Если вы бываете за городом, где нет доступа к газовой магистрали, то наверняка сталкивались с необходимостью использования прибора по типу Достаточно часто люди используют печи или плиты, которые работают от баллонов со В качестве альтернативного решения может выступить самодельный прибор, который функционирует на жидком топливе. Если вы - владелец загородного участка, и периодически стараетесь решить проблему обогрева помещений и приготовления пищи, то, вполне возможно, вам подойдет горелка спиртовая. Она может стать незаменимым атрибутом и в том случае, если вы предпочитаете отправляться в свободное время в походы с ночевкой.

Основные плюсы приборов

Упомянутая горелка с легкостью может быть сделана вами самостоятельно. Ее можно будет взять с собой в гараж, на дачу или в поход, а также в те места, где отсутствует электричество, магистральный газ или дровяные печи. С помощью подобного устройства вы сможете достаточно быстро нагреть воду, приготовить пищу или обогреть помещение. Такое изобретение подходит для тех мест, где нельзя разводить костер, так как устройство вырабатывает пламя, которого почти не видно, однако его окажется достаточно для приготовления пищи. Горелка спиртовая обладает массой преимуществ, среди них можно выделить хорошую работоспособность при сложных погодных условиях. И это верно, даже если температура внешнего воздуха опускается до -40 градусов. Если вы изготовите такой прибор самостоятельно, то сможете почувствовать, насколько он прост в использовании, компактен, экономичен и доступен в плане приобретения топлива. Последний фактор можно назвать одним из самых важных преимуществ таких горелок, так как спирт можно приобрести везде. Помимо прочего, стоимость такого топлива невысока, особенно если проводить сравнение с керосином или газом.

Технология изготовления горелки

Горелка спиртовая может быть выполнена одним из нескольких способов. Если вы новичок в данном деле, то стоит выбрать максимально простую методику, которая не предполагает использования Технология предусматривает использование жестяных пустых банок в количестве двух штук, их необходимо предварительно очистить и промыть проточной водой. После этого изделия должны хорошо просохнуть. В центральной части одной из банок следует сделать 4 прокола, используя гвозди. Такие же отверстия следует сделать по периметру ободка банки. Этот элемент станет заготовкой будущей горелки, из которой будет вырываться пламя при использовании.

Данная деталь должна быть отрезана от банки таким образом, чтобы длина бортика оказалась равна трем сантиметрам. Для этого можно использовать бытовые ножницы, так как жесть достаточно тонкая, ее легко разрезать любым острым предметом. Когда изготавливается горелка спиртовая, на следующем этапе во второй банке необходимо отрезать дно, сделать это необходимо максимально аккуратно, чтобы не было зазубрин. В противном случае возникнет необходимость использовать напильник или наждачную бумагу.

Методика проведения работы

На днище горелки укладывается кусок ваты, которые предварительно следует смочить в спирте. Далее конструкция накрывается верхней частью таким образом, чтобы она выполняла функцию герметичной крышки. Если не обеспечить плотное соприкосновение деталей, то в щели можно установить полоски жести, которые остались от проведения раскроя изделий. Когда спиртовая горелка своими руками изготавливается, использовать ее необходимо по определенному принципу. Спирт следует налить на верхнюю часть конструкции, где проделаны отверстия. Сделать это необходимо таким образом, чтобы состав попал на ободок. На последнем тоже должны быть отверстия. Далее спирт поджигается, жесть нагревается, а тепло передается вате, которая смочена в спирте. Вследствие этого начинают выделяться пары, которые будут поддерживать пламя.

Заключительные работы

На последнем этапе предстоит сделать опоры, на которых будет находиться котелок для приготовления еды. Для этого следует использовать два металлических прута, которые вбиваются в форме буквы П в грунт параллельно друг другу. В процессе приготовления еды следует исключить опрокидывание устройства. Если вы решили сделать такое изделие, как спиртовая горелка, своими руками, то следует помнить о том, что подобное устройство является одноразовым, так как жестяные банки для следующего раза уже не пригодятся.

Альтернативный вариант изготовления

Полезные самоделки могут оказаться несколько более сложными, чем вышеописанный вариант. Однако такая конструкция будет отличаться более высокой надежностью, долговечностью и прочностью. О ней и поговорим далее.

Подготовительные работы

Для того чтобы изготовить устройство своими руками, следует подготовить компрессор, лучше всего использовать автомобильную камеру, позаимствовать которую можно у грузового транспорта. Ee время от времени нужно будет подкачивать. В качестве альтернативного решения выступает компрессор от старого холодильника. Следует подготовить ресивер, для этого отлично подойдет пластмассовая канистра, объем которой составляет 10 литров или меньше. Пробка должна быть сплошной, желательно выбрать полупрозрачную. Такие полезные самоделки изготавливаются из нескольких элементов, среди них следует выделить топливный бачок, для этого нужно использовать двухлитровую стальную емкость, в крышку которой впаиваются две трубки. Одна из них должна быть длинной, другая короткой. Первая опускается на дно бачка.

Технология проведения работ

Спиртовые можно приобрести в магазине, однако конструкция настолько проста, что изготовить их вы можете самостоятельно. Топливный бачок следует наполнить спиртом, но не более чем на 1/2 объема. На вход компрессора устанавливается простейший фильтр. Его можно выполнить самостоятельно, используя воронку, на которую натягивается отрезок Принцип функционирования устройства обеспечивается благодаря подкачке воздуха компрессором, а также дальнейшему его попаданию в ресивер под некоторым давлением. В нем сглаживаются пульсации давления. Затем воздух отправляется в емкость с топливом, где смешивается с парами спирта. Полученная смесь поступает на горелку. Корректировать интенсивность горения можно с помощью специального винта, который имеется на горелке.

