Fonti di calore autonome (dispositivi di riscaldamento individuali). (revisione)

Esempio 1. Quante volte è necessario aumentare la concentrazione di idrogeno nel sistema?

N2+3H2+2NH3

in modo che la velocità di reazione aumenti di 100 volte?

Soluzione. Esprimere la velocità di una data reazione

v = k3.

Nel momento iniziale

v0 = k 0 0 3 .

Supponiamo che l'aumento della concentrazione di idrogeno sia x,

v 1 =k 0 [xH 2 ] 3 = x 3 k 0 0 3 = x 3 v 0 = 100v0,

e quindi dovrebbe essere l'aumento della concentrazione di idrogeno

Esempio 2. Come cambierà la velocità della reazione diretta se la pressione nel sistema aumenta di tre volte?

N2+3H2+2NH3

Soluzione. Un aumento di tre volte della pressione equivale a una diminuzione di volume di tre volte e, di conseguenza, a un aumento di tre volte della concentrazione di tutte le sostanze.

Velocità di reazione nel momento iniziale:

v0 = k003;

dopo aver aumentato la pressione

v1 = k 3 = 3 3 3 k 0 0 3 = 81v 0 ,

cioè, la velocità della reazione diretta aumenterà di 81 volte.

Esempio 3. L'aumento della temperatura da 50 0 C a 70 0 C provoca un aumento della velocità di reazione di 9 volte. Trova il coefficiente di temperatura della reazione.

Soluzione. Esprimiamo il coefficiente di temperatura della reazione dall'equazione di Van't Hoff:

γ (t1-t2)/10 = v2 /v1,

e otteniamo

γ (70-50)/10 = 9, γ 2 = 9, γ = 3.

Esempio 4. Calcolare l'energia di attivazione e la costante di velocità della sostanza chimica

che tipo di reazione

CO + H2O  H2 + CO2

a 303 K (T 3), se le costanti di velocità di reazione a 288 K (T 1) e 313 K (T 2), rispettivamente, sono 3,1 10 -4 e 8,15 10 -3 mol/l.

Soluzione. Dall'equazione di Arrhenius segue

Еа = 2.3RT 1 T 2 log(k 2 /k 1)/(T 2 − T 1).

Sostituendo i valori ottenuti, otteniamo:

Ea = 2,3 8,31 288 313 log(8,15,10 -3 /3,1 10 -4)/(313288) = 97848 J/mol.

La costante di velocità di reazione a 303 K può essere trovata dalla relazione

log(k 3 /k 1) = Ea(T 3 -T 1)/(2.3RT 3 T 1) o log(k 2 /k 3) = Ea(T 2 -T 3)/(2.3RT 2 T 3 ).

Sostituendo i valori disponibili in una qualsiasi di queste formule, otteniamo:

k 3 = 2,34 10 -3 l mol -1 min -1 .

Esempio 5. A una temperatura di 10 0 C, la reazione termina dopo 120 secondi e a 30 0 C - dopo 30 secondi. Trova l'energia di attivazione.

Soluzione. È ovvio che k (30) /k (10) =  (10) / (30), e quindi, sostituendo i valori nella formula Ea = 2.3RT 1 T 2 log(k 2 /k 1) /(T 2 − T 1), otteniamo:

Еа = 2,3 8,31(273+10)(273+30)log(120/30)/(3010) = 49336 J/mol

o 49,3 kJ/mol.

Esempio 6. La costante di saponificazione dell'acido etilacetico con idrossido di sodio a 100°C è 2,38 l/mol. min. Determinare il tempo richiesto per la saponificazione dell'acetato di etile 90 mescolando 1 litro di una soluzione 0,05 molare di etere con 1 litro di una soluzione 0,05 molare di NaOH a questa temperatura.

Soluzione. Reazione

CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH

è una reazione del secondo ordine; le concentrazioni di etere e alcali sono uguali e puoi usare l'equazione:

k = x/( a(ax)),

 = x/(k a(ax)).

Tenendo conto della diluizione reciproca delle soluzioni di un fattore due e della conversione dell'etere etilico acetico di 90, si ottiene:

a = 0,05/2 = 0,025 mol/l; x = 0,05 0,9/2 = 0,0225 mol/l.

