Аэростат может использоваться для аэрофотосъемки, рекламы, транспортировки груза или просто для красоты. Считая грубо, один кубический метр объема поднимает один килограмм груза. Один кубический метр гелия для воздушных шариков стоит от 10 до 100 евро, в зависимости от поставщика и количества (2009 год). Часто под видом гелия продают его смесь с воздухом. Водород обходится значительно дешевле, тем более, что его можно получить в полевых условиях.
Почему водород считается опасным? Если смешать водород с кислородом в пропорции 2:1, то получится взрывоопасный газ. Опасной считается концентрация, если объемная доля воздуха в смеси превысит 25% (или 4% в случае с чистым кислородом). Чистый водород сгорает без взрыва. Из сказанного следует, что аэростат с водородом нельзя использовать в закрытых помещениях, нельзя поднимать и опускать рядом со скоплением людей и возле открытого огня. Еще одна опасность – законодательный запрет.
В действительности поджечь аэростат не так уж просто. Во время первой мировой войны англичанам пришлось изобрести зажигательные пули, так как обычные пули пробивали немецкие дирижабли с водородом не причиняя большого вреда. Таким образом, свободно улетающий шарик с водородом не опаснее, чем китайские фонарики, летящие с зажженной свечей.
Существует много способов получения водорода, я опишу проверенный мною способ. На представленных фотографиях наполнялся пакет объемом 40 л. В аэростатах обычно используется жесткий каркас с мягкой обшивкой, а пакеты с водородом наполняются во внутреннем отсеке такого аэростата. В верхней части аэростата необходимо отверстие, чтобы вышедший из пакета водород выходил наружу, и взрывоопасная смесь не скапливалась внутри.
Потребуется:
1. Колба или иная бутылка, объемом 1 литр
2. Пробка для колбы с трубочкой для отвода газа
3. Не глубокий тазик для воды на 10 литров
4. 20 литров простой холодной воды
5. 0,4 литра дистиллированной воды
6. 135г алюминия
7. 200г гидрооксида натрия
8. Резиновые перчатки и защитные очки
9. Герметичные мусорные пакеты с суммарным объемом 200 литров
Колба с пробкой нужна для проведения реакции. Тазик наполняется простой водой и служит для охлаждения колбы. Простая вода нужна для охлаждения и на тот случай, если придется смывать разлитую щелочь. Дистиллированная вода приобретается в магазине товаров для автомобиля. Алюминий – любые обрезки алюминиевого профиля без грязи. Желательно, что бы толщина стенок алюминия была примерно 1 мм. Гидрооксид натрия это едкая щелочь, применяется для очистки сточных труб, также зарегистрирован как пищевая добавка E524, так же можно приобрести в магазине химических реагентов. Концентрированный раствор щелочи разъедает кожу. Используйте перчатки и очки, что бы случайные брызги не попали в глаза.
Процедура.
1. Наполните тазик водой для охлаждения.
2. Свободный конец трубочки просуньте в мусорный пакет, но так, что бы он не наполнился воздухом, а остался сложенным. Зажмите открытый конец пакета на трубочке веревкой и привяжите веревку к тяжелому предмету.
3. Поместите в колбу алюминий
4. Насыпьте в колбу гидрооксид натрия
5. Налейте в колбу дистиллированную воду
6. Закройте колбу пробкой со вставленной трубочкой
7. Поставьте колбу в тазик
8. Каждую минуту проверяйте температуру воды в тазике, она не должна подниматься выше 30 градусов
9. Через некоторое время мусорный пакет будет болтаться в воздухе наполненный водородом. Можете наполнять следующий пакет.
Формула реакции:
2Al + 2NaOH + 6H2O => 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Объем выделенного водорода составит 167 литров (10-20 воздушных шариков). Желательно использовать мусорные пакеты, а не резиновые шары, так как пакет не вытесняет из себя газ. Что бы контролировать скорость реакции можете опускать в колбу алюминий по частям, а не весь сразу. Если колба с реагентами перегреется, то раствор быстро закипит и пена со щелочью выплеснется наружу. Если температура колбы начала быстро расти, то ее содержимое необходимо немедленно вылить. Такое количество щелочи не отравит природу, но испортит поверхность вещей, на которые попадет. Тщательно смывайте ее водой. Можно вылить содержимое колбы в емкость с водой для охлаждения, там скорость реакции сразу снизится.
Реагенты:
Начало реакции:
Наполнение пакета:
Воспламенение пакета, содержащего водород:
Из соотношения подъемной силы и веса можно заранее рассчитать, на какой высоте аэростат с вашим грузом будет лететь. По направлению ветра аэростат может преодолевать большие расстояния. Добавив моторчики и навигатор, можете запрограммировать примерное место выброски груза.
Характеристики воздуха на различных высотах:
|
Высота, м
|
Давление, мм. рт. ст.
|
Температура, С
|
Весовая плотность, кг/м3
|
|
-1000
|
854,6
|
+21,50
|
1,3476
|
|
-500
|
806,2
|
+18,25
|
1,2854
|
|
0
|
760,0
|
+15,00
|
1,2250
|
|
500
|
715,9
|
+11,75
|
1,1677
|
|
1000
|
674,1
|
+8,50
|
1,1110
|
|
1500
|
634,2
|
+5,25
|
1,0580
|
|
2000
|
596,1
|
+2,00
|
1,0060
|
|
2500
|
560,0
|
-1,25
|
0,9567
|
|
3000
|
525,7
|
-4,50
|
0,9093
|
|
3500
|
493,1
|
-7,75
|
0,8630
|
|
4000
|
462,2
|
-11,00
|
0,8193
|
|
4500
|
432,8
|
-14,25
|
0,7766
|
|
5000
|
405,0
|
-17,50
|
0,7362
|
