Химия и Химики № 7 2013. Эксперименты с природным газом

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

Аэростат с метаном (природным газом) - 3х120 л

После описанных экспериментов я провел еще три запуска аэростатов, каждый из которых представлял собой три связанных мусорных пакета с метаном на 120 л. Про эти аэростаты не следовало бы писать, тем более, что в последнее время с аэростатами в журнале перебор (как когда-то было с "опытами со взрывами"), но, думаю, что описанные ниже эксперименты по запуску аэростатов все-таки представляют интерес.

Раньше я повторял за другими людьми, что для запусков аэростатов нужна солнечная безветренная погода, когда от поверхности Земли поднимаются восходящие потоки нагретого воздуха. Теперь же в этом пришлось наглядно убедиться.

Первый пакет я поставил наполняться метаном рано утром. Ветра почти не было, но пока пакет наполнился, поднялся ветер. Во время наполнения второго и третьего пакета ветер усилился и стал порывистым.

Для полного счастья оказалось, что за время наполнения третьего пакета первый и второй пакеты стали "мягкими" - они явно стравливали метан. Причину этого я понял только на следующий день: для того, чтобы увеличить объем пакетов, я аккуратно растягивал их оболочку. Визуально заметных дырок при этом не образовалось, но оказалось, что такие пакеты плохо держат газ.

Когда вышел на улицу, ветер был довольно сильным, но ждать с запуском было нежелательно, т.к. оболочка аэростата травила газ. Я отпустил пакеты и они сначала взлетели, но потом их быстро подхватило ветром. В результате аэростат полетел не вверх, а вниз и застрял в кронах деревьев как раз возле жилого здания (а внутри - более трети кубометра метана!). К счастью, аэростат быстро освободился и с трудом перемахнул через крышу пятиэтажки.

Когда я оббежал здание, обнаружил, что аэростат застрял в кроне дерева возле трассы (на высоте второго-третьего этажа). Если бы пакет был одинарным, я бы не переживал, но три связанных пакета могли запутаться в ветках и застрять "с концами". Однако не прошло и минуты, как аэростат освободился, перелетел дорогу на небольшой высоте и продолжил лететь, сносимый ветром.

К счастью, аэростат вскоре стал подниматься вверх: медленно, но верно. Ветер чуть утих - и это обеспечило успех запуска. Наблюдать за аэростатом было трудно: он был не очень высоко, зато его сильно снесло от оператора в горизонтальном направлении. Скорость подъема, судя по всему, постоянно возрастала и я вскоре потерял аэростат из виду.

Смотреть Видео (213 Мб, .avi )

На следующий день я решил запустить воздушный шарик с метаном, никаких пакетов запускать не планировал. Но, как назло, сутра почти не было ветра. Примерно в половине десятого я запустил шарик и убедился, что его сносит ветром, но сравнительно слабо. Запуск шарика получился хорошо, но съемка - неважно: маленький, светлый и полупрозрачный шарик было плохо видно на фоне яркого голубого неба. Вернее, невооруженным глазом шарик был виден хорошо, но на мониторе фотоаппарата - нечетко. Как тут не вспомнить про большие, черные пакеты?!

Время у меня было, решил тут же наполнить и запустить три пакета с метаном на 120 л. Наполнение пакетов закончил к половине двенадцатого. В этот раз оболочки пакетов я не растягивал и завязывал их плотно - в результате все три пакета оставались к моменту запуска тугими (т.е. даже если они и стравливали метан, это было незаметно).

Пока я наполнял пакеты, снова поднялся ветер. Вышел на улицу, связал пакеты, попробовал переждать. Во время ожидания заметил, что черная оболочка пакетов быстро нагревается на солнце (так вместо метанового аэростата можно получить солнечный Улыбка

.)

Ветер временно ослаб и я запустил пакеты, оказалось, что их снова сильно сносит. Первоначально аэростат поднялся на высоту шестнадцатиэтажного дома, но потом его прибило ветром ниже пятого этажа. Сначала аэростат отдалялся от оператора по горизонтали и почти не поднимался. Вид удручающий.

Однако вскоре аэростат пошел вверх: сначала медленно, потом быстрее. Когда аэростат поднялся высоко, но был все еще четко различим на мониторе, я неожиданно потерял его из вида. Попытки найти аэростат, уменьшив зум (а, значит, увеличив, поле зрения камеры) ни к чему не привели.

И только дома, просматривая снятое видео на большом мониторе, я обнаружил, что аэростат таки попал в кадр сбоку: он был на значительно большей высоте, чем еще несколько секунд назад (т.е. - в тот момент, когда я потерял его из виду) - поэтому я и не смог найти аэростат.

У меня есть только одно объяснение: аэростат попал в мощный восходящий поток воздуха и его стремительно понесло вверх. Позже, просматривая разные видео, я понял, что аэростат попал в восходящий поток значительно раньше того момента, когда я потерял его из вида. Думаю, это произошло вскоре после того, как аэростат опустило ветром до высоты пятого этажа [1].

Восходящие потоки теплого воздуха имеют большое значение. Они не только помогают подниматься аэростатам и воздушным шарам, но могут унести вверх тела, которые тяжелее воздуха: бумагу, кульки, планеры, дельтапланы, а также больших хищных птиц. Знакомый рассказывал, что в безветренную погоду он пустил с балкона самодельный парашют с небольшим грузом. Парашют сначала опускался вниз, но вскоре его подхватило восходящим потоком и подняло выше крыши дома.

Результаты действия восходящих потоков мы можем увидеть, наблюдая за образованием облаков в форме гор. Теплый воздух, поднимаясь, попадает в область, где атмосферное давление ниже. Воздух расширяется, а в результате этого - охлаждается, водяные пары частично конденсируются, образуя облака.

Кроме восходящих существуют и нисходящие потоки воздуха - когда струи холодного воздуха опускаются вниз. Такие потоки ("воздушные ямы") могут быть опасны для планеров, дельтапланов и даже для некоторых самолетов.

__________________________________________________
¹ Благодаря восходящему потоку процесс подъема аэростата прошел довольно интересно. Эмоциональное настроение экспериментатора можно передать следующими фразами. Сначала: "Черт, не летит!", потом: "Ага, хорошо..."; потом: "Ого!" и, наконец: "Господи, где же он!"

Смотреть Видео (113 Мб, .avi )

Третий запуск аэростата я провел утром в облачную погоду при умеренном ветре. Аэростат поднимался, но медленно, т.к. его сильно сносило ветром. В облачную погоду земля не прогревалась (кроме того, было утро) так что восходящих потоков, по-видимому, не было. В результате резкого рывка аэростата вверх я так и не увидел: пакеты уплыли в сторону и скрылись за зданиями и деревьями.

Другими словами, ничего интересного. Разве что в этот раз я взял два черных пакета и один светло-синий. Как и ожидалось, светло-синий пакет был виден на расстоянии гораздо хуже, чем черные.