Quindi il tempo di reazione sarà

 = 0,0225/((2,38 0,025(0,0250,225)) = 151,2 min.

2. Equilibrio chimico

2.1. Reazioni reversibili e irreversibili

Uno di le caratteristiche più importanti reazione chimica è la profondità (grado) di trasformazione, che mostra quanto le sostanze di partenza vengono convertite in prodotti di reazione. Più è grande, più il processo può essere realizzato in modo economico. La profondità della trasformazione, tra gli altri fattori, dipende dalla reversibilità della reazione.

Reversibile reazioni , a differenza di irreversibile, non procedere fino in fondo: nessuna delle sostanze reagenti è completamente consumata. Allo stesso tempo, i prodotti della reazione interagiscono con la formazione delle sostanze di partenza.

Diamo un'occhiata agli esempi:

1) volumi uguali di iodio gassoso e idrogeno vengono introdotti in un recipiente chiuso ad una certa temperatura. Se le collisioni delle molecole di queste sostanze avvengono con l'orientamento richiesto e con sufficiente energia, i legami chimici possono riorganizzarsi con la formazione di un composto intermedio (complesso attivato, vedere sezione 1.3.1). Un ulteriore riarrangiamento dei legami può portare alla rottura del composto intermedio in due molecole di acido iodidrico. Equazione di reazione:

H2I22HI

Ma le molecole di acido iodidrico si scontreranno casualmente anche con molecole di idrogeno, con molecole di iodio e tra loro. Quando le molecole di HI si scontrano, nulla impedisce la formazione di un composto intermedio, che può poi decomporsi in iodio e idrogeno. Questo processo è espresso dall’equazione:

2HI  H2 + I2

Pertanto, in questo sistema si verificheranno due reazioni contemporaneamente: la formazione di acido iodidrico e la sua decomposizione. Possono essere espressi da un'equazione generale

H2 + I2  2HI

La reversibilità del processo presenta il segno .

La reazione diretta in questo caso alla formazione di acido iodidrico è chiamata diretta e il contrario è chiamato inverso.

2) se si mescolano due moli di anidride solforosa con una mole di ossigeno, creare nel sistema condizioni favorevoli affinché avvenga la reazione e dopo un periodo di tempo effettuare un'analisi miscela di gas, i risultati mostreranno che il sistema conterrà sia SO 3 - il prodotto di reazione, sia le sostanze di partenza - SO 2 e O 2. Se, nelle stesse condizioni, si pone come sostanza di partenza l'ossido di zolfo (+6), si troverà che parte di esso si decomporrà in ossigeno e ossido di zolfo (+4), e il rapporto finale tra le quantità di tutte tre sostanze saranno le stesse che nel caso in cui si partisse da una miscela di anidride solforosa e ossigeno.

Pertanto, anche l'interazione dell'anidride solforosa con l'ossigeno è uno degli esempi di reversibilità reazione chimica ed è espresso dall'equazione

2SO2 + O2  2SO3

3) interazione del ferro con acido cloridrico procede secondo l'equazione:

Fe + 2HCL  FeCL2 + H2

Se c'è abbastanza acido cloridrico, la reazione finirà quando

tutto il ferro sarà consumato. Inoltre, se provi a eseguire questa reazione nella direzione opposta - facendo passare l'idrogeno attraverso una soluzione di cloruro ferrico, il ferro metallico e l'acido cloridrico non funzioneranno - questa reazione non può andare nella direzione opposta. Pertanto, l'interazione del ferro con l'acido cloridrico è una reazione irreversibile.

Tuttavia, va tenuto presente che teoricamente qualsiasi processo irreversibile può essere rappresentato come reversibile in determinate condizioni, ad es. In linea di principio, tutte le reazioni possono essere considerate reversibili. Ma molto spesso una delle reazioni prevale nettamente. Ciò accade nei casi in cui i prodotti di interazione vengono rimossi dalla sfera di reazione: si forma un precipitato, viene rilasciato gas e durante le reazioni di scambio ionico si formano prodotti praticamente non dissocianti; oppure quando, per un evidente eccesso di sostanze di partenza, il processo opposto viene praticamente soppresso. Pertanto, l'esclusione naturale o artificiale della possibilità di una reazione inversa consente di completare il processo quasi fino al completamento.