Третий способ изготовления

Если вы задумались о том, как сделать спиртовую горелку, то необходимо будет подготовить плоскую банку из металла, в качестве которой может выступить емкость из-под консервов или косметического крема. Понадобится пемза, а также спирт. Механизм подобного устройства чрезвычайно прост и не предполагает приложения особых усилий при изготовлении. Для создания устройства необходимо максимально плотно уложить в емкость пемзу, а после залить все сверху некоторым количеством топлива. Выполнять данные манипуляции необходимо максимально аккуратно, чтобы жидкость впитывалась, а не выплескивалась наружу. Благодаря наличию пемзы пламя будет гореть в течение 15 минут, так как она из-за пористой структуры будет являться распределителем топлива. Такая спиртовая горелка из банок позволит приготовить пищу, а также обогреть достаточно небольшое помещение по типу гаража или бытовки. Для разогревания еды необходимо соорудить подставку для посуды, которая изготавливается из камней, проволоки или другого материала. Главное при этом - учесть требование, которое заключается в необходимости устойчивости посуды.

Основные разновидности спиртовых горелок

Спиртовая самодельная горелка может быть открытого или закрытого типа. Каждая из приведенных конструкций обладает своими достоинствами и недостатками. Если речь идет об устройстве открытого типа, то вы можете столкнуться с не столь высокой экономичностью, горение будет протекать на большей площади. Это будет способствовать обильному испарению топлива. Помимо прочего, в горелках закрытого типа не предусмотрена возможность контроля объема оставшегося топлива. Такие горелки нуждаются во внешнем поджиге, что увеличивает пожароопасность. Однако каждую из перечисленных горелок можно изготовить самостоятельно. Важно помнить о том, что работа горелок основана на сгорании паров топливной смеси. Поэтому категорически запрещается применять в качестве топлива вещества, которые содержат ацетон, а также бензин.

Экспериментальная часть

Вместимость резервуара может быть равна 70 миллилитрам, сопла нужно проделать в количестве 16 штук, расстояние между ними должно составить один сантиметр. Ориентировочное время горения может составить 25 минут на одной заправке. Как показывает практика, длительность и интенсивность горения таких приборов зависит от вида топлива. Лучше всего горение происходит от паров медицинского спирта. Если же речь идет о ситуациях, когда применяется салициловая кислота, то она горит не столь интенсивно. Если же горелку заправить пищевым спиртом, то она покажет наименьшее время горения.

Температура спиртовой горелки оказывается достаточно высокой для того, чтобы обогреть палатку и приготовить пищу. В процессе использования спиртовых устройств следует применять растворы, которые содержат около 50-70% этанола. Это позволяет продлить период работы, хоть и понижает интенсивность пламени. Конструкция имеет способность кипятить 0,5 литров воды за 7 минут, что достаточно для того, чтобы заварить чай или запарить лапшу быстрого приготовления. В процессе эксплуатации не следует переворачивать устройство, так как это может быть пожароопасным. Как показывает практика, если кинуть сверху ваты, а после поджечь, от перегрева спирт может начать сильно испаряться, из-за чего горелка попросту разлетится пополам. Конструкция горелки очень проста, но многие перед ее изготовлением многие задумываются, зачем использовать жидкий спирт, когда есть сухой. Ответом на этот вопрос станет более высокая теплоотдача, что указывает на возможность более быстрого подогрева воды.

В заключение

Используя несколько вы самостоятельно сможете изготовить спиртовую горелку, которая будет способна выручить вас за городом и в туристическом походе на отдыхе. Примечательно, что выполнить такое устройство вы сможете без дополнительных инструментов. Именно поэтому оно так привлекает домашних умельцев, которые часто предпочитают отдыхать за пределами города. Везти с собой такое приспособление нет никакой необходимости, достаточно будет использовать жестяные банки, которые можно подготовить и на природе. А после первого использования прибор можно утилизировать.

Для жидкого топлива, содержащая резервуар для спирта, снабженный крышкой, через которую пропущен фитиль, нижний конец которого размещен в резервуаре, а верхний конец вне его.

Энциклопедичный YouTube

1 / 1

Спиртовка из фонарика.

Субтитры

Применение

Применяются в туризме для приготовления пищи; в химических и школьных лабораториях для подогрева и плавления материалов, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб для химических работ и пр.) и других подобных термических процессов; в медицинских учреждениях для стерилизации в открытом пламени медицинских инструментов; а также везде, где требуется применение открытого пламени небольшой тепловой мощности.

Конструкция

Ёмкость для спирта является основной несущей частью лабораторной спиртовки, а важнейшей и главной её частью является фитиль, который переносит жидкое топливо (спирт) из ёмкости на конец фитиля, где это топливо горит и используется для нагревания. Ёмкость для спирта изготовлена в виде резервуара, в который опущен нижний конец фитиля. Резервуар имеет горловину, которая снабжена крышкой. Крышка необходима, чтобы отделить зону горения спирта от внутреннего объёма резервуара, где находится жидкое топливо. Крышка резервуара может быть размещена как внутри горловины, так и вне её, охватывая последнюю с наружной стороны. В отверстии крышки, через которую проходит фитиль, обычно устанавливают направляющую трубку. Фитиль должен размешаться в трубке таким образом, чтобы, с одной стороны, иметь возможность плавно и легко перемещаться в трубке, а с другой стороны, контакт трубки с фитилем должен быть достаточно плотным, чтобы фитиль не выпал из трубки. Крышка спиртовки может иметь устройство для регулировки выступающей длины фитиля, рекомендуемая величина которой составляет не более 15 мм.

