Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 04

Если все материалы под рукой, такой насос можно смастерить примерно за полтора часа, утверждают мастера-самодельщики. Для этого вам понадобятся:

— 4 отрезка сантехнической ПВХ-трубы диаметром в 1 дюйм;

— 4 отрезка такой же трубы диаметром 1/2 дюйма;

— 4 отрезка ПВХ-трубы диаметром 3/4 дюйма с тонкими стенками;

— однодюймовый сантехнический ПВХ-клапан;

— клапан диаметром в 1/2 дюйма;

— прозрачная виниловая трубка диаметром 1/2 дюйма;

— соответствующий ей по диаметру полудюймовый штуцер;

— ПВХ-трубка диаметром 1/2 дюйма, соответствующая штуцеру;

— переходник для соединения однодюймовой ПВХ-трубы с аналогичной диаметром 1/2 дюйма;

— резиновое уплотнительное кольцо, оно должно плотно прилегать к дюймовой трубе, но свободно пропускать полудюймовую ПВХ-трубу.

Исходные материалы для изготовления вакуумного насоса.

На схеме цифрами показано :

1— отверстие для прохода воздуха из цилиндра внутрь трубки поршня; 2— резиновое уплотнительное кольцо в крайнем правом положении; 3— воздушный клапан в открытом состоянии; 4— уплотнительное кольцо в крайнем левом положении (стрелками слева показано направление перемещения поршня в цилиндре).

Кроме того, понадобится цемент или иной герметик для герметизации соединений, эпоксидный клей.

Детали насоса и его схему вы видите на рисунках. Он состоит из трубы-поршня небольшого диаметра, вставленного в трубу большего диаметра.

На схеме насос показан в двух положениях. В верхней его части показано, как воздух втягивается в трубу, когда вы потянете поршень, а в нижней части чертежа показано, как воздух выходит из трубы, когда поршень полностью задвинут. На правом конце трубы мы с вами поставили один односторонний клапан. Он пропускает воздух в трубу, но не позволяет выйти воздуху из нее. В конце трубы-поршня тоже есть односторонний клапан. Он выпускает воздух из цилиндра, создавая разрежение, но не позволяет атмосферному воздуху в него вернуться. Роль этого клапана выполняет резиновое уплотнительное кольцо, скользящее вместе с поршнем.

Ограничивают его движение 2 пластиковых или деревянных штифта, плотно сидящих в отверстиях, просверленных в поршне.

Трубка поршня и два разрезанных патрубка, предназначенных для ограничения перемещения резинового уплотнительного кольца по поршню.

Патрубки промазывают изнутри клеем, накладывают на трубку поршня в нужном положении, сверху обматывают резинкой и оставляют в таком положении до полного застывания клея.

Вид поршня с надетым на него резиновым уплотнительным кольцом.

Вакуумный насос в собранном виде.

Когда поршень толкают в цилиндр, резиновое кольцо скользит назад, позволяя воздуху из некой полости, к которой подсоединен насос, попасть внутрь цилиндра. При обратном ходе поршня эта порция воздуха выдавливается наружу через другой клапан. И так цикл за циклом, словно в обычном велосипедном насосе. С той лишь разницей, что при работе вакуумного насоса в некотором объеме — рабочей камере — создается разрежение.

Этапы изготовления насоса видны на иллюстрациях. Когда насос будет готов, вы можете провести с его помощью несколько опытов, которые мы опубликуем.

* * *

Почему молоко и кофе при кипячении «убегают», а вода лишь бурлит?

Когда молоко закипает, на его поверхности появляется пленка. Она-то и мешает пузырькам воздуха свободно выходить в атмосферу. В итоге пузырьки накапливаются внутри жидкости, а когда их становится чересчур много, происходит своего рода «взрыв» — молоко выплескивается на плиту.

Почему в Объединенные Арабские Эмираты песок для строительства завозят из-за рубежа?

Ветер сотни тысяч лет гоняет пески местной пустыни с места на место. Песчинки обкатались, стали округлыми и гладкими. Для бетона такой песок не годится, поскольку плохо сцепляется с цементом. Вот и приходится завозить из-за рубежа «щербатый» песок, частицы которого обладают лучшим сцеплением. Особенно это важно при строительстве небоскребов, которым требуется повышенная прочность.

В «ЮТ» № 10 за 2014 г. мы рассказали об истории открытия реакции Белоусова-Жаботинского и дали несколько рецептов периодических реакций.

Сегодня мы дополняем наш рассказ благодаря книге французского популяризатора науки Поля Деповера «О, химия!», которую перевело на русский язык и опубликовало издательство «РИЦ «Техносфера».

Второй принцип термодинамики говорит о том, что любая химическая система должна стремиться к окончательному состоянию равновесия, характерному для нее. То есть, говоря проще, обычно реакция идет в одном направлении, никогда не возвращаясь назад.

Однако примерно 100 лет назад было открыто, что существуют химические реакции, в течение которых концентрации некоторых веществ (посредников или составляющих группу катализаторов) увеличиваются, а затем уменьшаются периодическим образом. О некоторых из этих реакций, которые, кажется, нарушают законы термодинамики, мы вам сейчас и расскажем.

Эта реакция, случайно открытая в 1921 году и названная по именам первооткрывателей реакции Брея и Либавски, не что иное, как разложение перекиси водорода (H 2O 2) катализированным йодат-ионом (IO 3).

Реагирующая смесь, состоящая из перекиси водорода, йодата калия (КIO 3) и разбавленной серной кислоты, дает место периодической вариации (осцилляции) концентрации йода (I 2). Механизм этой реакции, по крайней мере, странный. С одной стороны, перекись водорода превращает йодат в йод:

5H 2O 2+ 2HIO 3= I 2+ 5O 2+ 6H 2O

Но с другой стороны, перекись водорода окисляет йод в йодат:

5H 2O 2+ I 2= 2HIO 3+ 4H 2O

Вот почему концентрация йода периодически изменяется с течением времени. «Чистая» реакция, которая представляет движущую силу этого осциллирующего феномена, получается при складывании двух вышеприведенных уравнений.

А теперь еще раз приведем вариант реакции, открытой в 1958 году Б. П. Белоусовым, который изучал механизм так называемого цикла Кребса. Затем она была улучшена А. М. Жаботинским и получила название реакции Белоусова-Жаботинского. По всем правилам осуществляется она так.

В химический стакан емкостью 250 мл, установленный на магнитный смеситель, поместим 70 мл дистиллированной воды. (Предостережение: хлорид-ионы должны быть полностью удалены заранее). Добавим 2 мл концентрированной серной кислоты, затем растворяем в этом кислом растворителе 6,5 г бромата калия (КВIO 3). После этого добавляем 15 мл воды, содержащей 0,6 г бромида калия (КВr) и 1 г малоновой кислоты (НООС-СН 2-СООН). После исчезновения окраски раствора добавляем туда на кончике шпателя небольшое количество сульфата церия (IV) аммония [(NH 4)4Ce(SO 4)4-2H 2O] и 1 мл ферроина (соединение офенантролина с ионом железа) 0,025 М. Тогда наблюдаем периодические осцилляции цвета от венецианского красного к лазурно-голубому на протяжении приблизительно часа.