Esempi di tali reazioni includono l'interazione del cloruro di sodio con il nitrato d'argento in soluzione

NaCL + AgNO 3  AgCl + NaNO 3,

bromuro di rame con ammoniaca

CuBr2 + 4NH3 Br2,

neutralizzazione dell'acido cloridrico con soluzione di idrossido di sodio

HCl + NaOH  NaCl + H2O.

Questi sono solo esempi praticamente processi irreversibili, poiché il cloruro d'argento è alquanto solubile e il catione complesso 2+ non è assolutamente stabile e l'acqua si dissocia, sebbene in misura estremamente insignificante.

Elementi chimici che compongono la vita e natura inanimata, sono dentro movimento costante, perché le sostanze che compongono questi elementi cambiano continuamente.

Le reazioni chimiche (dal latino reazione - opposizione, resistenza) sono la risposta di sostanze all'influenza di altre sostanze e fattori fisici (temperatura, pressione, radiazione, ecc.).

Tuttavia, questa definizione corrisponde anche a cambiamenti fisici che si verificano con sostanze: ebollizione, fusione, condensazione, ecc. Pertanto, è necessario chiarire che le reazioni chimiche sono processi a seguito dei quali vecchi legami chimici e ne sorgono di nuovi e, di conseguenza, dalle sostanze originali si formano nuove sostanze.

Le reazioni chimiche avvengono continuamente sia all'interno del nostro corpo che nel mondo che ci circonda. Innumerevoli reazioni vengono solitamente classificate secondo vari criteri. Ricordiamo dal corso di terza media i segni che già conosci. Per fare ciò, passiamo all'esperimento di laboratorio.

Esperimento di laboratorio n. 3
Sostituzione del ferro con il rame in una soluzione di solfato di rame (II).

Siamo arrivati ​​​​a un concetto molto importante in chimica: "la velocità di una reazione chimica". È noto che alcune reazioni chimiche avvengono molto rapidamente, altre in periodi di tempo significativi. Quando una soluzione di nitrato d'argento viene aggiunta a una soluzione di cloruro di sodio, un precipitato di formaggio bianco precipita quasi istantaneamente:

AgNO3 + NaCl = NaNO3 + AgCl↓.

Le reazioni avvengono a velocità enormi, accompagnate da un'esplosione (Fig. 11, 1). Al contrario, stalattiti e stalagmiti crescono lentamente nelle caverne di pietra (Fig. 11, 2), i prodotti in acciaio si corrodono (ruggine) (Fig. 11, 3) e vengono distrutti dall'esposizione agli agenti atmosferici. pioggia acida palazzi e statue (Fig. 11, 4).

Riso. 11.
Reazioni chimiche che si verificano a velocità enormi (1) e molto lentamente (2-4)

A sua volta, la concentrazione è intesa come il rapporto tra la quantità di una sostanza (come sapete, si misura in moli) e il volume che occupa (in litri). Da qui non è difficile ricavare l'unità di misura per la velocità di una reazione chimica: 1 mol/(l s).

Una branca speciale della chimica studia la velocità delle reazioni chimiche, chiamata cinetica chimica.

Conoscere le sue leggi permette di controllare una reazione chimica, facendola procedere più o meno velocemente.

Quali fattori determinano la velocità di una reazione chimica?

1. Natura dei reagenti. Passiamo all'esperimento.

Esperimento di laboratorio n. 4
Dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla natura dei reagenti usando l'esempio dell'interazione degli acidi con i metalli

2. Concentrazione dei reagenti. Passiamo all'esperimento.

Esperimento di laboratorio n. 5
Dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla concentrazione dei reagenti usando l'esempio dell'interazione dello zinco con acido cloridrico di varie concentrazioni

È facile concludere: Maggiore è la concentrazione dei reagenti, maggiore è il tasso di interazione tra loro.

Concentrazione sostanze gassose per omogeneo processi produttivi aumentare, aumentando la pressione. Ciò avviene, ad esempio, nella produzione di acido solforico, ammoniaca e alcol etilico.