Обычно топливо для спиртовки заливается через верхнее отверстие резервуара после снятия крышки. Однако имеются спиртовки, резервуар которых имеет боковую заправочную горловину с притертой пробкой. Количество заливаемого топлива определяется внутренним объёмом резервуара. Спирт из резервуара поднимается по фитилю за счет капиллярного давления и испаряется, когда достигнет верхнего конца выступающей части фитиля. Пары спирта поджигаются и спиртовка горит с температурой пламени не выше 900° Цельсия. Большинство спиртовок имеют металлический, либо стеклянный колпачок, который используется как для тушения пламени спиртовки, так и для предотвращения испарения топлива.

По конструктивным элементам лабораторные спиртовки отличаются друг от друга по следующим параметрам:

• материал резервуара (металл или стекло);
• форма резервуара (круглая или граненая);
• внутренний объём резервуара;
• материал и толщина фитиля;
• наличие или отсутствие устройства для регулирования выступающей части фитиля;

Материал резервуара следует выбирать исходя из условий работы спиртовки. Если спиртовка эксплуатируется в условиях, при которых возможно случайное падение спиртовки на каменный или металлический пол, то с точки зрения техники безопасности предпочтительно использовать спиртовку с металлическим резервуаром. Спиртовки со стеклянным корпусом значительно дешевле металлических. Кроме того при работе спиртовки всегда можно наблюдать за уровнем спирта в резервуаре. Однако стекло - хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе, и поэтому всегда имеется возможность разрушения резервуара спиртовки при падении на твердый пол, что может вызвать разлив горящего спирта. Поэтому в помещениях с повышенными требованиями по пожарной безопасности применение стеклянных спиртовок, особенно изготовленных из тонкого лабораторного стекла, не рекомендуется.

Круглая форма резервуара получила наиболее широкое распространение. Граненые спиртовки дороже круглых и их следует применять только при выполнении ряда специфических работ, например, связанных с нагревом легкоплавких материалов типа восков, чтобы исключить попадание капель разогретого материала на фитиль спиртовки.

Внутренний объём резервуара спиртовки надо выбирать таким, чтобы при её эксплуатации, как минимум, не требовалось бы вновь заправлять спиртовку в течение одного часа её непрерывной работы.

Материал и толщина фитиля важные элементы для работы спиртовки. Используются фитили из хлопчатобумажной ткани и асбестового шнура. Наибольшее распространение получили фитили из хлопчатобумажной ткани, так как они дают более стабильное и ровное пламя по сравнению с асбестовыми фитилями. Что касается толщины фитилей, то надо исходить из того, что чем толще фитиль тем больше топлива он подает в зону его сгорания. Более толстые фитили дают и более объемное пламя с большей высотой последнего. В результате тепловая мощность у спиртовок с более толстым фитилем несколько выше, однако при этом выше и расход спирта. Для большинства лабораторных работ, выполняемых при помощи спиртовок достаточна толщина фитиля не менее 4,8 мм и не более 6,4 мм. Более толстые фитили необходимы для выполнения некоторых профессиональных работ, где требуется высокое и объемное пламя. Желательно в наборе иметь спиртовки с разной толщиной фитиля и использовать их в зависимости технологических требований, предъявляемых к выполняемой работе.

Устройство для регулировки размеров выступающей части фитиля обеспечивает большое удобство при работе со спиртовками, так как не требуется каждый раз гасить пламя спиртовки, чтобы отрегулировать параметры пламени (высоту и объём) путём изменения размеров выступающей части фитиля. Спиртовки с устройствами регулировки выступающей части фитиля дороже, чем спиртовки без этих устройств. Однако несколько более высокая цена с лихвой покрывается удобствами для профессиональной работы, которые это устройство обеспечивает.

Топливо

Все спиртовки в качестве топлива преимущественно используют этиловый спирт . В продаже имеются три вида этилового спирта: спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья, гидролизный спирт технический из древесного сырья и спирт синтетический, полученный химическим способом. Спирт технический и спирт синтетический иногда окрашивают в сине-фиолетовый цвет с добавлением некоторых веществ с резким запахом. Такой спирт называется денатурат . Все эти виды спиртов можно использовать в качестве жидкого топлива для спиртовок.

Другие виды топлива, например изопропиловый или метиловый спирт, для лабораторных спиртовок применять не рекомендуется, так как эти спирты имеют ПДК (предельно допустимая концентрация в воздухе) на два и более порядка ниже, чем у этилового спирта и поэтому опасны для здоровья.

Техника безопасности

При работе с лабораторными спиртовками правила техники безопасности сводятся к следующему. Необходимо использовать спиртовку только по назначению, указанному в её техническом паспорте. Запрещается заправлять спиртовку вблизи устройств с открытым пламенем. Не заполнять спиртовку топливом более чем наполовину объёма резервуара. Нельзя перемещать или переносить спиртовку с горящим фитилем. Категорически запрещается зажигать фитиль спиртовки посредством другой спиртовки. Заправлять спиртовку только этиловым спиртом. Гасить пламя спиртовки только посредством колпачка. Не держать на рабочем столе, где используется спиртовка, легковоспламеняющиеся вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низкой тепловой энергией (пламя спички, спиртовки). Помещение в котором производится работа со спиртовкой (спиртовками) должно быть оснащено первичными средствами пожаротушения, например, порошковым огнетушителем.

