Популяризация науки и образования через научное шоу

Михаил Александрович Демидов

Хотите подержать в руках огонь? Может, желаете прикоснуться к молнии? Или выпустить джинна из бутылки? Тогда эта книга для вас! В ней вы найдете инструкции для проведения настоящих научных экспериментов, сможете удивить близких, удивиться сами и почувствовать себя настоящими учеными! В книге представлены опыты разных уровней сложности – от простых до более сложных, поэтому каждый найдет для себя подходящий способ познакомиться с наукой поближе.

Эксперимент 1.

Огонь на руке

Подержать огонь на руке? Легко!

Это очень простой эксперимент, и если его проводят правильно, то он абсолютно безопасен.

Материалы и оборудование

Глубокая миска или емкость 1—1,5 литра

Кухонное моющее средство Fairy

Зажигалка с длинным носиком (для разжигания каминов)

Баллон для горелок (пропан-бутановая смесь)

Вода

Несколько сухих полотенец

Углекислотный огнетушитель

Дозатор пропан-бутановой смеси (необходимо изготовить)

Собирается самостоятельно

Для одноразовых баллончиков пропан-бутановой смеси продаются различные горелки. Понадобится самая дешевая, у которой может не быть специального поджигающего устройства, но у которой есть клапан открытия и закрытия газовой смеси.

Необходимо максимально снять все съемные детали с этой горелки, чтобы остались только присоединитель баллона, клапан регулировки подачи газа и внутренний корпус горелки, из которого будет выходить газ через небольшое отверстие в носике.

Необходимо взять примерно 50-сантиметровый гибкий шланг с внутренним диаметром примерно 5—6 миллиметров, который необходимо надеть на носик горелки. Таким образом, когда вы включите подачу газа, газ должен выходить только из свободного конца шланга.

Техника безопасности в ходе эксперимента

Этот эксперимент нельзя проводить в помещениях с повышенными требованиями пожарной безопасности,

эксперимент нельзя проводить на ветру, нельзя трясти рукой с горящей пеной, эксперимент нельзя проводить в помещениях с низкими потолками и в тех местах, где может что-то загореться от поджигаемой пены. Огонь, получаемый в этом эксперименте, может быть довольно высокий, а человек, на руке которого поджигается пена, может испугаться и начать трясти своей рукой, разбрасывая огонь вокруг себя.

Также следует учитывать наличие пожарных датчиков, которые могут находиться в зоне проведения эксперимента, и специальных противопожарных спринклеров, которые срабатывают на повышенную температуру.

Ход эксперимента

В глубокую миску наливают воду где-то на 2/3 и добавляют примерно одну чайную ложку моющего средства Fairy.

Если налить сильно много или сильно мало моющего средства, то пена будет быстро лопаться.

Кисть руки добровольца необходимо намочить в водяном растворе с Fairy. Для этого кисть руки опускается в миску и мочится с двух сторон. Если на руке есть волосы, то они смачиваются водой примерно на 5—10 сантиметров от ладони. Длинные рукава закатываются.

После этого, пока рука не высохла, необходимо получить пену нужного размера в количестве, которое занимает оставшуюся 1/3 миски или более (часть пены во время ее расположения на смоченную руку лопнет, поэтому количество пены делается с небольшим запасом).

Далее газовая смесь, проходя через шланг от баллона, пропускается через мыльный раствор, и получается пена, наполненная горючим газом.

Идеальные пузыри пены должны быть как крупные виноградины, если пузыри пены меньше горошины, то ее получается очень много и она будет долго гореть, что может привести к ожогам.

Если пузыри пены больше крупной виноградины, такую пену очень трудно взять на руку, чтобы пена не лопнула.

Именно для того, чтобы получить правильный размер пузырей пены, нужно устройство для точного дозирования количества горючего газа.

Самое главное при использовании устройства дозирования количества горючего газа: клапан, через который будет выходить газ из баллона, должен всегда находиться вверху. То есть через него всегда выходит газообразная часть (хотя в самом баллоне находится сжиженный газ), что исключит замерзание пены, а клапаном можно точно отрегулировать не только размер пены, но и ее количество.

Клапан на баллоне закрывается, и баллон отодвигается подальше от миски с пеной.

На мокрой руке все пальцы сжимают между собой и большой палец прижимают к ладони сбоку. Пена собирается из миски мокрой рукой, без погружения ее в воду, т. е. мокрой рукой проводят над водой, собирая пену на ладонь.

После этого рука с пеной вытягивается перед собой, максимально распрямляется ладонь, чтобы она не горбилась и была практически плоской. Встречаются люди, у которых при попытке распрямить ладонь большой палец поднимается над ней. В этом случае большой палец максимально оттопыривается вбок.

Ладонь необходимо приподнять чуть выше уровня локтя. Т. е. ладонь с пеной должна быть самой высшей точкой руки.

После этого второй рукой убираются все пузыри пены, которые оказались под ладонью или сбоку.

Пена должна поджигаться зажигалкой с длинным носиком: это исключает ожоги у того, кто поджигает.

