Читая рассказ Эдгара Аллана По « Тысячесекундная сказка о Шахерезаде» (о фантастическом путешествии в настоящее 1850 года) я однажды наткнулся на следующую сноску к фразе «Другой сделал лед в раскаленной печи»:
Поместите платиновый тигель над спиртовкой и доведите его до красного каления; влейте немного серной кислоты, которая, хотя и является наиболее летучим из тел при обычной температуре, полностью затвердевает в горячем тигле, и ни одна капля не испаряется — окруженная собственной атмосферой, она не испаряется. на самом деле, коснуться сторон. Затем вводят несколько капель воды, когда кислота, непосредственно вступая в контакт с нагретыми стенками тигля, вылетает в виде паров сернистой кислоты, и это происходит так быстро, что вместе с ней исчезает теплотворность воды. который падает на дно куском льда; воспользовавшись моментом до того, как ему дадут переплавить, можно извлечь кусок льда из раскаленного сосуда.
Это чрезвычайно очаровывало меня в детстве, и я всегда задавался вопросом, так ли это на самом деле. При поиске в Google информации об этом эксперименте совсем недавно я нашел это с 1845 года, но ничего более нового:
КАЛЕНЫЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ИСКУССТВЕННОГО ЛЬДА. Один из самых необычайно красивых экспериментов, возможно, когда-либо проводившихся, был недавно опубликован М. Превостером, иллюстрирующий отталкивающую силу тепла, излучаемого телами при высокой температуре, и быстрый отвод тепла, производимого испарением или вообще такое изменение состояния, как в значительной степени увеличивает объем любого тела. Эксперимент заключается в следующем: делают платиновый тигель и поддерживают его раскаленным докрасна над большой спиртовкой. В него из пипетки вливают немного серной кислоты. Эта кислота, хотя при обычных температурах одна из самых летучих известных тел, обладает исключительным свойством оставаться неподвижной в раскаленном тигле, и ни одна ее капля не испаряется; на самом деле он не соприкасается с тиглем, а имеет собственную атмосферу. Теперь к серной кислоте в раскаленном тигле добавляют несколько капель обычной воды. Разбавленная кислота вступает в непосредственный контакт с нагретым металлом — мгновенно испаряется в пары сернистой кислоты, и такова быстрота и энергия испарения, что вода остается позади и оказывается застывшей в глыбе льда в красном море. горячий тигель, из которого, улучив момент до того, как он снова расплавится, его можно выбросить на глазах изумленного наблюдателя. — Журнал «Механика», № 1066.
Наличие этих двух подробных отчетов заставляет меня подозревать, что это возможно, но я не встречал ничего подобного, кроме как в этих источниках девятнадцатого века, хотя кажется, что это было бы довольно впечатляющей демонстрацией.
Мой вопрос заключается в том, можно ли это сделать или было сделано недавно (например, видео эксперимента), и знает ли кто-нибудь о каких-либо явных расчетах, объясняющих, как это можно сделать, в частности, как кислота (это серная или сернистая кислота?) может оставаться вне контакта ( эффект Лейденфроста ?) до тех пор, пока не будет добавлена вода (что приведет ее в контакт?), после чего теплота испарения кислоты может снизить температуру воды ниже точки замерзания, что, по-видимому, и есть то, что описывается? ( Редактировать : как мне сообщили в комментариях, это еще больше осложняется теплотой раствора кислоты и понижением точки замерзания воды.что могло бы перенести это больше в область химии; любые идеи о том, что здесь может происходить, будут высоко оценены.)