Преимущества

• Малый вес - не более 220 г.
• Простота использования - необходимо только добавлять спирт в резервуар спиртовки, а далее спирт самостоятельно подается в область горения.
• Надежность - все элементы конструкции практически безотказны в работе.
• Бесшумность работы.
• Отсутствие резких запахов - запах этилового спирта, перед тем как он поджигается, ничтожен по сравнению с запахом газообразного топлива в аналогичных случаях.
• Не требуется техническое обслуживание - нет необходимости в проведении регламентных, а также и ремонтных работ по регулировке и очистке элементов конструкции.
• Безопасность в работе - этиловый спирт в малых количествах не взрывоопасен, а разлитый горящий спирт легко можно потушить, применяя стандартные средства пожаротушения (порошковые огнетушители).
• Простота хранения топлива - допускается хранение этилового спирта в обычной пластиковой бутыли или пластиковой канистре.
• Невысокая цена - стоимость спиртовок значительно ниже лабораторных газовых горелок или других видов горелок, применяющих жидкое топливо (керосин, бензин).
• Экологически чистое топливо - не загрязняет окружающую среду (безопасно при попадании в воду и почву и не образует токсичных веществ при сгорании).

Недостатки

• Низкая тепловая мощность - теплота сгорания этилового спирта ниже чем у других видов как жидкого топлива (керосин, бензин), так и газообразного топлива (метан, пропан).
• Ненадежная работа при низких температурах - плохое испарение спирта с выступающей верхней части фитиля при минусовых температурах.
• Малая механическая прочность - детали спиртовок имеют невысокую прочность и могут деформироваться или разрушаться даже при небольших механических воздействиях.

В процессе горения образуется пламя, строение которого обусловлено реагирующими веществами. Его структура поделена на области в зависимости от температурных показателей.

Определение

Пламенем называют газы в раскаленном виде, в которых присутствуют составляющие плазмы или вещества в твердой дисперсной форме. В них осуществляются преобразования физического и химического типа, сопровождающиеся свечением, выделением тепловой энергии и разогревом.

Наличие же в газообразной среде ионных и радикальных частичек характеризует его электрическую проводимость и особое поведение в электромагнитном поле.

Что такое языки пламени

Обычно так называют процессы, связанные с горением. По сравнению с воздухом, газовая плотность меньше, но высокие температурные показатели обуславливают поднятие газа. Так и образуются языки пламени, которые бывают длинными и короткими. Часто происходит и плавный переход одних форм в другие.

Пламя: строение и структура

Для определения внешнего вида описываемого явления достаточно зажечь Появившееся несветящееся пламя нельзя назвать однородным. Визуально можно выделить три его основные области. Кстати, изучение строения пламени показывает, что различные вещества горят с образованием различного типа факела.

При горении смеси из газа и воздуха вначале происходит формирование короткого факела, цвет которого имеет голубые и фиолетовые оттенки. В нем просматривается ядро - зелено-голубое, напоминающее конус. Рассмотрим это пламя. Строение его разделяется на три зоны:

1. Выделяют подготовительную область, в которой происходит нагревание смеси из газа и воздуха при выходе из отверстия горелки.
2. За ней следует зона, в которой происходит горение. Она занимает верхушку конуса.
3. Когда имеется недостаток воздушного потока, газ сгорает не полностью. Выделяется углерода двухвалентный оксид и водородные остатки. Их догорание протекает в третьей области, где есть кислородный доступ.

Теперь отдельно рассмотрим разные процессы горения.

Горение свечи

Горение свечи подобно горению спички или зажигалки. А строение пламени свечи напоминает раскаленный газовый поток, который вытягивается вверх за счет выталкивающих сил. Процесс начинается с нагревания фитиля, за которым следует испарение парафина.

Самую нижнюю зону, находящуюся внутри и прилегающую к нити, называют первой областью. Она обладает небольшим свечением из-за большого количества топлива, но малого объема кислородной смеси. Здесь осуществляется процесс неполного сгорания веществ с выделением который в дальнейшем окисляется.

Первую зону окружает светящаяся вторая оболочка, характеризующая строение пламени свечи. В нее поступает больший кислородный объем, что обуславливает продолжение окислительной реакции с участием топливных молекул. Температурные показатели здесь будут выше, чем в темной зоне, но недостаточные для конечного разложения. Именно в первых двух областях при сильном нагревании капелек несгоревшего топлива и угольных частичек появляется светящийся эффект.

Вторая зона окружена слабозаметной оболочкой с высокими температурными значениями. В нее заходит много кислородных молекул, что способствует полному догоранию топливных частичек. После окисления веществ, в третьей зоне светящийся эффект не наблюдается.

Схематическое изображение

Для наглядности представляем вашему вниманию изображение горения свечи. Схема пламени включает:

1. Первую или темную область.
2. Вторую светящуюся зону.
3. Третью прозрачную оболочку.

Нить свечи не подвергается горению, а только происходит обугливание загнутого конца.

Горение спиртовки

Для химических экспериментов часто используют небольшие резервуары со спиртом. Их называют спиртовками. Фитиль горелки пропитывается залитым через отверстие жидким топливом. Этому способствует давление капиллярное. При достижении свободной верхушки фитиля, спирт начинает испаряться. В парообразном состоянии он поджигается и горит при температуре не более 900 °C.

Пламя спиртовки имеет обычную форму, оно практически бесцветное, с небольшим оттенком голубого. Его зоны не так четко видны, как у свечки.

У названной в честь ученого Бартеля, начало огня располагается над калильной сеткой горелки. Такое заглубление пламени приводит к уменьшению внутреннего темного конуса, а из отверстия выходит средний участок, который считается самым горячим.

Цветовая характеристика

Излучения различных вызывается электронными переходами. Их еще называют тепловыми. Так, в результате горения углеводородного компонента в воздушной среде, синее пламя обусловлено выделением соединения H-C. А при излучении частичек C-C, факел окрашивается в оранжево-красный цвет.

Трудно рассмотреть строение пламени, химия которого включает соединения воды, углекислого и угарного газа, связь OH. Его языки практически бесцветны, так как вышеуказанные частички при горении выделяют излучения ультрафиолетового и инфракрасного спектра.

