Майкл Фарадей - История свечи
Есть еще один опыт, с которым вам нужно ознакомиться, чтобы как следует понять, что собой представляет углекислый газ. Поскольку он является веществом сложным, состоящим из углерода и кислорода, нам нужно научиться разделять его на эти составные части. И действительно, мы можем это сделать. Как мы выделяли из воды ее составные элементы, так мы можем поступить и с углекислым газом.
Простейший и быстрейший способ заключается в том, чтобы воздействовать на углекислый газ каким-нибудь веществом, которое может извлечь из него кислород, оставив углерод в остатке. Вы помните, как я брал кусочек калия и клал его на воду или на лед, и вы убедились при этом, что он обладает способностью отрывать кислород от водорода. Что, если нам сейчас проделать что-нибудь подобное с углекислым газом?
Вы знаете, что углекислый газ - тяжелый; испытывать его известковой водой сейчас не стоит, так как это помешает дальнейшему ходу опытов; однако я полагаю, что тяжести газа, находящегося в этой банке, и его способности гасить пламя будет достаточно для опознания в нем углекислого газа. Я введу в него огонек, а вы посмотрите, погаснет ли он. Как видите, огонек погас. Больше того, этот газ, может быть, потушит и горящий фосфор, - а ведь фосфору, как вы знаете, свойственно весьма энергичное горение. Вот кусочек фосфора, накаленный до чрезвычайно высокой температуры. Я опускаю его в этот газ, и, как видите, пламя гаснет; на воздухе фосфор снова вспыхнет, горение возобновится.
Возьмем теперь кусочек калия; это вещество даже при обычной температуре способно воздействовать на углекислый газ, хотя и не так сильно, как нам сейчас нужно, потому что оно быстро покрывается защитным слоем. Однако если мы его подогреем до точки воспламенения в воздухе (мы на это имеем полное право; точно так же мы поступали и с фосфором), вы убедитесь, что калий способен гореть и в углекислом газе. Но если он горит, то не иначе, как соединяясь с кислородом, - и вы увидите, что окажется в остатке. Итак, я собираюсь сжечь калий в углекислом газе для доказательства присутствия кислорода в этом газе. (При подготовительном нагревании калий взорвался.) Что ж поделаешь, иногда попадается неудачный кусок калия, и когда он накаляется, происходит нечто вроде взрыва. Я беру другой кусочек. Вот он накалился, и я опускаю его в банку на длинной ложечке. Вообще он горит в углекислом газе не так хорошо, как на воздухе, потому что кислород в углекислом газе связан, но все-таки он горит и забирает кислород.
Если я теперь положу этот калий в воду, то окажется, что, помимо образовавшегося поташа (который нас сейчас не интересует), выделилось еще и некоторое количество сажи. Этот опыт я проделал весьма кустарным способом, но, уверяю вас, если бы я употребил на него не пять минут, а целый день и проделал бы все с величайшей тщательностью, то в этой ложечке, где сжигался калий, несомненно, оказалось бы именно надлежащее количество угля, и результаты не оставили бы места ни для каких сомнений. Итак, вот углерод, полученный из углекислого газа в виде общеизвестного черного вещества - сажи. Тем самым мы получили полное доказательство того, что углекислый газ действительно состоит из углерода и кислорода. И теперь я могу сказать вам, что всякий раз, когда углерод горит при обычных условиях, он дает углекислый газ.
Возьмем теперь вот эту деревяшку и доложим ее в банку с известковой водой. Сколько бы я ни взбалтывал известковую воду с деревяшкой и с воздухом, она продолжала бы оставаться такой же прозрачной, как вы ее сейчас видите. А что, если я сожгу этот кусок дерева в том воздухе, который содержится здесь в банке? Конечно, вы знаете, что я получу воду. А получу ли я углекислый газ? (Лектор сжигает щепку и испытывает содержимое банки известковой водой.) Ну, вы видите, вот углекислая известь, получившаяся из углекислого газя, а тот в свою очередь получился из углерода, находившегося в куске дерева, в свече и т. п. Несомненно, вы сами неоднократно проделывали простейший опыт, в котором можно увидеть углерод, содержащийся в дереве: если вы частично сожжете кусок дерева, а потом его погасите, у вас останется уголь. Но есть вещества., которые таким образом не обнаруживают содержащегося в них углерода. В свече, например, вы так не увидите углерод, хотя она его содержит.
Таков же и светильный газ - вот он здесь, в банке, - из него можно в изобилии получить углекислый газ; углерода вы в нем не видите, но мне нетрудно доказать вам его присутствие. Вот я его зажигаю, и пока в банке останется хоть сколько-нибудь этого газа, он будет продолжать гореть. Углерода вы не видите, но вы видите пламя, и оно уже одной своей яркостью наводит вас на мысль, что в пламени содержатся частицы углерода. Впрочем, я это вам докажу иным путем.
