Майкл Фарадей - История свечи
Возьмем теперь стакан и подержим его вверх дном над концом трубки; я рассчитываю, что водород благодаря своей легкости некоторое время не улетучится из этого стакана. Сейчас мы проверим содержимое стакана - есть ли в нем водород. Думаю, что я не ошибусь, сказав, что мы уже его уловили. (Лектор подносит к банке с водородом горящую лучинку.) Ну, вот видите, так и есть. Теперь я поднесу лучинку к концу трубки. Вот водород и горит, вот наша "философская свеча".
Вы можете сказать, что ее пламя слабое, никудышное, но оно такое горячее, что вряд ли какое-нибудь обыкновенное пламя даст столько же тепла. Оно продолжает ровно гореть, и теперь я поставлю прибор так, чтобы мы могли исследовать то, что из этого пламени получится, и использовать добытые таким образом сведения, Поскольку свеча производит воду, а этот газ получается из воды, посмотрим, что он нам даст при сгорании, т.е. в том самом процессе, который претерпевала свеча, когда она горела в воздухе. Для этой цели я ставлю нашу склянку вот под этот аппарат, чтобы иметь возможность сконденсировать в нем все, что только сможет возникнуть от горения. Через короткое время вы увидите, как в этом цилиндре появится туман и по стенкам начнет стекать вода. Полученная из водородного пламени вода будет во всех испытаниях вести себя совершенно так же, как вода, полученная ранее: ведь общий принцип ее получения одинаков.
Водород -- интереснейшее вещество. Он такой легкий, что способен уносить предметы вверх; он гораздо легче воздуха, и я, пожалуй, смогу вам это показать на таком опыте, который кому-нибудь из вас, может быть, и удастся повторить, если вы наловчитесь. Вот наша банка - источник водорода, а вот мыльная вода. К банке я присоединяю резиновую трубку, на другом конце которой приспособлена курительная трубка. Опуская ее в мыльную воду, я могу выдувать мыльные пузыри, наполненные водородом. Смотрите, когда я надуваю пузыри своим дыханием, они не держатся в воздухе, а падают. Теперь заметьте разницу, когда я наполняю пузыри водородом. (Тут лектор стал надувать мыльные пузыри водородом, и они унеслась под потолок зала.) Видите, это вам показывает, до чего легок водород, раз он уносит с собой не только обыкновенный мыльный пузырь, но и свисающую с него каплю.
Можно еще убедительнее доказать легкость водорода - он способен поднимать пузыри куда крупнее этих: ведь в прежние времена водородом наполняли даже воздушные шары. Мистер Андерсон сейчас присоединит эту трубку к нашему источнику водорода, и у нас тут пойдет струя водорода, так что мы сможем надуть вот этот коллодиевый шар. Мне даже не приходится предварительно удалять из него весь воздух: я ведь знаю, что водород и так сможет унести его вверх. (Тут были надуты и взлетели два шара: один - свободный, другой - на привязи) Вот и еще один, покрупнее, из тонкой пленки; мы его наполним и предоставим ему возможность подняться. Вы увидите, что все шары будут продолжать держаться наверху, пока газ из них не улетучится.
Каково же соотношение масс этих веществ - воды и водорода? Взгляните на таблицу. В качестве мер емкости я здесь взял пинту и кубический фут и против них проставил соответствующие цифры. Одна пинта водорода имеет массу 3/4 грана - нашей мельчайшей единицы массы, а кубический фут его имеет массу 1/12 унции, тогда как пинта воды имеет массу 8750 гран, а кубический фут воды имеет массу почти тысячу унций. Таким образом, вы видите, сколь колоссальна разница между массой кубического фута воды и водорода.[ 24 ]
Ни в процессе своего горения, ни потом в качестве продукта сгорания водород не дает никакого вещества, которое может стать твердым. Сгорая, он дает только воду. Холодный стакан над пламенем водорода запотевает, и немедленно выделяется заметное количество воды. При горении водорода не возникает ничего, кроме такой же самой воды, как та, которая на ваших глазах была получена из пламени свечи. Запомните важное обстоятельство: водород - это единственное вещество в природе, дающее при сгорании только воду.
А теперь нам надо постараться найти еще добавочное доказательство того, что собой представляет вода, и ради этого я немного задержу вас, чтобы на следующую лекцию вы пришли более подготовленными к нашей теме. Мы можем так расположить цинк, - который, как вы убедились, действует на воду с помощью кислоты, - чтобы вся энергия получилась там, где она нам нужна. За моей спиной стоит вольтов столб, и в конце сегодняшней лекции я покажу вам, на что он способен, чтобы вы знали, с чем мы будем иметь дело в следующий раз. Вот у меня в руках концы проводов, передающих ток от батареи; я их заставлю действовать на воду.