Окраска пламени взаимосвязана с температурными показателями, с наличием в нем ионных частиц, которые относятся к определенному эмиссионному или оптическому спектру. Так, горение некоторых элементов приводит к изменению цвета огня в горелке. Отличия в окрашивании факела связаны с расположением элементов в разных группах системы периодической.

Огонь на наличие излучений, относящихся к видимому спектру, изучают спектроскопом. При этом было установлено, что простые вещества из общей подгруппы оказывают и подобное окрашивание пламени. Для наглядности используют горение натрия в качестве теста на данный металл. При внесении его в пламя, языки становятся ярко-желтыми. На основании цветовых характеристик выделяют натриевую линию в эмиссионном спектре.

Для характерно свойство быстрого возбуждения светового излучения атомарных частиц. При внесении труднолетучих соединений таких элементов в огонь горелки Бунзена происходит его окрашивание.

Спектроскопическое исследование показывает характерные линии в области, видимой для глаза человека. Быстрота возбуждения светового излучения и простое спектральное строение тесно взаимосвязаны с высокой электроположительной характеристикой данных металлов.

Характеристика

В основе классификации пламени лежат следующие характеристики:

• состояние агрегатное сгорающих соединений. Они бывают газообразной, аэродисперсной, твердой и жидкой формы;
• тип излучения, которое может быть бесцветным, светящимся и окрашенным;
• распределительная скорость. Существует быстрое и медленное распространение;
• высота пламени. Строение может быть коротким и длинным;
• характер передвижения реагирующих смесей. Выделяют пульсирующее, ламинарное, турбулентное перемещение;
• визуальное восприятие. Вещества горят с выделением коптящего, цветного или прозрачного пламени;
• температурный показатель. Пламя может быть низкотемпературным, холодным и высокотемпературным.
• состояние фазы топливо - окисляющий реагент.

Возгорание происходит в результате диффузии или при предварительном перемешивании активных компонентов.

Окислительная и восстановительная область

Процесс окисления протекает в слабозаметной зоне. Она самая горячая и располагается вверху. В ней топливные частицы подвергаются полному сгоранию. А наличие в кислородного избытка и горючего недостатка приводит к интенсивному процессу окисления. Этой особенностью следует пользоваться при нагревании предметов над горелкой. Именно поэтому вещество погружают в верхнюю часть пламени. Такое горение протекает намного быстрее.

Восстановительные реакции проходят в центральной и нижней части пламени. Здесь содержится большой запас горючих веществ и малое количество O 2 молекул, осуществляющих горение. При внесении в эти области осуществляется отщепление O элемента.

В качестве примера восстановительного пламени используют процесс расщепления железа двухвалентного сульфата. При попадании FeSO 4 в центральную часть факела горелки, происходит вначале его нагревание, а затем разложение на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В данной реакции наблюдается восстановление S с зарядом от +6 до +4.

Сварочное пламя

Данный вид огня образуется в результате сгорания смеси из газа или пара жидкости с кислородом чистого воздуха.

Примером служит формирование пламени кислородно-ацетиленового. В нем выделяют:

• зону ядра;
• среднюю область восстановления;
• факельную крайнюю зону.

Так горят многие газокислородные смеси. Различия в соотношении ацетилена и окислителя приводят к разному типу пламени. Оно может быть нормального, науглероживающего (ацетиленистого) и окислительного строения.

Теоретически процесс неполного сгорания ацетилена в чистом кислороде можно охарактеризовать следующим уравнением: HCCH + O 2 → H 2 + CO +CO (для реакции необходима одна моль O 2) .

Полученный же молекулярный водород и угарный газ реагируют с воздушным кислородом. Конечными продуктами является вода и оксид четырехвалентного углерода. Уравнение выглядит так: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 +H 2 O. Для этой реакции необходимо 1,5 моля кислорода. При суммировании O 2 получается, что 2,5 моль затрачивается на 1 моль HCCH. А так как на практике трудно найти идеально чистый кислород (часто он имеет небольшое загрязнение примесями), то соотношение O 2 к HCCH будет 1,10 к 1,20.

Когда значение пропорции кислорода к ацетилену меньше 1,10, возникает науглероживающее пламя. Строение его имеет увеличенное ядро, очертания его становятся расплывчатыми. Из такого огня выделяется копоть, вследствие недостатка кислородных молекул.

Если же соотношение газов больше 1,20, то получается окислительное пламя с кислородным избытком. Лишние его молекулы разрушают атомы железа и другие компоненты стальной горелки. В таком пламени ядерная часть становится короткой и имеет заострения.

Температурные показатели

Каждая зона огня свечи или горелки имеет свои значения, обусловленные поступлением кислородным молекул. Температура открытого пламени в разных его частях колеблется от 300 °C до 1600 °C.

Примером служит пламя диффузионное и ламинарное, которое образовано тремя оболочками. Конус его состоит из темного участка с температурой до 360 °C и недостатком окисляющего вещества. Над ним располагается зона свечения. Ее температурный показатель колеблется от 550 до 850 °C, что способствует разложению термическому горючей смеси и ее горению.

Внешняя область едва заметная. В ней температура пламени доходит до 1560 °C, что обусловлено природными характеристиками топливных молекул и быстротой поступления окисляющего вещества. Здесь горение наиболее энергичное.

Вещества воспламеняются при разных температурных условиях. Так, металлический магний горит только при 2210 °С. Для многих твердых веществ температура пламени около 350 °С. Возгорание спичек и керосина возможно при 800 °С, тогда как древесины - от 850 °С до 950 °С.

Сигарета горит пламенем, температура которого варьируется от 690 до 790 °С, а в пропан-бутановой смеси - от 790 °С до 1960 °С. Бензин воспламеняется при 1350 °С. Пламя горения спирта имеет температуру не более 900 °С.