В другом сосуде у меня есть тот же газ, но в смеси с таким веществом, которое способно сжечь водород из состава этого газа, а углерода не сожжет. Я поджигаю смесь лучинкой, и вы видите, что водород сгорает, а углерод остается в виде густого черного дыма. Я надеюсь, что из этого ряда опытов вы научитесь распознавать присутствие углерода и будете понимать, каковы бывают продукты горения, когда газы или другие вещества без остатка сжигаются в атмосферном воздухе.
Наше знакомство с углеродом было бы неполным без некоторых опытов и сведений об интереснейшей его особенности, проявляющейся при горении. Как я вам показал, уголь горит только как твердое тело, и, однако, сгорев, он перестает быть твердым телом. Так ведет себя далеко не всякое топливо: этим свойством обладают только те важнейшие сорта топлива, которые относятся к классу углеродистых, т. е. каменный уголь, древесный уголь и дерево. Из числа элементов, кроме углерода, я не знаю ни одного, который мог бы гореть таким образом. А если бы и он не обладал этим свойством, что бы сталось с нами?
Допустим, что всякое топливо подобно железу превращалось бы при сгорании в твердый продукт. Тогда было бы невозможно такого рода горение, какое вы видите здесь в камине. Взгляните, вот у меня тут вещество, которое горит не хуже, если даже не лучше, чем углерод; оно до того горючее, что вспыхивает от соприкосновения с воздухом. (Лектор разламывает трубку, в которой запаян свинцовый пирофор[ 28 ]. Происходит вспышка.) Вы видите, какой поразительной горючестью обладает это вещество, одно из соединений свинца. Своей раздробленностью на отдельные кусочки оно похоже на каменный уголь, наложенный кусками в камине: воздух имеет доступ не только снаружи, но и изнутри, почему оно и горит. (Лектор высыпает содержимое трубки плотной кучкой на железную тарелку.)
Почему же теперь, когда оно лежит плотной массой, оно не горит? Просто потому, что воздух к нему не попадает. При всем том, что это горючее вещество может выделять много тепла, которое нам так нужно для горнов, топок и паровых котлов, продукты сгорания не могут отделиться от скрытого под ними, еще не сгоревшего вещества, т. е. мешают воздуху проникнуть к этому веществу и сжечь его.
Совсем другое дело - углерод! Он горит точно так же, как этот свинцовый пирофор, и потому дает сильный жар в топках; однако при этом продукт сгорания улетучивается, и поверхность несгоревшего угля все время обновляется. Я вам показывал, как углерод таял и исчезал в кислороде, не оставляя никакой золы; зато здесь (показывая на кучку свинцового пирофора) у нас даже больше золы, чем было горючего: ведь это вещество стало тяжелее на то количество кислорода, которое с ним соединилось. В этом и проявляется разница между этим соединением свинца и, скажем, железом, с одной стороны, и углеродом - с другой.
Если бы при сгорании углерода выделялся твердый продукт, комната наполнилась бы непрозрачными хлопьями, как в нашем опыте с фосфором; но на самом деле продукт сгорания углерода целиком улетучивается в атмосферу. До горения углерод находится в неподвижном, почти неизменном состоянии, а потом он оказывается в форме газа, который очень трудно (хоть и не вовсе невозможно) получить в твердом или жидком состоянии.
Перейдем теперь к очень интересному разделу нашей темы: к сходству между горением свечи и тем жизненным видом горения, которое происходит внутри нас. Да, да, в теле каждого из нас происходит жизненный процесс горения, весьма сходный с горением свечи, и я хочу, чтобы вы это ясно поняли. Тут дело не в поэтическом сравнении человеческой жизни с теплящимся огоньком, а в действительном сходстве. Внимательно проследите за моим рассуждением, и вы всё поймете.
Для большей ясности и убедительности я придумал небольшой прибор, который мы сейчас перед вами смонтируем. Вот доска с вырезанным желобком, который можно накрыть планочкой; концы желобка выходят на поверхность, и продолжениями их служат широкие стеклянные трубки; воздух свободно проходит сквозь весь прибор. В одну из трубок я ставлю зажженную свечу. Вы видите, что она продолжает прекрасно гореть. При этом воздух, питающий пламя кислородом, спускается в трубку на одном конце прибора, проходит вдоль по горизонтальному желобку и поднимается к той трубке, где помещена свечка. Если я закрою входное отверстие, прекратится доступ воздуха, а с ним и горение, - как видите, свечка гаснет.