( Дальнейшее редактирование : поискав любую информацию по этой теме, я нашел эту статью , в которой говорится: « Фарадею удалось заморозить ртуть в раскаленном тигле, используя тот же эффект [феномен Лейденфроста]». При дальнейшем поиске я нашел это с 1862 г.:
М. Бутиньи с помощью серной кислоты сначала заморозил воду в раскаленном тигле; и г-н Фарадей впоследствии заморозил ртуть с помощью твердой угольной кислоты ... Я нагреваю этот платиновый тигель до ярко-красного цвета и помещаю в него несколько кусков твердой угольной кислоты. Я наливаю немного эфира на кислоту — ни одна из них не соприкасается с горячим тиглем — они защищены от контакта упругой паровой подушкой, окружающей их... [Затем он описывает замораживание воды во флаконе с помощью установки] ... Я помещаю некоторое количество ртути в коническую медную ложку и опускаю ее в тигель. Эфир в тигле загорелся, чего я не хотел. Опыт должен быть поставлен так, чтобы углекислый газ — удушающий газ шахт — должен был удерживать эфир от воспламенения. Но ртуть все равно замерзнет.
Я также нашел это с 1923 года:
Тот же великий химик [Фарадей] экспериментировал при низких температурах; Я помню, как он замораживал ртуть в раскаленном тигле, бросал твердый комок на наковальню и выбивал ее молотком, пока она не расплавилась.
Также это из 1988 года:
Платиновый тигель нагревают до красного каления, затем в него помещают немного твердой двуокиси углерода и немного жидкого эфира (для увеличения теплового контакта); Затем в смесь опускают металлическую ложку, содержащую ртуть. Хотя тигель остается раскаленным докрасна, слой углекислого газа действует как изолятор между тиглем и замораживающей смесью, и он остается холодным достаточно долго, чтобы заморозить ртуть.
Все это, хотя и описывает немного другой эксперимент, который, по-видимому, включает эффект Лейденфроста и некоторый эндотермический процесс , заставляет меня думать, что они могут быть задействованы и в моем эксперименте. Однако кажется, что мой эксперимент более сложен, так как из описания видно, что жидкость вступает в контакт с тиглем. Это содержит объяснение моего эксперимента Бутиньи (который, по-видимому, открыл эксперимент) от 1845 года (практически все мои источники были древними), что на самом деле меня не просветляет:
Принцип, на котором основан этот опыт, таков: сернистая кислота имеет свойство кипеть, когда она находится при температуре ниже точки замерзания; а когда его наливают в нагретый сосуд, внезапное испарение вызывает степень холода, достаточную для замерзания воды.
Таким образом, мой вопрос остается в силе: какой процесс может привести к нарушению эффекта Лейденфроста (если это то, что описывается), и как после этого кипение вымывает из воды достаточно энергии, чтобы заморозить ее (и кто-нибудь видел это продемонстрировано, так как я ожидаю, что это довольно впечатляюще)?)
То, что тогда называли «сернистой кислотой», сегодня мы бы не назвали кислотой. Это был безводный диоксид серы с температурой кипения С.
Когда жидкий диоксид серы наливали в раскаленный докрасна сосуд, из-за эффекта Лейденфроста он образовывал шарики и плавал на слое собственного пара. В этом состоянии температура шариков была бы чуть ниже температуры их кипения. C, поскольку он испаряется со значительно меньшей скоростью. Вливая небольшое количество воды, которая замерзает при C, в то время как диоксид серы находится в этом состоянии, он замерзает в течение нескольких секунд. Как только весь диоксид серы испарится, лед снова быстро растает, прежде чем его температура дойдет чуть ниже точки кипения. C, поскольку он принимает сфероидальную форму из-за эффекта Лейденфроста. Если поторопиться, то до того, как испарится весь жидкий сернистый газ, можно выбросить из раскаленного тигля небольшой комочек льда!
Обновление со ссылкой
Источник, подтверждающий, что жидкая сернистая кислота действительно была (безводным) диоксидом серы, можно найти на стр. 645 тома 3 Lehrbuch der Physik О. Д. Хвольсона, копию которого можно найти здесь . Чтобы процитировать, на шестой и седьмой строках вниз от верха страницы Чволсон пишет (на немецком языке):
Boutigny brachte flüssige SO , добро пожаловать C siedet, in einen glühenden Platintiegel,
что в английском переводе примерно звучит
Бутиньи принес жидкий SO [двуокись серы], которая кипит при C, в пылающий платиновый тигель,
Фарчер
Валерио
Анон