Правила техники безопасности при работе в химической лаборатории

1. Проводите опыты лишь с теми веществами, которые указаны учителем. Не берите для опыта больше вещества, чем это необходимо.

2. Строго соблюдайте указанные учителем меры предосторожности, иначе может произойти несчастный случай.

3. Не пробуйте вещества на вкус.

4. Твёрдые вещества берите из баночек только сухой ложкой или сухой пробиркой. Наливайте жидкость и насыпайте твёрдые вещества в пробирку осторожно. Предварительно проверьте, не разбито ли у пробирки дно и не имеет ли она трещин.

5. При выяснении запаха веществ не подносите сосуд близко к лицу, ибо вдыхание паров и газов может вызвать раздражение дыхательных путей. Для ознакомления с запахом нужно ладонью руки сделать движение от отверстия сосуда к носу (рис. 115).

Рис. 115.
Ознакомление с запахом вещества

6. Нагревая пробирку с жидкостью, держите её так, чтобы открытый конец её был направлен в сторону и от себя, и от соседей. Производите опыты только над столом.

7. В случае ожога, пореза или попадания едкой и горячей жидкости на кожу или одежду немедленно обращайтесь к учителю или лаборанту.

8. Не приступайте к выполнению опыта, не зная, что и как нужно делать.

9. Не загромождайте своё рабочее место предметами, которые не потребуются для выполнения опыта. Работайте спокойно, без суетливости, не мешая соседям.

10. Производите опыты только в чистой посуде. Закончив работу, вымойте посуду. Банки и склянки закрывайте теми же пробками или крышками, какими они были закрыты. Пробки открываемых склянок ставьте на стол только тем концом, который не входит в горлышко склянки.

11. Обращайтесь бережно с посудой, веществами и лабораторными принадлежностями.

12. Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.

Лабораторное оборудование

В процессе выполнения практических работ в химической лаборатории используют лабораторный штатив и нагревательные приборы. Предварительно ознакомьтесь с их устройством и основными приёмами обращения с ними.

1. Устройство лабораторного штатива . Штатив (рис. 116) служит для укрепления частей химических установок при выполнении опытов. Он состоит из массивной чугунной подставки (2), в которую ввинчен стержень (2). Массивная подставка придаёт штативу устойчивость. На стержне при помощи муфт (3) укрепляют лапку (4) и кольцо (5).

Рис. 116.
Лабораторный штатив

Муфты с укреплёнными в них лапкой и кольцами можно перемещать вдоль стержня и закреплять в нужном положении. Для этого при помощи винта необходимо ослабить крепление муфты к стержню и, поставив её на необходимую высоту, закрепить.

2. Использование лабораторного штатива . Снимите с установленного на столе штатива лапку и кольцо следующим образом. Ослабьте винт крепления муфты со стержнем и, поднимая муфту с лапкой или кольцом вверх, снимите её со стержня штатива. Затем освободите лапку и кольцо от муфты. Для этого поверните против часовой стрелки винт, удерживающий лапку и кольцо, и выньте их из муфты. Рассмотрите устройство муфты.

Наденьте муфту на стержень штатива так, чтобы винт, закрепляющий её, был справа от стержня штатива, а стержни лапки или кольца укреплялись бы таким образом, чтобы их поддерживал не только винт, но и муфта (см. рис. 116). При таком креплении кольца и лапки они никогда не выпадут из муфты.

Закрепите в одну муфту кольцо, а в другую - лапку. Укрепите в лапке пробирку в вертикальном положении, отверстием вверх. Пробирка укреплена правильно, если её можно повернуть в лапке без больших усилий. Слишком крепко зажатая пробирка может лопнуть, особенно при нагревании. Пробирку, как правило, зажимают около отверстия. Эту же пробирку поверните в горизонтальное положение, чтобы винт лапки был сверху.

На одно кольцо штатива положите сетку, на неё поставьте стакан. На втором кольце установите фарфоровую чашку без сетки.

3. Приёмы работы со спиртовкой (газовой горелкой) . Спиртовка (рис. 117) состоит из сосуда (резервуара) (1), в который налит спирт, фитиля (2), укреплённого в металлической трубке с диском (3), и колпачка (7). Снимите колпачок со спиртовки и поставьте его на стол. Проверьте, плотно ли диск прилегает к отверстию сосуда, оно должно быть закрыто полностью, иначе может вспыхнуть спирт в сосуде.

Рис. 117. Спиртовка

Зажгите спиртовку горящей спичкой. Нельзя зажигать её от другой горящей спиртовки! Это может вызвать пожар. Погасите спиртовку, накрыв пламя колпачком.

4. Строение пламени . Зажгите ещё раз спиртовку и рассмотрите, какое строение имеет пламя. Пламя (см. рис. 117) имеет три зоны. Тёмная зона (4) находится в нижней части пламени, она самая холодная. За ней самая яркая часть пламени (5). Температура здесь выше, чем в тёмной зоне, но наиболее высокая температура - в зоне 6. Эта зона находится в верхней трети пламени спиртовки.

Чтобы убедиться в том, что различные зоны пламени имеют разную температуру, можно поставить следующий опыт. Поместим лучинку (спичку) в пламя спиртовки так, чтобы она проходила через зону 4. Через некоторое время мы увидим, что там, где лучина пересекла зоны 5 и 6, она обуглилась сильнее. Следовательно, пламя в этих зонах горячее.

Наблюдение показывает, что для быстрейшего нагревания нужно использовать самую горячую часть пламени (в). В неё и помещают нагреваемый предмет.

5. Посуда . Большинство опытов проводят в стеклянной посуде: пробирках, химических стаканах, колбах (рис. 118). Во время опыта в них приходится перемешивать содержимое. В пробирке, как правило, смешивают малые количества веществ (не более 2 мл). Высота столбика жидкости при смешивании растворов в пробирке не должна превышать 2 см.