Il fattore di dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla concentrazione di sostanze reagenti viene preso in considerazione non solo nella produzione, ma anche in altre aree dell'attività umana, ad esempio in medicina. I pazienti con malattie polmonari, in cui il tasso di interazione dell'emoglobina nel sangue con l'ossigeno nell'aria è basso, respirano più facilmente con l'aiuto dei cuscini di ossigeno.

3. Area di contatto delle sostanze reagenti. Un esperimento che illustra la dipendenza della velocità di una reazione chimica da questo fattore può essere eseguito utilizzando il seguente esperimento.

Esperimento di laboratorio n. 6
Dipendenza della velocità di una reazione chimica dall'area di contatto delle sostanze reagenti

Per reazioni eterogenee: Come area più ampia contatto di sostanze reagenti, maggiore è la velocità di reazione.

Potresti verificarlo per esperienza personale. Per accendere un fuoco, metti piccoli trucioli di legno sotto il legno e sotto di essi - carta stropicciata, da cui l'intero fuoco prese fuoco. Al contrario, estinguere un incendio con l'acqua comporta la riduzione dell'area di contatto degli oggetti in fiamme con l'aria.

Nella produzione si tiene particolarmente conto di questo fattore; viene utilizzato il cosiddetto letto fluido; Per aumentare la velocità di reazione, la sostanza solida viene frantumata quasi allo stato di polvere, quindi una seconda sostanza, solitamente gassosa, viene attraversata dal basso. Il suo passaggio attraverso un solido finemente suddiviso crea un effetto di ebollizione (da cui il nome del metodo). Il letto fluido viene utilizzato, ad esempio, nella produzione di acido solforico e prodotti petroliferi.

Esperimento di laboratorio n. 7
Modellazione a letto fluido

4. Temperatura. Passiamo all'esperimento.

Esperimento di laboratorio n. 8
Dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla temperatura delle sostanze reagenti usando l'esempio dell'interazione dell'ossido di rame (II) con una soluzione di acido solforico a diverse temperature

È facile concludere: maggiore è la temperatura, maggiore è la velocità di reazione.

Primo vincitore Premio Nobel Il chimico olandese J. X. van't Hoff formulò la regola:

Nella produzione, di norma, vengono utilizzati processi chimici ad alta temperatura: nella fusione di ghisa e acciaio, fusione di vetro e sapone, produzione di carta e prodotti petroliferi, ecc. (Fig. 12).

Riso. 12.
Processi chimici ad alta temperatura: 1 - fusione del ferro; 2 - fusione del vetro; 3 - produzione di prodotti petroliferi

Il quinto fattore da cui dipende la velocità di una reazione chimica sono i catalizzatori. Lo incontrerai nel prossimo paragrafo.

Nuove parole e concetti

1. Reazioni chimiche e loro classificazione.
2. Cenni di classificazione delle reazioni chimiche.
3. La velocità di una reazione chimica e i fattori da cui dipende.

Compiti per lavoro indipendente

1. Cos'è una reazione chimica? Qual è l'essenza dei processi chimici?
2. Fornire una descrizione completa della classificazione dei seguenti processi chimici:
   • a) combustione del fosforo;
   • b) l'interazione di una soluzione di acido solforico con l'alluminio;
   • c) reazioni di neutralizzazione;
   • d) la formazione di ossido nitrico (IV) da ossido nitrico (II) e ossigeno.
3. Basato su esperienza personale Fornisci esempi di reazioni chimiche che avvengono a velocità diverse.
4. Qual è la velocità di una reazione chimica? Da quali fattori dipende?
5. Fornisci esempi di influenza vari fattori sui processi biochimici e chimici industriali.
6. Sulla base dell'esperienza personale, fornire esempi dell'influenza di vari fattori sulle reazioni chimiche che si verificano nella vita di tutti i giorni.
7. Perché il cibo viene conservato nel frigorifero?
8. La reazione chimica è stata avviata ad una temperatura di 100°C, poi aumentata a 150°C. Il coefficiente di temperatura di questa reazione è 2. Quante volte aumenterà la velocità della reazione chimica?

L'effetto della temperatura sulla velocità di una reazione chimica è determinato in modo approssimativo non la regola di Hoff. Quando la temperatura aumenta di 10 0 C, la velocità della reazione chimica aumenta di 2-4 volte.

