патроном на ветке. Коллега подсоединил питание - инвертор и аккумулятор. Бензина или гексана в лаборатории не оказалось, пришлось взять бензол. Коллега с помощью шприца ввел в лампу миллилитров 50 бензола. Предварительно он обмотал отверстие лампы скотчем (чтобы ограничить доступ воздуха). Спираль как раз оказалась на поверхности жидкости. Съемку вел двумя камерами, одна - в штативе, одна - с рук.

Коллега подключил контакт к клемме аккумулятора. Внутри лампы вспыхнуло коптящее пламя - горели пары бензола. Пламя тут же погасло, осталась одна спираль, которая была раскалена, но светилась тускло. Странное дело: лампа светилась не непрерывно, а импульсами - то вспыхивала, то гасла. В такт вспышкам лампы раздавался писк - пищал инвертор. Это стало неожиданностью.

Никакой апокалиптической вспышки в стиле голливудских фильмов, разумеется, не произошло. Более трех минут слышалось: "Пи-пи-пи!". Спираль, то вспыхивала, то гасла. Накал был тусклым. Бензол внутри лампы стал коричневым, стекло над жидкостью покрылось копотью.

Честно говоря, для меня это не стало неожиданностью - электрическая лампочка работала подобно кетеновой лампе. На раскаленной вольфрамовой спирали происходил термолиз бензола.

Может быть, нужно разместить лампу так, чтобы спираль не соприкасалась жидкостью? Так и сделали - и опять: "Пи-пи-пи!". Спираль в этот раз вспыхивала ярче, но все равно тускло - красно-оранжевым цветом. Прошло минуты полторы. Лампу выключили.

Коллега по моей просьбе снял скотч и расколупал отверстие в лампе (так, что его диаметр стал не менее 1 см). Включили лампу - результат тот же: спираль мигает, инвертор пищит, а внутри лампы накапливается сажа и другие продукты термолиза бензола (в частности, был заметен белый туман). Стало ясно, что пары бензола и продуктов его разложения не дают проникать в лампу воздуху и изолируют спираль от кислорода.

Коллега подумал о пневматическом пистолете, который был у нашего знакомого: выстрелом можно было бы разнести оболочку лампы - тогда бензол, возможно бы, вспыхнул. Одновременно у меня появилась схожая мысль: разбить включенную лампу ударом палки.

Нашел стеклянную бутылку от пива, примотал ее скотчем к палке. Снова включили лампу, и я примерился ее ударить. - В этот момент произошла белая вспышка - перегорела спираль. Т.е. все закончилось так, как и в упомянутом выше опыте с бутаном [2] - только вместо секунд лампа горела минуты.

Причины мерцания лампы и писка инвертора я понял значительно позже. Сопротивление вольфрамового волоска в холодном состоянии невелико. Когда мы включаем лампу, волосок раскаляется и его сопротивление растет - это не дает возрастать току (выше допустимых значений). Если лампа включена в сеть, но волосок останется холодным - это фактически режим короткого замыкания. В нашем случае волосок охлаждался жидким бензолом и его парами (термолиз молекулы бензола требует затраты энергии). Другими словами, мы даже не понимали, что рисковали сжечь инвертор.

Смотреть Видео (87 Мб, .avi )

Чем дольше горела лампа - тем больше было темных продуктов внутри баллона