Хімія та Хіміки № 7 2013
Щоб повітряна кулька піднімалася вгору, її треба надути легким газом. Хороший варіант – водень. Водень - найлегший газ, отже, підйомна сила такої кульки буде найбільшою. Інший варіант - гелій, він дає трохи меншу підйомну силу, зате не спалахує. Однак, якщо водень можна отримати реакцією металів з кислотою, алюмінію з лугом або, у крайньому випадку - електролізом, то єдиний практичний спосіб "отримати" гелій - взяти його з газового балона [1].
Можна також наповнити повітряну кульку або сміттєвий пакет гримучим газом водень-кисень, який утворюється при електролізі води [2], але це вимагає збору установки для електролізу, експлуатація якої пов'язана з низкою технічних проблем. Крім того, сміттєві пакети з гримучим газом добре літали в лабораторії, але при спробі запустити їх на вулиці пакети швидко прибивало вітром до землі.
Інший доступний газ, який легший за повітря - метан. Молекулярна маса метану - 16, а середня молекулярна маса повітря - 29. Як ми вже переконалися (з попередніх частин статті), сміттєві пакети з метаном цілком стерпно літають, хоча підйомна сила метану істотно нижча, ніж у водню (молекулярна маса - 2 ) гелію (молекулярна маса - 4).
Зрозуміло, метаном можна наповнити не тільки сміттєвий пакет, а й повітряну кульку, щоправда, тут існує технічна труднощі: тиску газу в побутовій мережі цілком достатньо, щоб заповнити сміттєвий пакет, однак, його не вистачає, щоб надути метаном повітряну кульку.
Вирішення цієї проблеми описано в статті [3]: повітряну кульку можна наповнити метаном за допомогою гумової груші, що накачує, можна також скористатися комбінацією банки і вакуумного насоса.
Ні нагнітальної груші, ні водоструминного насоса під рукою невиявилося, тому я вирішив скористатися більш доступним, хоч і менш зручним способом. До дволітрової ПЕТФ пляшки підібрав корок із трубкою. Кінець трубки помістив у повітряну кульку, "шийка" кульки обв'язав ниткою - щоб вона щільно прилягала до трубки. Пляшку закріпив у вертикальному положенні - шийкою вниз, просунув у шийку трубку, з'єднану з газовою плитою і відкрив кран конфорки.
Орієнтовно розрахував, що й для наповнення пакета на 120 л метаном необхідно близько 40 хв., отже, швидкість подачі газу становить 120/40 = 3 л/мин. Час наповнення дволітрової пляшки (із запасом) – 1 хв.
Коли пляшка заповнювалася, я, не перевертаючи, закривав її пробкою з газовідвідною трубкою, пов'язаною з кулькою. Потім ставив наповнюватися метаном іншу дволітрову пляшку. Пляшку з метаном поміщав на підлогу і видавлював із неї весь метан у кульку, натискаючи ногами. Після цього перетискав газовідвідну трубку, відкривав пробку та розправляв розтоптану пляшку, вдаючи в неї повітря ротом. Тим часом друга пляшка наповнювалася метаном, я знову ставив наповнюватися першою пляшкою, другу ж закривав пробкою, видавлював з неї метан і т.д.
Видавлюючи метан з пляшки 15-20 разів, мені вдалося надути повітряну кульку метаном. Зазвичай це займало 20-30 хвилин. Зрозуміло, ПЕТФ пляшка після того, як я по ній потоптався, потім відновлювала свою форму не повністю, але це було некритично: просто корисний обсяг зменшувався. Оскільки в повітря кухні надходило чимало метану, я відчинив вікно і не підпускав близько "ходячи джерело статичної електрики" (кішку).
| Пристрій для наповнення повітряних кульок метаном |
Надута кулька непогано літала: не тільки в кімнаті, а й на вулиці. Після того, як я йоговідпустив, кулька стала швидко підніматися, одночасно її зносило вітром. Спостерігати за все меншою кулькою можна було хвилин 5-7. Однак коли я спробував зняти запуск кульки, мене спіткало розчарування: під час початкової стадії експерименту сіли акумулятори. Прикро, хоч я мало що втратив. (Хіба що – "віру в людство", тому що акумулятори були нещодавно купленими і зовсім недавно зарядженими: з проблемою бракованих акумуляторів або блоків зарядки доводиться стикатися не вперше).
Наступного дня знову надув повітряну кульку, пішов надвір і запустив. Вітер був слабкий і трохи зніс кульку у бік, протилежний Сонцю: для спостережень та зйомки це добре. Кулька піднімалася все вище і вище, а завдяки слабкому вітру за нею не довелося бігати. Спостерігати за підйомом вдалося хвилин 5. Найцікавіше, що я втратив з поля зору кульку якось занадто раптово: секунду тому вона ще була бачна - кулька здавалася дрібненькою, але ще не перетворилася на точку, секунда - і її вже "ні". Цілком можливо, що кулька потрапила в сильний повітряний потік, який зніс його вгору та/або убік - як це вже траплялося з аеростатами зі сміттєвих пакетів [4].
Зі зйомкою вийшло гірше. Незважаючи на хороші умови, я швидко втратив кульку з фокусу камери: візуально він був чудово видно, але навести камеру на маленьку, світлу і напівпрозору кульку виявилося вкрай важко - на моніторчику камери він був погано помітний. Це вам не чорний і великий пакет для сміття.
Єдине, що залишилося: приблизно наводити камеру на ту ділянку неба, де знаходилася кулька, і знімати наосліп. Потім виявилося, що кулька неодноразово потрапляла в кадр, але не по центру, а з країв: коли я збільшував зум, кулька виходила за межі кадру.