Что будет, если лампу накаливания (220 В) наполнить гексаном? - ч.1
Incandescent lamp (220V) filled with hexane

Что будет, если наполнить водой колбу лампы накаливания на 220 В? - Ответ на этот вопрос вы можете найти в статье [1]. Оказывается, не произойдет ничего страшного: если спираль лампы будет погружена в воду, она останется холодной (не раскаленной) - за счет того, что вода ее эффективно охлаждает. Разумеется, последовательно с этой лампой нужно включить какое-то хорошее сопротивление (например, обычную лампу) - чтобы не произошло короткого замыкания. Если спираль в лампе будет выше уровня воды, она просто сгорит от контакта с воздухом и водяным паром.

А что произойдет, если заполнить лампу не водой, а легковоспламеняющейся жидкостью, например, гексаном? Тоже не будет ничего страшного. Аналогичный опыт уже делали, только с бензолом (а не с гексаном) [2]. Несмотря на то, что в колбе лампы было отверстие, воспламенения не произошло. Внутри лампы просто имел место пиролиз бензола - с образованием копоти и желто-коричневых продуктов. Опыт проводили в лесу, поэтому доступа к бытовой сети на 220 В не было: пришлось запитать лампу от аккумулятора на 12 В через инвертор. Инвертор после включения работал в импульсном режиме: лампа мигала. Система защиты постоянно обрывала подачу тока (по-видимому, это результат того, что спираль была накалена слабо, ее сопротивление оставалось слишком низким, что грозило коротким замыканием).

Решил повторить этот опыт, но на этот раз - подключить лампу к бытовой осветительной сети. Все пришлось делать на кухне.

Повторять опыт дома крайне не советую - опасность пожара!
Плюс опасность поражения электрическим током!

Включил в цепь две лампы на 100 Вт и 220 В последовательно: первая лампа - "экспериментальная", вторая - играет роль сопротивления, чтобы избежать короткого замыкания. Когда включил ток, обе стоваттные лампы загорелись - довольно тускло, причем - с одинаковым накалом. Запомним этот факт.

Чтобы заполнить "экспериментальную" лампу гексаном, для начала нужно проделать в колбе отверстие, причем так, чтобы не повредить спираль. Сделать это просто: направим на стекло включенной лампы горячее узкое пламя газовой горелки или турбо-зажигалки - так, чтобы прогревался только узкий участок колбы (причем поближе к цоколю: чтобы в перевернутую лампу можно было залить гексан выше уровня спирали). Нагретый участок колбы размякнет, вздуется, в результате сквозь размякшее стекло прорвется из лампы газ со звуком "пух!" Отверстие готово. Теперь лампу нужно выключить, поскольку через отверстие внутрь лампы постепенно будет проникать воздух и минуты через две раскаленная спираль перегорит. Я выключил лампу не сразу: хотелось полюбоваться, как внутри колбы образуется и клубится дым триоксида вольфрама.

Отверстие готово. Теперь нужно заполнить лампу гексаном.

Для этого я перевернул лампу (цоколем вверх) и залил в колбу гексан с помощью пипетки. Уровень гексана был на несколько миллиметров ниже спирали.

Хотя воспламенения быть не должно, на всякий случай установил под лампой широкую кастрюлю - в случае чего, горящий гексан стечет в кастрюлю и будет накрыт крышкой (романтическая ситуация, когда горящая жидкость растекается по полу и сжигает всю квартиру в мои планы не входила).