Notazione matematica della regola di van't Hoff: γ - coefficiente di temperatura della velocità di reazione o coefficiente di Van't Hoff per la maggior parte delle reazioni si trova tra 2-4.

Compito. Quante volte cambierà la velocità di una reazione chimica che avviene nella fase gassosa se la temperatura cambia da 80 0 C a 120 0 C ( γ = 3)?

Secondo la regola di Van't Hoff scriviamo:

L'aumento della velocità di una reazione chimica all'aumentare della temperatura non è spiegato solo da un aumento energia cinetica molecole interagenti. Ad esempio, il numero di collisioni molecolari aumenta in proporzione alla radice quadrata di temperatura assoluta. Quando le sostanze vengono riscaldate da zero a cento gradi Celsius, la velocità di movimento delle molecole aumenta di 1,2 volte e la velocità di una reazione chimica aumenta di circa 59 mila volte. Un così forte aumento della velocità di reazione all'aumentare della temperatura è spiegato dalla proporzione di molecole attive le cui collisioni portano all'interazione chimica. Solo secondo la teoria delle collisioni attive molecole attive, la cui energia supera l'energia media delle molecole di una data sostanza, cioè molecole dotate di energia di attivazione.

Energia di attivazione (E A)- è l'energia in eccesso rispetto alla riserva media che le molecole devono avere per compiere una reazione chimica. Se E A< 40 кДж/моль – реакции протекают быстро, если Е А >120 kJ/mol - le reazioni non si verificano, se E A = 40-120 kJ/mol - le reazioni procedono in condizioni normali. Un aumento della temperatura riduce l'energia di attivazione, rende le sostanze più reattive e aumenta la velocità di interazione.

Stabilita una dipendenza più accurata della velocità di una reazione chimica dalla temperatura C. Arrhenius: la costante di velocità della reazione è proporzionale alla base logaritmo naturale, elevato al potere (–Е А /RT). ,

A – fattore pre-esponenziale, determina il numero di attivi

collisioni;

e – esponente (base del logaritmo naturale).

ALCUNE INFORMAZIONI SUI PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

Borse dell'acqua calda al carbone.
Circa 90 anni fa, il pensiero creativo si è rivolto al processo esotermico più comune: la reazione di combustione. Sono apparsi dispositivi in ​​cui era avvolta una barra di carbone fumante carta speciale era posto in una custodia di metallo, e quest'ultima in una custodia di stoffa. Tali cuscinetti riscaldanti pesavano relativamente poco e duravano 5-6 ore. Sulla superficie della cassa la temperatura era compresa tra 60 e 100 gradi Celsius.

C + O2 --> CO2 + 94 kcal/mol

Cuscinetti riscaldanti catalitici.
Durante la prima guerra mondiale, milioni di soldati congelarono nelle trincee e durante i quattro anni di guerra gli inventori negli Stati Uniti, in Giappone e in Inghilterra brevettarono diverse versioni di cuscinetti riscaldanti liquidi tascabili. Il principio del loro funzionamento era semplice: ossidazione catalitica senza fiamma di alcol o benzina. Il platino è servito da catalizzatore in tutti i casi. Il termoforo giapponese sembrava un portasigarette, all'interno del quale c'era un serbatoio pieno di cotone idrofilo e una guarnizione di platino. Sono stati praticati dei fori nell'alloggiamento per fornire aria al catalizzatore e rimuovere i gas di combustione. Per avviare il termoforo, nel serbatoio è stato versato dell'alcool, che ha inzuppato il batuffolo di cotone. Quindi il catalizzatore è stato riscaldato con una fiamma di fiammifero e ha avuto inizio la reazione. Lo svantaggio principale dei riscaldatori catalitici è la loro durata limitata: le impurità contenute nel carburante avvelenano rapidamente il catalizzatore e il portasigarette riscaldante diventa inutilizzabile.

Riscaldatori che utilizzano la reazione di spegnimento della calce.