Мы уже убедились, какой силой сгорания обладают калий, цинк и железные опилки, но ни одно из этих веществ не проявляет такой энергии, как вот это. (Тут лектор соединяет концы проводов, идущих от электрической батареи, и получается яркая вспышка.) Этот свет получается благодаря реакции целых сорока цинковых кружочков, из которых состоит батарея. Это - энергия, которую я по желанию могу держать в руках с помощью этих проводов, хотя она погубила бы меня в один миг, если бы я, по недосмотру, приложил эту энергию к самому себе: ведь она отличается чрезвычайной интенсивностью, и количество энергии, которая здесь выделяется, пока вы успеете досчитать до пяти (лектор снова соединяет полюса и показывает электрический разряд), так велико, что оно равняется энергии нескольких гроз, вместе взятых. А для того, чтобы вы могли убедиться в интенсивности этой энергии, я присоединю концы проводов, передающих энергию от батареи, к стальному напильнику, и, пожалуй, мне удастся таким образом сжечь напильник. Источником этой энергии является химическая реакция. Следующий раз я приложу эту энергию к воде и покажу вам, какие результаты у нас получатся.
ЛЕКЦИЯ IV ВОДОРОД В СВЕЧЕ. ВОДОРОД СГОРАЕТ И ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ВОДУ. ДРУГАЯ СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ВОДЫ - КИСЛОРОД
Я вижу, вам еще не надоела свеча, иначе вы бы не стали проявлять столько интереса к этой теме. Когда наша свеча горела, мы убедились, что она дает в точности такую же воду, к какой мы привыкли в повседневной жизни. При дальнейшем исследовании этой воды мы нашли в ней интересное вещество - водород. Это легкое вещество у нас сейчас вот здесь, в банке. Затем мы убедились в горючести водорода, а также в том, что он дает воду. Помнится также, что я познакомил вас вкратце с одним аппаратом, который я охарактеризовал как некий химический источник энергии или силы, устроенный так, чтобы по этим проводам передавать нам свою энергию. Тогда же я сказал, что употреблю эту энергию для того, чтобы разложить воду на части, - так сказать, разорвать ее на куски, - с целью узнать, что же, кроме водорода, содержится в воде. Ведь вы помните, когда мы пропускали водяной пар сквозь железную трубку, мы получали очень значительное количество газа, но отнюдь не столько по массе, сколько мы туда впускали воды в виде пара. Теперь нам предстоит выяснить, каково то, другое вещество, которое там имеется.
Давайте проделаем несколько опытов, чтобы вы могли разобраться, что собой представляет этот прибор, т.е. батарея, и для чего она употребляется, Прежде всего давайте приведем в соприкосновение некоторые известные нам вещества, а затем посмотрим, какое воздействие на них окажет батарея. Вот медь (обратите внимание на различные видоизменения, в которых она может существовать), а вот азотная кислота; вы увидите, что она, обладая вообще очень сильным химическим действием, будет весьма энергично действовать на медь. Вот она испускает красивые рыжие пары, но так как эти пары нам будут только мешать, мистер Андерсон некоторое время подержит колбу около вытяжной трубы, чтобы нам досталась польза и красота этого опыта без его неприятной стороны. Медь, которую я положил в эту колбу, растворится и при этом превратит кислоту с водой в голубую жидкость, содержащую медь и другие вещества; затем я покажу вам, какое действие окажет электрическая батарея на эту жидкость.
А пока мы проведем другой опыт, чтобы вы могли увидеть, каковы возможности этой батареи. Вот здесь вещество, которое для вас неотличимо от воды. Подобно воде оно содержит какие-то еще не известные нам вещества. Этим раствором некоей соли[ 25 ] я могу пропитать бумажку, а затем подвергну ее действию нашей батареи, и мы посмотрим, что получится. Произойдет несколько существенных явлений, которыми мы и воспользуемся для дальнейших рассуждений.
Бумажку, пропитанную раствором, я кладу на лист станиоля, - во-первых, чтобы она не испачкалась, а во-вторых, чтобы удобнее было подводить электрическую энергию. Как вы видите, этот раствор не претерпевает никаких изменений ни от того, что мы его поместили на станиоль, ни от чего бы то ни было другого, с чем я до сих пор приводил его в соприкосновение; таким образом, он вполне пригоден для испытания действия батареи. Но сперва проверим, в порядке ли наша батарея, продолжает ли она находиться в том же состоянии, как прошлый раз. Это легко можно выяснить. Вот провода; я сближаю их концы, но пока еще энергии нет, потому что отключены те пути для электричества, которые мы называем электродами. (На концах проводов происходит внезапная вспышка.)
