Загадки электричества

— Товарищи, для меня вопрос вчерашней задачи сводился к тому, чтобы собрать выделяющийся газ и исследовать его. Сейчас я вам покажу, как я это выполнил. Вот небольшая банка с раствором соли. Я опускаю в нее большой гвоздь, соединенный с одной проволокой осветительной сети. Затем беру маленький гвоздик, прикрепляю его ко второй проволочке острием вверх (см. рис. 16) и погружаю также в банку. Теперь, товарищи, я замыкаю

Рис. 16. Куда же исчез из рюмки таинственный газ, который выделился во время электролиза поваренной соли?

ток. Вы видите, что пузырьки начинают отделяться с маленького гвоздя, причем, как мы это заметили и раньше, по мере нагревания раствора, количество пузырьков увеличивается. Выждем, пока пузырьки не начнут выделяться особенно сильно. Я соберу сейчас этот газ в рюмку. Для этого я приматываю к рюмке проволочку, погружаю ее всю в раствор, переворачиваю вверх дном и, осторожно приподнимая, подвожу ее к гвоздю, так, чтобы она его накрыла. Конец проволочки, которым я обмотал рюмку, я укрепляю к краю банки.

Вы видите, как постепенно рюмка начинает наполняться пузырьками. Реакция происходит все сильнее и сильнее, и рюмка в какую-нибудь минуту вся наполняется газом. Газ начинает большими пузырями выходить из-под края рюмки и подниматься на поверхность раствора. Теперь, товарищи, я выключу ток; но вы внимательно следите за рюмкой. Смотрите: в то же мгновение, как только прекратилось выделение газа, рюмка быстро начала заполняться жидкостью. Объем газа становится все меньше, меньше, и сейчас остался лишь маленький пузырек в рюмке. Газ исчез, товарищи! Раствориться в воде, да притом еще в горячей, ни один из известных нам газов с такой быстротой не может. Куда же девался этот газ—наш „неведомый хлор“?

Надо признаться, пришлось нам поломать над этим головы. Долго мы смеялись сами над собой, когда, наконец, разгадали загадку.

Наш таинственный газ оказался водяным паром. К нашему величайшему удивлению, пузырьки, которые так бурно исходили от электродов, образовались не вследствие химической реакции, а благодаря кипению. Раствор очень сильно нагревался около поверхности электродов и начинал кипеть задолго до того, как наступало его общее кипение. Однако, это все-таки не объясняло причины—почему у нас электрический ток не вызывал химической реакции, разложения раствора соли?

Выручил нас один из товарищей, который торжественно раскрыл книгу и сказал:
— Послушайте, что говорит профессор Лебединский в своей книге „Электричество и магнитизм“: „Переменный ток имеет большие преимущества в сравнении с постоянным при передаче энергии на большие расстояния“. Все центральные станции более или менее крупных городов дают именно переменные токи. „Но переменным током нельзя производить электролиза: когда ток переменит свое направление, обратная химическая реакция уничтожит все, что было произведено при начальном направлении тока“.

Товарищи, ведь мы совсем забыли, что наша осветительная сеть питается переменным током. Этот ток меняет свое направление 100 раз в 1 секунду. Очевидно, что тот гвоздь, который мы принимали за анод, на самом деле становился по очереди то анодом, то катодом. Пятьдесят раз в секунду он был положительным полюсом и пятьдесят раз—отрицательным.

Рис. 17. Мы опустили в стакан алюминиевую ложку и ножик.(Электролитический выпрямитель)

Члены нашего кружка почти поголовно заявили, что все эти объяснения прекрасны, но что, во-первых, они желают проверить на опыте выделение хлора постоянным током, а во-вторых, что им „вообще немножко странно“, как это мы проделали столько опытов с электрическим током и не коснулись совершенно устройства его источников. Оказалось, что мы не знаем не только, как устроен генератор переменного тока, но позабыли многое и об источниках постоянного тока.

Решено было (так как наши работы коснулись электрохимических реакций), вспомнить хотя бы о химических генераторах тока, т.-е. гальванических элементах.

Проверить выделение хлора на аноде при электролизе раствора поваренной соли нам удалось очень просто. Кто-то из нас вспомнил устройство алюминиевого выпрямителя переменного тока, т.-е. прибора, который переменный ток превращает в постоянный. Мы взяли стакан, налили в него раствор двууглекислой соды и опустили в него алюминиевую ложку и ножик (рис. 17). Включив этот простенький приборчик последовательно со вторым стаканом, в котором был раствор соли и два гвоздя, мы убедились по сильному запаху, что на одном гвозде, и именно соединенном с анодом, получается хлор.

Двууглекислая сода—это соль. При ее электролизе получается на аноде кислород, а на катоде водород. Очевидно, что при переменном токе как на алюминиевой ложке, так и на ноже, по очереди выделяется и тот и другой газ. Водород не вступает в химическое соединение с металлом; кислород вступает, образуя окиси. При переменном токе как поверхность ножа, так и поверхность ложки будет попеременно то окисляться кислородом, то восстанавливаться (раскисляться) водородом, который, соединившись с кислородом окиси, даст воду. Казалось бы, что нет никакой разницы в свойствах железной и алюминиевой пластины. На самом деле насколько окислы железа являются достаточно хорошими проводниками, настолько же окиси алюминия — чрезвычайно дурно проводят ток. Достаточно, чтобы алюминиевая пластинка покрылась тончайшим слоем окиси, чтобы ток уже не мог пройти через этот слой в раствор соды. Таким образом, каждый раз, как переменный ток хочет пройти через наш выпрямитель от ложки к ножу (т.- е. когда ложка становится анодом), он встречает огромное сопротивление в образовавшемся на ложке слое окисла. Ток не проходит через выпрямитель, когда алюминий становится анодом, и проходит, когда анодом делается железо. Следовательно, такой выпрямитель будет пропускать ток только в одном направлении. Правда, при этом мы утилизировали лишь половину переменного тока, но впоследствии мы построили такой выпрямитель, который давал возможность использовать токи обоих направлений.

Нам не суждено было начать беседу о гальванических элементах, так как неожиданно выдвинулись два новых вопроса: один о выпрямителе, другой о книжке Лебединского.

Кто-то вдруг заявил, что он не совсем понимает работу выпрямителя и хочет предложить по этому вопросу...

←Назад Вперед→

Смотрите также: Переменнотоковый гальванический элемент