Già negli anni '20 in Germania fu proposto di utilizzare il calore rilasciato dallo spegnimento della calce viva con acqua per riscaldare il cibo nei campi. Tuttavia, l'effetto termico non sufficientemente grande della reazione ha impedito il applicazione pratica questa idea. Un passo avanti è stata la combinazione di due reazioni: lo spegnimento della calce e la sua neutralizzazione. A questo scopo, gli idrati cristallini di ossalico o acido citrico. Le reazioni nel termoforo sono andate secondo il seguente schema.

CaO + H2 O --> Ca(OH)2 + 10,6 kcal.
2Ca(OH)2 + H2C2O4 + 2 H2O --> CaC2O4 + 4H2O + 31 kcal

Con queste due reazioni puoi dispositivo portatile ottenere una temperatura compresa tra 100 e 300 gradi Celsius. Inoltre, l'uso di cristalli acidi idrati consente di eseguire un termoforo una piccola quantità acqua, e l'acqua rilasciata durante la neutralizzazione reagirà con le successive porzioni di calce.

Tappetini riscaldanti che utilizzano reazioni di ossidazione dei metalli.
In condizioni normali, la corrosione dei metalli nell'aria avviene, fortunatamente, lentamente. La presenza di sali accelera notevolmente il processo. Alla fine degli anni '20, per riscaldare i soldati dell'Armata Rossa, fu consigliata una piastra elettrica "di ferro" - in una borsa di tessuto gommato, oltre alla limatura di ferro, furono collocati permanganato di potassio e riempitivi - carbone e sabbia. Dopo aver aggiunto l'acqua, la superficie del termoforo viene mantenuta ad una temperatura di 100 gradi Celsius per 10-20 ore.

4Fe + 2H2 O + 3O2 --> 2(Fe2O3 * H2O) + 390,4 kcal/mol

Invece del ferro, è meglio usare l'alluminio nelle piastre riscaldanti corrosive. In questa reazione viene rilasciato molto più calore che durante l'ossidazione del ferro:

8Аl + 3Fe3O4 ---> 4Al2O3 + 9Fe + 795 kcal/mol

Tappetini riscaldanti che utilizzano reazioni di spostamento dei metalli.
Nel 1940, l'URSS sviluppò una cintura riscaldante: un serbatoio di rame ricoperto di pelle, fissato alla cintura dei pantaloni. Nel serbatoio furono versati 200 g della miscela di reazione - polvere di alluminio e cloruro di rame, prelevata in rapporto stechiometrico. Acqua nella quantità di 100-120 ml. aggiunto al serbatoio da una lattina situata nella tasca sul petto. L'erogazione dell'acqua era regolata da un semplice relè termico. La cintura potrebbe fornire calore per 8 ore. Questo termoforo chimico era nuovo non solo nella forma, ma anche nel contenuto: per la prima volta veniva utilizzato il calore che si sviluppa quando un metallo viene sostituito da un altro, più elettronegativo. A Leningrado, durante l’inverno del blocco del 1942, furono usate piastre riscaldanti riempite con una miscela di cloruro di rame e limatura di ferro. Da un riempimento con acqua, tali cuscinetti riscaldanti hanno funzionato per 60-70 ore.

Riscaldatori di cristallizzazione.
Gli scaldatori di cristallizzazione utilizzano sostanze con basse temperature fusione e calori di fusione relativamente elevati. Un tale accumulatore termico emette calore, che viene rilasciato durante la cristallizzazione o la solidificazione di una sostanza preriscaldata e fusa. Il classico fluido di lavoro dei cuscinetti riscaldanti dell'accumulatore è la paraffina. È inoltre possibile utilizzare acido stearico, cristalli idrati a basso punto di fusione, ad esempio il sale di Glauber Na2 SO4 * 10H2O o acetato di sodio triidrato CH3COONa * 3H2O. Piccole aggiunte agli idrati cristallini di cloruro di calcio, tiosolfito di sodio o glicerina possono rallentare il processo di cristallizzazione e quindi aumentare il tempo di funzionamento del cuscinetto riscaldante. Il termoforo si riscalda in 15 secondi. fino a 55°C ed il processo di rilascio del calore dura 25-30 minuti. Il termoforo ha una capacità termica sufficientemente elevata ed è in grado di rilasciare calore per altri 25-30 minuti in modalità di raffreddamento. Un cuscinetto riscaldante del tipo a cristallizzazione è utile come agente terapeutico e profilattico per i processi infiammatori, per i pazienti con varie forme radicolite, per tubi epatici e altre procedure in ambiente ospedaliero (a casa o in ospedale).