Включил ток. Спираль над гексаном раскалилась до красновато-желтого цвета, никакого воспламенения не произошло (пары гексана вытеснили из колбы лампы воздух: есть топливо, но нет окислителя). Вторая лампа загорелась ярко (гораздо ярче, чем до заполнения экспериментальной лампы гексаном), но все равно вторая лампа горела не в полную силу. На этом, собственно, и все. Со временем верхний слой гексана становился желтым, на стекле сверху над спиралью стал появляться желто-коричневый налет, но немного. Из отверстия лампы шли белые пары, запах был, как от коптящей керосиновой лампы (или, как от свечи, или, как в опытах со смесью пропана и бутана, когда происходило неполное сгорание газа) - все это признаки того, что на раскаленной поверхности спирали происходит термолиз паров гексана. Большого количества копоти на стенках, которое имело место в упомянутом опыте с бензолом, не было. Спираль горела минут 5 - и ничего с ней за это время не произошло.

Выключил ток, наполнил лампу гексаном так, чтобы спираль погрузилась в жидкость. Включил ток. В результате спираль осталась холодной (не раскаленной), на ее поверхности понемногу кипел гексан, но основная масса жидкости осталась холодной. Вторая лампа горела ярко - в полную силу.

- Вот и все: ни взрыва, ни вспышки, ни других драматических эффектов, которые показывают в остросюжетных фильмах.

Отобрал из лампы пипеткой часть гексана - так, чтобы уровень жидкости упал ниже спирали. Спираль оказалась снова в атмосфере газа. Из-за неосторожного движения случайно повредил спираль: она слетела с одного из электродов. Не беда: той же пипеткой чуть выгнул электрод и снова надел на него спираль - контакт восстановлен. Включил ток, снова спираль раскалилась до красновато-желтого цвета, запахло продуктами термолиза гексана. Вторая лампа горела ярко, но теперь уже не в полную силу. Опять спираль (первой лампы) находилась в частично раскаленном состоянии минуты три, но не перегорела.

Все это напоминало т.н. "кетеновую лампу": прибор для термолиза ацетона (можно использовать и уксусную кислоту, но это хуже), в котором результате разложения ацетона на раскаленной электричеством спирали образуется кетен CH₂=C=O - ненасыщенный кетон, который может служить исходным веществом для большого числа синтезов. А вещества такие интересные образуются, что пальчики оближешь! (Уксусный ангидрид, например).

Кетен - активное соединение плюс при комнатной температуре он - газ, поэтому кетен лучше пускать в синтез сразу же после его получения.

Но мы отвлеклись...

Теперь пару слов о поведении в ходе опыта второй лампы (той, что служила для предохранения от короткого замыкания и осталась без "модификации"). Напомню, что электрическое сопротивление металлов, в частности - вольфрамовой спирали лампы, тем выше, чем выше температура - и наоборот. Мы имеем две лампы - два сопротивления, включенных в электрическую цепь последовательно. Раз соединение последовательное, ток, который течет через обе лампы, одинаковый. Зато сопротивление первой лампы меняется - в зависимости от температуры спирали.

В ходе эксперимента имеет место три случая: 1 - первая лампа не вскрыта (обе лампы одинаковы); 2 - первая лампа заполнена гексаном, спираль НАД жидкостью (спираль первой лампы частично охлаждается); 3 - первая лампа заполнена гексаном, спираль ПОД жидкостью (спираль первой лампы охлаждается гексаном по максимуму).

1. До того, как "экспериментальная" (первая) лампа была заполнена гексаном, обе лампы горели тускло, причем с одинаковым накалом. Обе лампы были одинаковыми: лампы мощностью 100 Вт из одной партии - значит, и их сопротивление было примерно одинаковое.

2. Когда спираль первой лампы находилась над гексаном и была накалена лишь частично, вторая лампа стала гореть ярче, но все равно не в полный накал. Спираль первой лампы частично охлаждалась, будучи над гексаном (она была раскалена только до красно-желтого цвета), ее сопротивление упало, в результате накал второй лампы усилился.

Ток, который идет через обе лампы, одинаков (последовательное соединение), но основное сопротивление сосредоточено теперь во второй лампе - здесь и высвобождается основная энергия тока (тепло и свет).

