Задача на расчет давления в закрытой ёмкости

[Jon Billies]

Эксперимент - он всегда больше теории. Я - за эксперимент!

Но, как "адвокат дьявола", я должен учитывать все возможности.

Если бутылка рассчитана на 4 атм - где гарантия, что она она действительно будет держать это давление, а не стравит его через пробку? (Это не праздный вопрос - я по роду занятий имел дело с аппаратурой при давлениях до 90 атм. Утечка через всяческие стыки - это основная проблема).

Если реакция остановилась - пошла ли она снова после сброса давления?

Был ли измерен объём выделяющегося кислорода в "холостом" эксперименте - при атмосферном давлении?

 

Пока на эти вопросы не будет ответа - я буду придерживаться ранее высказанного мнения.

 

Сегодня обмотал горлышко бутылки ниткой, которой герметизируют водопроводные трубы, и провел реакцию: из крышки воздух не шёл: проконтролировал опусканием бутылки в воду. Через 10 минут, открыл крышку, раздался хлопок (как обычной бутылки, если потрясти), реакция вяло пошла дальше...Так что я в растерянности...

[Гость Ефим]

Сегодня обмотал горлышко бутылки ниткой, которой герметизируют водопроводные трубы, и провел реакцию: из крышки воздух не шёл: проконтролировал опусканием бутылки в воду. Через 10 минут, открыл крышку, раздался хлопок (как обычной бутылки, если потрясти), реакция вяло пошла дальше...Так что я в растерянности...

Осталось уточнить объём выделяющегося кислорода в холостом эксперименте - при обычном давлении. Если в тех же условиях, но при 1 атм действительно выделится те самые 12 л кислорода - вот тут можно задумываться над альтернативами.

Например - насколько зависит эффективность катализатора от давления кислорода? То есть - возможно ли, при каком-то критическом давлении/концентрации каталитическое действие просто исчезает - исчерпывается. Вот тут - из общих соображений ничего не скажешь. Я, по-крайней мере - не скажу .

Вообще, эту тему надо в ОБЩИЙ перенести.

[As1d]

Еще можно сделать поправку на "свежесть" перекиси. Проба при атм. давлении покажет.

[Jon Billies]

Еще можно сделать поправку на "свежесть" перекиси. Проба при атм. давлении покажет.

 

У меня дома не лаборатория...есть ли какие-либо подручные методы определения количества кислорода, который выделяется во время реакции?

Я сейчас собрал установку, в которой буду проводить разложение пергидроли...осталось найти манометр, что бы контролировать давление...на днях выложу фото установки.

Изменено 19 Января, 2012 в 06:10 пользователем Jon Billies

[As1d]

Есть один способ, для извращенцев вроде меня.

Берем 300 мл. перекси, допустим с концентрацией 0.3333%. То есть это 1 мл=1 г чистой перекиси.

n( O₂ ) = 0.5n( H₂O₂ ) = 14.7 * 10^-3 Моль

V_{теоретический}(О₂) = 0.3294 Литра

 

Теперь нужно получить практический объем, для этого берем новый пакетик(целлофановый), у которого еще бока липнут друг к другу. Наливаем туды 300 мл перекиси, аккуратно, чтобы не напускать воздуха, растворяем в воде катализатор(кажется, дихромат подойдет) и его тоже в пакетик(объем р-ра катализатора берите произвольный: 10-50 мл). Последний быстро завязываем и ждем. Чтобы не ждать ищем линейку и маленький аквариум, или любую цилиндрическую/параллелепипедную емкость. Наливаем воды до определенного уровня и меряем высоту. К примеру высота воды была 20 см, при габартах аквариума 30х15х25(длинна, ширина, высота) То есть на 1см высоты приходится 450мл жидкости, 1мм = 45мл.

Берем груз, объем которого мы знаем, или считаем через водоизмещение. Привязываем к пакетику и всю конструкцию топим в аквариуме(естественно, дождавшись окончание реакции). Возможно, количество воды в пакете будет достаточным для того, чтобы он потонул и без груза.

Допустим что все утонуло и без груза.

Ждем пока вода успокоится и замеряем новое значение высоты.

Новая высота = 21.42(к примеру). дельта H =14.2мм V_пакета=639 мл

V(O₂) = 639 - 300(перекись) - 50(р-р катализатора) = 289 мл = 0.289 л(V_т = 0.3294)

W(O₂) = 87%

 

Или проще: срезаем верхушку у полторашки(пустой). Наполняем ее водой и заодно набираем воду в ванную. Берем еще одну полторашку, делаем в ней отверстие и тянем трубку. В ней и разлагаем перкись, а через трубку, опущенную в ванную собираем выделяющийся газ в обрезаную бутылку. При этом газ будет вытеснять жидкость. Когда реакция закончится, помечаем уровень газа на бутылке. Потом бутылку осущаем и наполняем жидкостью до метки, а потом любым удобным способом меряем объем жидкости.

Изменено 19 Января, 2012 в 08:57 пользователем As1d

[Cimex]

Когда то проводил подобный опыт, к 20 мл пергидроля в стакане добавлял примерно 0,2 г перманганата калия, моментально получался фонтан пара высотой до метра. Перекись примерно 30 %. Если бы это была бутылка, крышку не успел бы закрутить никак. Возможно, вялая реакция из-за малой концентрации перекиси (разложилась) или некачественного катализатора (крупные кристаллы, к примеру, вместо тонкого порошка)

[Jon Billies]

Собрал установку из чугунной водопроводной арматуры, поставил манометр. Залил 100 мл пергидроля в нее (там уже был оксид марганца). Буквально за 30 сек. давление подскочило до 10 атм. Дальше решил не испытывать судьбу и стравил его. В общем реакция идет по кривой: сначала ускоряется, далее с уменьшением (как я понимаю) кол-ва пероксида в растворе скорость соответственно падает.

В общем, проблема сейчас встала такого рода: мне в продуктах реакции нужна кислородная пена ( я в пергидроль добавляю ПАВ), но вместе с пеной выходит катализатор - оксид марганца. Есть ли возможность его как-нить связать? На какой катализатор можно заменить его?

[Nil admirari]

Так фиксируй катализатор внутри трубы. Он необязательно должен быть в виде порошка. Можно в виде кусков или прутков статичных, или на носителе.

[Jon Billies]

Так фиксируй катализатор внутри трубы. Он необязательно должен быть в виде порошка. Можно в виде кусков или прутков статичных, или на носителе.

 

Это я и сам понял=) Есть ли такие же по эффекту как оксид марганца катализаторы, но кусковые или ввиде прутков/пластин. Сам оксид марганца при реакции распадается на меленький порошок...

[Jon Billies]

Осталось уточнить объём выделяющегося кислорода в холостом эксперименте - при обычном давлении. Если в тех же условиях, но при 1 атм действительно выделится те самые 12 л кислорода - вот тут можно задумываться над альтернативами.

Например - насколько зависит эффективность катализатора от давления кислорода? То есть - возможно ли, при каком-то критическом давлении/концентрации каталитическое действие просто исчезает - исчерпывается. Вот тут - из общих соображений ничего не скажешь. Я, по-крайней мере - не скажу .

Вообще, эту тему надо в ОБЩИЙ перенести.

 

Возникла такая проблема: не могу найти литературу, где бы внятно бы было описано как расчитать скорость подобной реакции (это необходимо, чтобы определить время за которое давление в реакционной ёмкости поднимится до рабочего уровня).