Рис. 118. Образцы химической посуды: а - пробирка; б - химический стакан; в - колба

Запрещается встряхивать пробирку, закрывая отверстие пальцем. Во-первых, попадание любых количеств химических реактивов на кожу опасно; во-вторых, при этом в пробирку могут попасть загрязнения, и опыт не получится.

Перемешивание растворов в пробирке производят быстрыми энергичными движениями (постукиваниями), как показано на рисунке 119. В колбе содержимое перемешивают круговыми движениями, а в стакане - стеклянной палочкой, надев на её конец отрезок резиновой трубки, чтобы не повредить стенку стакана.

Рис. 119.
Перемешивание растворов в пробирке

Для переливания жидкостей из широкогорлой посуды в сосуд с узким горлом применяют воронки (рис. 120). Их используют и для фильтрования. В этом случае в воронку вкладывают бумажный фильтр (кружок фильтровальной бумаги), который вырезают по размеру воронки.

Рис. 120.
Химическая воронка

Сначала фильтровальную бумагу надо сложить и обрезать, как показано на рисунке 121, а затем вложить в воронку и смочить водой, чтобы она плотнее прилегала к стенкам воронки и чтобы сухой фильтр не впитал фильтруемую жидкость (если её мало, то можно вовсе не получить фильтрата).

Рис. 121.
Последовательность изготовления бумажного фильтра

При фильтровании жидкость наливают на фильтр по палочке тонкой струёй, направляя её на стенку воронки, а не на непрочный центр фильтра, чтобы его не разорвать. Через фильтр проходит прозрачный фильтрат, а на фильтре задерживается осадок. Для последующей работы может понадобиться и то, и другое.

Для выпаривания используют фарфоровые чашки (рис. 122).

Рис. 122.
Фарфоровая чашка для выпаривания

Выпаривание применяют, когда нужно выделить растворённое вещество из раствора. В фарфоровую чашку наливают раствор так, чтобы он занимал не более 1/3 объёма чашки. Устанавливают чашку на кольце штатива и нагревают на открытом пламени при постоянном помешивании, чтобы выпаривание шло равномерно.

Рис. 123.
Прибор для получения газов

Для получения газов используют простейший прибор, который состоит из колбы или пробирки и плотно входящих в них пробок с газоотводными трубками (рис. 123), или аппарат Кирюшкина (рис. 124).

Рис. 124.
Аппарат Кирюшкина

Прибор, собранный для получения газов, всегда вначале проверяют на герметичность (рис. 125). Для этого кончик газоотводной трубки опускают в стакан с водой, а колбу или пробирку плотно обхватывают ладонью.

Рис. 125.
Проверка на герметичность прибора для получения газов

От тёплой ладони воздух в сосуде для получения газа расширяется, и, если прибор собран герметично, из газоотводной трубки выходят пузырьки воздуха.

Применение

Лабораторная спиртовка

Применяются в туризме для приготовления пищи; в химических и школьных лабораториях для подогрева и плавления материалов, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб для химических работ и пр.) и других подобных термических процессов; в медицинских учреждениях для стерилизации в открытом пламени медицинских инструментов; а также везде, где требуется применение открытого пламени небольшой тепловой мощности.

Конструкция

Туристический набор Trangia, включая посуду и спиртовку слева.

Емкость для спирта является основной несущей частью лабораторной спиртовки, а важнейшей и главной ее частью является фитиль, который переносит жидкое топливо (спирт) из емкости на конец фитиля, где это топливо горит и используется для нагревания. Емкость для спирта изготовлена в виде резервуара, в который опущен нижний конец фитиля. Резервуар имеет горловину, которая снабжена крышкой. Крышка необходима, чтобы отделить зону горения спирта от внутреннего объема резервуара, где находится жидкое топливо. Крышка резервуара может быть размещена как внутри горловины, так и вне ее, охватывая последнюю с наружной стороны. В отверстии крышки, через которую проходит фитиль, обычно устанавливают направляющую трубку. Фитиль должен размешаться в трубке таким образом, чтобы, с одной стороны, иметь возможность плавно и легко перемещаться в трубке, а с другой стороны, контакт трубки с фитилем должен быть достаточно плотным, чтобы фитиль не выпал из трубки. Крышка спиртовки может иметь устройство для регулировки выступающей длины фитиля, рекомендуемая величина которой составляет не более 15 мм.

Обычно топливо для спиртовки заливается через верхнее отверстие резервуара после снятия крышки. Однако имеются спиртовки, резервуар которых имеет боковую заправочную горловину с притертой пробкой. Количество заливаемого топлива определяется внутренним объемом резервуара. Спирт из резервуара поднимается по фитилю за счет капиллярного давления и испаряется, когда достигнет верхнего конца выступающей части фитиля. Пары спирта поджигаются и спиртовка горит с температурой пламени не выше 900° Цельсия. Большинство спиртовок имеют металлический, либо стеклянный колпачок, который используется как для тушения пламени спиртовки, так и для предотвращения испарения топлива.

По конструктивным элементам лабораторные спиртовки отличаются друг от друга по следующим параметрам:

• материал резервуара (металл или стекло);
• форма резервуара (круглая или граненая);
• внутренний объем резервуара;
• материал и толщина фитиля;
• наличие или отсутствие устройства для регулирования выступающей части фитиля;

Материал резервуара следует выбирать исходя из условий работы спиртовки. Если спиртовка эксплуатируется в условиях, при которых возможно случайное падение спиртовки на каменный или металлический пол, то с точки зрения техники безопасности предпочтительно использовать спиртовку с металлическим резервуаром. Спиртовки со стеклянным корпусом значительно дешевле металлических. Кроме того при работе спиртовки всегда можно наблюдать за уровнем спирта в резервуаре. Однако стекло -хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе, и поэтому всегда имеется возможность разрушения резервуара спиртовки при падении на твердый пол, что может вызвать разлив горящего спирта. Поэтому в помещениях с повышенными требованиями по пожарной безопасности применение стеклянных спиртовок, особенно изготовленных из тонкого лабораторного стекла, не рекомендуется.