Utilizzando riscaldatori di cristallizzazione in situazioni di emergenza in condizioni di campo è limitato dalla breve durata della modalità di rilascio del calore dei termofori.

Il vantaggio principale dei termofori del tipo cristallizzazione è la possibilità di un utilizzo ripetuto: per riportare il termoforo allo stato originale è sufficiente farlo bollire in acqua per 15-20 minuti.

http://umcsa.narod.ru/rus/umcsa/projects/ait.htm

RISCALDATORE DA UNA PROVETTA
Durante le escursioni, la pesca, soprattutto in caso di maltempo, spesso è necessario un normale termoforo. Naturalmente, la normale gomma non è male, ma presenta uno svantaggio significativo: riscalda l'acqua molto lentamente sul fuoco.

Proviamo a creare un termoforo chimico. Per questo abbiamo bisogno dei reagenti più comuni.

Per prima cosa, facciamo un semplice esperimento. Vai in cucina e prendi un pacchetto di sale da cucina. Tuttavia, non avrai bisogno di un pacchetto. Saranno sufficienti 20 g (2 cucchiaini). Quindi guarda nell'armadietto in cui sono conservati tutti i tipi di forniture e materiali domestici. Sicuramente c'era del solfato di rame rimasto lì dopo che l'appartamento era stato ristrutturato. Te ne serviranno 40 g (3 cucchiaini). Presumibilmente verranno ritrovati anche trucioli di legno e un pezzo di filo di alluminio. Se è così, hai finito. Macinare il vetriolo e il sale in un mortaio in modo che la dimensione dei cristalli non superi 1 mm (ad occhio, ovviamente). Aggiungere 30 g (5 cucchiai) alla miscela risultante. segatura e mescolare accuratamente. Piega un pezzo di filo in una spirale o un serpente e mettilo in un barattolo di maionese. Versare lì la miscela preparata in modo che il livello di riempimento sia 1-1,5 cm sotto il collo del barattolo. Il termoforo è nelle tue mani. Per attivarlo basta versare nel barattolo 50 ml (un quarto di tazza) di acqua. Dopo 3-4 minuti, la temperatura del termoforo salirà a 50-60° C.

Da dove viene il calore nel barattolo e che ruolo gioca ciascun componente? Consideriamo l'equazione di reazione:

CuSO4+2NaCl > Na2SO4+CuCl2

Come risultato dell'interazione del solfato di rame con sale da cucina, si formano solfato di sodio e cloruro di rame. È lei che ci interessa. Se calcoliamo il bilancio termico della reazione, risulta che la formazione di una molecola di cloruro di rame da un grammo rilascia 4700 calorie di calore. Inoltre il calore di dissoluzione dei farmaci iniziali formati è di 24999 calorie. Totale: circa 29.600 calorie.

Immediatamente dopo la formazione, il cloruro di rame interagisce con il filo di alluminio:

2Al+3CuCl2 > 2AlCl3+3Cu

In questo caso vengono liberate circa 84.000 calorie (calcolate anche per 1 g-mol di cloruro di rame).

Come puoi vedere, come risultato del processo, la quantità totale di calore rilasciato supera le 100.000 calorie per grammomolecola della sostanza. Quindi non c'è errore o inganno: il termoforo è reale.

E la segatura? Senza prendere parte alle reazioni chimiche, svolgono allo stesso tempo un ruolo molto importante. Assorbendo avidamente acqua, la segatura rallenta il corso delle reazioni e prolunga nel tempo il funzionamento del termoforo. Inoltre il legno ha una conducibilità termica piuttosto bassa: sembra accumulare il calore generato per poi rilasciarlo costantemente. Un contenitore ermeticamente chiuso manterrà il calore per almeno due ore.

Un'ultima nota: un barattolo, ovviamente, non è il contenitore migliore per un termoforo. Ne avevamo bisogno solo a scopo dimostrativo. Pensa quindi alla forma e al materiale del serbatoio in cui posizionare la miscela riscaldante.