Огненный воздух

Александр Фёдоров ОГНЕННЫЙ ВОЗДУХ

ВВЕДЕНИЕ

«Огненный воздух» — книжка о кислороде, самом распространенном в природе химическом элементе. Кислород встречается всюду. Он входит в состав атмосферного воздуха и воды, присутствует почти во всех минералах, является необходимой составной частью растительных и животных организмов.

Кислород является основой жизни на Земле. В атмосфере, лишенной этого газа, невозможно, существование животных и растений, за исключением, пожалуй, небольшого числа простейших бактерий.

Без кислорода немыслимо подавляющее большинство процессов в технике. Горение топлива, выплавка металлов, получение огромного количества химических веществ обеспечиваются кислородом, находящимся в атмосфере или заключенным в исходных материалах — сырье.

Однако этого мало. Теперь кислород нередко специально вводится в различные производственные установки. Уже много лет он применяется для сварки и резки даже самых тугоплавких металлов и сплавов. Многочисленные исследования показали, что с помощью кислорода удается резко ускорить различные технологические процессы.

Дополнительные количества кислорода, введенные в металлургические печи, в аппараты химической промышленности, в установки для газификации дешевого твердого топлива, не только увеличивают выпуск продукции, но и значительно повышают ее качество.

Вот почему кислород находит всё более широкое применение в промышленности, а производство установок для получения кислорода превратилось в крупную отрасль машиностроения.

В этой книжке кратко рассказывается о свойствах кислорода, о принципах устройства и работы промышленных установок, позволяющих получать кислород из атмосферного воздуха, а также о том, как используется кислород в отдельных отраслях народного хозяйства.

В ЛАБОРАТОРИИ ВЕЛИКОГО УЧЕНОГО

Далеко за полночь. Мигающее пламя светильника бросает расплывчатые причудливые тени на закопченный свод потолка. Чуть тлеют угли в большом очаге, выложенном посреди комнаты. В стеклянных ретортах — сосудах с длинными запаянными горловинами — булькает какая-то густая, тягучая жидкость. Это расплавленные металлы — свинец, олово. Часами прокаливаются они на огне, превращаясь в хрупкую, зернистую массу — окалину.

Высокий, широкоплечий человек устало поднимается со скамьи. Железными щипцами он ловко схватывает одну из реторт, несет ее к столу и бережно устанавливает на чашку весов. На другой чашке находятся бронзовые гирьки. Они уравновесили реторту с ее содержимым в начале опыта.

Стрелка весов медленно, как бы нехотя, качается. Секунды кажутся томительно долгими. Колебания стрелки делаются все меньше, и вот ее тонкий конец останавливается против отметки «нуль» на шкале. Закончен еще один опыт. Вес запаянного сосуда с оловом не изменился, несмотря на длительное прокаливание на огне. То же самое подтверждает взвешивание второй реторты, третьей, десятой… Такой же результат был отмечен вчера, позавчера, на прошлой неделе…

— Да, теперь все ясно!

Порывистым движением исследователь отодвигает весы и открывает толстую книгу. Обмакнув в чернила гусиное перо, он быстро пишет:

«…деланы опыты в запаянных накрепко сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металла от чистого жару. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропускания внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».

Строки эти писал в 1756 году Михаил Васильевич Ломоносов, гениальный русский ученый, заложивший основы отечественной науки и установивший ряд важнейших законов современной химии и физики.

Еще за много лет до Ломоносова явления горения возбуждали у химиков большой интерес. В то время существовала примитивная, глубоко ошибочная «теория» горения. Она утверждала, что во всех телах имеется особое, горючее вещество — флогистон. По утверждению последователей этой «теории» флогистон весил «меньше, чем ничего», т. е. имел отрицательный вес. При горении топлива или прокаливании металлов флогистон покидает тело, и поэтому вес продуктов горения увеличивается по сравнению с первоначальным. Такое объяснение явлений горения казалось современникам Ломоносова очевидным и убедительным.

Однако Ломоносов не мог согласиться с существованием фантастического флогистона. Он предположил, что самый обычный воздух участвует в горении и обжигании. И великий ученый ставит опыты с прокаливанием свинца и олова, чтобы доказать эту новую мысль.

Что же происходит с металлом, который прокаливается в реторте? Часть воздуха соединяется с металлом, образуя окалину. Если реторта запаяна, вес ее при этом не изменяется. Но достаточно вскрыть реторту, как наружный воздух с шумом устремится в нее и займет место той части находившегося в реторте воздуха, которая пошла на превращение металла в окалину. Вес содержимого реторты при этом несколько увеличится.