Круглая форма резервуара получила наиболее широкое распространение. Граненые спиртовки дороже круглых и их следует применять только при выполнении ряда специфических работ,например, связанных с нагревом легкоплавких материалов типа восков, чтобы исключить попадание капель разогретого материала на фитиль спиртовки.

Внутренний объем резервуара спиртовки надо выбирать таким, чтобы при при ее эксплуатации, как минимум, не требовалось бы вновь заправлять спиртовку в течение одного часа ее непрерывной работы.

Материал и толщина фитиля важные элементы для работы спиртовки. Используются фитили из хлопчатобумажной ткани и асбестового шнура. Наибольшее распространение получили фитили из хлопчатобумажной ткани, так как они дают более стабильное и ровное пламя по сравнению с асбестовыми фитилями. Что касается толщины фитилей, то надо исходить из того, что чем толще фитиль тем больше топлива он подает в зону его сгорания. Более толстые фитили дают и более объемное пламя с большей высотой последнего. В результате тепловая мощность у спиртовок с более толстым фитилем несколько выше, однако при этом выше и расход спирта. Для большинства лабораторных работ, выполняемых при помощи спиртовок достаточна толщина фитиля не менее 4,8 мм и не более 6,4 мм. Более толстые фитили необходимы для выполнения некоторых профессиональных работ, где требуется высокое и объемное пламя. Желательно в наборе иметь спиртовки с разной толщиной фитиля и использовать их в зависимости технологических требований, предъявляемых к выполняемой работе.

Устройство для регулировки размеров выступающей части фитиля обеспечивает большое удобство при работе со спиртовками, так как не требуется каждый раз гасить пламя спиртовки, чтобы отрегулировать параметры пламени (высоту и объем) путем изменения размеров выступающей части фитиля. Спиртовки с устройствами регулировки выступающей части фитиля дороже, чем спиртовки без этих устройств. Однако несколько более высокая цена с лихвой покрывается удобствами для профессиональной работы, которые это устройство обеспечивает.

Топливо

Все спиртовки в качестве топлива преимущественно используют этиловый спирт . В продаже имеются три вида этилового спирта: спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья, гидролизный спирт технический из древесного сырья и спирт синтетический, полученный химическим способом. Спирт технический и спирт синтетический иногда окрашивают в сине-фиолетовый цвет с добавлением некоторых веществ с резким запахом. Такой спирт называется денатурат . Все эти виды спиртов можно использовать в качестве жидкого топлива для спиртовок.

Другие виды топлива, например изопропиловый или метиловый спирт, для лабораторных спиртовок применять не рекомендуется, так как эти спирты имеют ПДК (предельно допустимая концентрация в воздухе) на два и более порядка ниже, чем у этилового спирта и поэтому опасны для здоровья.

Техника безопасности

При работе с лабораторными спиртовками правила техники безопасности сводятся к следующему. Необходимо использовать спиртовку только по назначению, указанному в ее техническом паспорте. Запрещается заправлять спиртовку вблизи устройств с открытым пламенем. Не заполнять спиртовку топливом более чем наполовину объема резервуара. Нельзя перемещать или переносить спиртовку с горящим фитилем. Категорически запрещается зажигать фитиль спиртовки посредством другой спиртовки. Заправлять спиртовку только этиловым спиртом. Гасить пламя спиртовки только посредством колпачка. Не держать на рабочем столе, где используется спиртовка, легковоспламеняющиеся вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низкой тепловой энергией (пламя спички,спиртовки). Помещение в котором производится работа со спиртовкой (спиртовками) должно быть оснащено первичными средствами пожаротушения, например, порошковым огнетушителем.

Преимущества

• Малый вес - не более 220 г.
• Простота использования - необходимо только добавлять топливо, которое самостоятельно подается в область горения.
• Надежность - все элементы конструкции практически безотказны в работе.
• Бесшумность работы.
• Отсутствие резких запахов - запах жидкого топлива перед тем как оно поджигается, ничтожен по сравнению с запахом газообразного топлива в аналогичных случаях.
• Не требуется техническое обслуживание - нет необходимости в проведении регламентных, а также и ремонтных работ по регулировке и очистке элементов конструкции.
• Безопасность в работе - применяемое топливо в малых количествах не взрывоопасно, разлитый горящий спирт легко можно потушить, применяя стандартные средства пожаротушения (порошковые огнетушители).
• Простота хранения топлива - допускается хранение топлива в обычной пластиковой бутыли или пластиковой канистре.
• Невысокая цена - стоимость спиртовок значительно ниже лабораторных газовых горелок или других видов горелок, применяющих жидкое топливо (керосин, бензин).
• Экологически чистое топливо - не загрязняет окружающую среду (безопасно при попадании в воду и почву и не образует токсичных веществ при сгорании).

Недостатки

• Низкая тепловая мощность - теплота сгорания этилового спирта ниже чем у других видов как жидкого топлива (керосин, бензин), так и газообразного топлива (метан,пропан).
• Ненадежная работа при низких температурах - плохое испарение топлива с выступающей верхней части фитиля при минусовых температурах.
• Малая механическая прочность - детали спиртовок имеют невысокую прочность и могут деформироваться или разрушаться даже при небольших механических воздействиях.

См. также

Ссылки

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.