Поджигать нужно либо сбоку, либо сверху, но не снизу, чтобы не обжечься.

После поджигания пена сгорает за 1—2 секунды.

Если становится горячо, то можно дуть от себя на руку — это очень быстро потушит огонь.

В первый раз используется маленькое количество пены — размером с мандаринку, после чего количество увеличивается до размера апельсина или яблока. И постепенно количество пены доводится до горки, которая полностью будет лежать и покрывать всю ладонь.

Также можно тушить огонь одним из полотенец, которое берется во вторую руку или передается помощнику.

Этот эксперимент довольно безопасен, если его проводят правильно.

У этого эксперимента есть несколько способов проведения, изложенный способ наиболее безопасный, но не самый простой.

Самый простой способ получения мыльной пены, наполненной горючим газом, — пропустить горючий газ через мыльный раствор прямо из баллона.

В качестве горючего газа используются не только одноразовые баллончики с пропан-бутановой смесью, но и любой домашний освежитель воздуха либо другой баллончик с горючей газовой смесью. У всех таких баллончиков есть клапан, при нажатии на который содержимое выходит из баллона наружу, и достаточно просто перевернуть такой баллон вверх дном и, погружая в миску с мыльным раствором, нажать этот клапан о дно миски. Выходящие газы, проходя через мыльный раствор, создадут пену, которую можно использовать для эксперимента, но я не рекомендую так делать.

Дело в том, что внутри большинства таких баллончиков не очень большое давление, но вещества в них находится в жидком состоянии.

Когда эти горючие вещества выходят из баллончика и превращаются в газообразные, они очень сильно охлаждают все окружающее и пена получается хрупкой, ее трудно взять на руку. А еще у нее может быть неподходящий размер, т. е. будет очень много мелкой пены, которая долго горит, все это может привести к ожогам.

Объяснение

Тепло от огня стремится уйти вверх, а так как пена находится на верхней точке руки, то почти все тепло улетает вверх.

Стенки у пузырьков пены очень тонкие и быстро лопаются, огонь очень быстро прогорает, а большая часть тепла уходит вверх с продуктами горения.

Оставшаяся часть тепла начнет нагревать воду на руке экспериментатора, а так как теплоемкость у воды очень высокая, то вода не успеет нагреться до того момента, когда огонь потухнет. Если пену набрать на сухую руку, то можно получить ожог.

После эксперимента рука вытирается полотенцем.

Есть разные типы горючих веществ, но я предпочитаю использовать пропан-бутановую смесь либо газ для зажигалок.

Обратите внимание

При повторении эксперимента в миске остается какая-то часть маленьких пузырьков, которые желательно убирать. Они мешают появлению следующей порции пены правильного размера.

Поэтому может понадобиться еще один баллон с горючим газом, на который будет надета горелка. Дело в том, что убрать мелкую пену из миски довольно трудно, а зажигалкой она плохо поджигается, т. к. газ проходит через стенки пузырей. Но она легко сжигается горелкой, она просто лопается, когда на нее направляется факел из горелки.

Что может пойти не так

Во время эксперимента человек, на руке которого поджигается огонь, может испугаться. Трясти рукой, чтобы потушить огонь, который только разгорается, очень опасно, но его можно потушить полотенцем либо просто его задуть.

Движение руки, когда на ней загорается огонь, как правило, направлено сверху вниз, так хочется убрать руку от огня. В этот момент из-за турбулентности воздух подсасывается в зону горения, а огонь как бы прилипает к руке. Но из-за подсоса воздуха и появления кислорода огонь начинает разгораться сильнее, а когда рука остановится где-то в нижней точке, огонь может загореться снова, тепло и продукты горения снова начнут подниматься вверх, что может обжечь руку. Поэтому я всегда придерживаю руку ребенка, на которой будет поджигаться пена, чтобы он ее не выдернул. Тогда я смогу очень быстро задуть огонь, если ребенок испугается.

Если пена поджигается там, где есть ветер, то очень трудно спрогнозировать дальнейшее поведение огня и также можно обжечься.

В самом начале я сказал про огнетушитель, который может находиться рядом с местом проведения эксперимента.

Я всегда беру огнетушитель для всех экспериментов, связанных с огнем. Есть разные типы огнетушителей: углекислотные, пенные, порошковые и другие.

Я использую маленькие, килограммовые углекислотные огнетушители.

Дело в том, что от них не остается порошка и следов, а их объема хватит, чтобы потушить небольшое пламя.

Но стоит учесть, что углекислый газ внутри огнетушителя находится под большим давлением, и, когда огнетушитель срабатывает, он может сдуть довольно легкие предметы со столов, и эти предметы могут разбиться. Поэтому лучше один раз попробовать воспользоваться таким огнетушителем, чтобы понимать, насколько сильный поток углекислого газа вырывается из него.

Один раз я лишился ультрафиолетовой лампы, которую просто сдуло большим потоком углекислого газа со стола, хотя стол находился от меня в нескольких метрах.

Углекислотные огнетушители во время их работы нельзя держать за раструб, так как он очень сильно охлаждается и можно получить обморожение.