3. Спираль первой лампы ПОД гексаном - она охлаждается до температуры кипения гексана (т.е. совсем не накалена). Температура минимальна. Электрическое сопротивление первой лампы минимально. В результате накал второй лампы становится максимальным. Визуально это выглядит, как будто в цепь включена только одна - вторая лампа.

Прекратил опыт, выключил ток и слил гексан из лампы в стакан. Следующий эксперимент будет гораздо рискованнее, поскольку он должен закончиться воспламенением.

__________________________________________________
¹ Что будет, если наполнить лампу накаливания (220 В) водой? Incandescent light bulb (220V) filled with water [ссылка]

² Электрическая лампа и бензол [ссылка]

Watch the video / Смотреть Видео (281 Мб, .avi )

Спираль лампы накаливания и гексан (эксперимент с пожаром)
Incandescent lamp filament and hexane (experiment with uncontrolled fire)

Теперь заключительный эксперимент: то же, что и раньше, только с доступом воздуха к раскаленной спирали. Для этого аккуратно удалил колбу с лампы (расколупал стекло возле краев отверстия пинцетом). Закрепил лампу в штативе так, чтобы спираль была погружена в стакан с гексаном ниже уровня жидкости. Стакан стоял на консервной банке, последняя - на чашке Петри. Если убрать чашку Петри, уровень гексана (вместе со стаканом) опустится ниже спирали лампы - в отличие от опытов внутри колбы лампы, теперь к спирали будет свободный доступ воздуха, а не только паров гексана.

Сразу скажу, идея оказалась плохой: не следует стакан с легковоспламеняющейся жидкостью двигать, в момент, когда жидкость может загореться, - это опасно. Лучше уж, чтобы стакан был неподвижным, а поднималась спираль (вместе с лапкой штатива).

Итак, спираль в стакане с гексаном ниже уровня жидкости - включаю ток. В первое мгновение в месте контакта спирали с электродом лампы появилась яркая искра, но быстро погасла (невооруженным глазом это выглядело, как будто на мгновение раскалилась вся спираль, а затем моментально остыла). С поверхности спирали выделялись пузырьки пара, вторая лампа горела в полную силу - и все. Но, в отличие от предыдущих вариантов опыта, мы теперь имеем доступ к спирали и гексану и можем их перемещать.

Убираю снизу чашку Петри. Стакан с гексаном опускается вниз, спираль оказывается над жидкостью. В первые секунды она раскалилась до красно-желтого цвета, как и в предыдущих опытах, потом - вспыхнул гексан в стакане.

Пламя стало жечь пластмассовый патрон лампы, который находился под напряжением. Чтобы прекратить это безобразие, я планировал вынуть из-под стакана консервную банку, после чего сдвинуть стакан с горящим гексаном в сторону и накрыть чашкой Петри. Но стакан перевернулся, горящий гексан растекся по предусмотрительно подставленной деревянной доске (металлического поддона не было). Площадь возгорания была солидной.

Подобной пакости я ожидал еще до опыта, поэтому держал под рукой полотенце - накрыл ним пламя. Пламя ослабло, но площади полотенца оказалось недостаточно. Снимаю полотенце, мочу его водой в раковине и снова накрываю пламя. Пламя вскоре гаснет. Потом понимаю, что надо бы выключить ток: я накрыл мокрым полотенцем установку, которая находится под напряжением. Выдергиваю вилку из розетки.

Когда попробовал поднять полотенце, пары гексана снова загорелись - опять накрыл, придавил тлеющие места ткани - на этом и все. Во время первой вспышки немного горящего гексана попало на руку: сбил пламя, даже не получив легкого ожога.

В опыте пострадало одно полотенце. Частично обгорела изоляция проводов. Вот и все.

Watch the video / Смотреть Видео (111 Мб, .avi )

< Электрическая дуга, Электрические разряды, Опыты с Электричеством > < Что можно сделать с электрической лампой? >

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом] [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном 2] <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Электрическая дуга Электрические разряды Электричество (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]