Занимательная химия для детей и взрослых

Сравнительно высокие давления требуются и для сжижения аммиака: при атмосферном давлении 1 атм он кипит при температуре –33,6 °С, если повысить давление до 10 атм – при 25,7 °С, до 20 атм – при 50,1 °С, до 30 атм – при 66,1 °С. То есть если хладагентом служит аммиак, требуются значительно более мощные компрессоры (такие холодильники работают, например, на мясокомбинатах). Преимущество аммиака – в очень высокой теплоте испарения: 1 кг кипящего аммиака отбирает у окружающей среды 1370 кДж, тогда как 1 кг фреона-12 – только 162 кДж. Однако аммиак – ядовитый газ с сильным запахом, что при его утечке создает большие проблемы. Фреоны лишены этих недостатков: они не ядовиты, не горят, не имеют запаха. В холодильных машинах применяют несколько десятков различных фреонов и их смесей. Наиболее распространены фреон-12, фреон-22 и фреон-13 (последний применяется для создания очень низких температур, требующихся для хранения продуктов в течение длительного времени). В холодильных установках в нефтехимической и газовой промышленности применяются некоторые углеводороды: этан, пропан, этилен.

В заключение рассказа о холодильнике – старая задача: как изменится температура в комнате, если открыть дверцу стоящего в ней холодильника? Оказывается, эта задача имеет несколько решений. Обычно говорят, что правильный ответ – никак не изменится, потому что для создания холода внутри холодильника его агрегат нагревает воздух в помещении. В связи с этим вспоминается такая анекдотичная история. В один из американских журналов пришло письмо, автор которого, простая домохозяйка, внесла очень интересное предложение: «В последнее время так много говорят о глобальном потеплении. Может быть, стоит правительствам всех стран предписать своим гражданам в определенный день включить на сильное охлаждение все кондиционеры в домах и офисах и открыть все окна и двери?».

По поводу этого письма Г. И. Шифф, который преподавал в университете Мак-Гилла в Монреале, рассказал одну поучительную историю. В начале 1950-х гг. он задал своим студентам популярный вопрос: как изменится температура в помещении, если открыть дверцу холодильника. Один из студентов ответил, что в комнате станет холоднее. Преподаватель, конечно, начал снова терпеливо объяснять законы термодинамики, говорить про то, что «вырабатывая холод» внутри холодильника, агрегат в то же время заметно нагревает воздух в помещении. Однако студент упрямо стоял на своем: «Нет, в моей комнате станет холоднее! Там, где я живу, на все комнаты стоит один компрессор в подвале, поэтому холодильник у меня воздух не греет».

Преподавателю ничего не оставалось, как согласиться. Вероятно, студент жил в небольшом общежитии на несколько комнат, которое было оборудовано такими холодильниками. В некоторых наших научных учреждениях аналогично вакуум создается одним мощным насосом, к которому можно подключиться из разных помещений, а на краниках в лабораториях можно прочитать: «воздух», «газ», «вакуум». Значит, компрессор в упомянутом общежитии нагревал воздух только в подвале, а в комнатах «вырабатывал» только холод!

Кстати, можно придумать еще одну ситуацию. В любом современном холодильнике есть реле, которое выключает компрессор, когда температура внутри понизится до определенного значения (оно задается ручкой-регулятором). Так, если регулятор стоит в положении, которое соответствует, положим, температуре в морозильной камере –10 °С, то как только температура в ней превысит это значение, специальный датчик даст команду реле включить компрессор. И холодильник будет «урчать» до тех пор, пока температура снова не понизится до заданного предела, после чего автоматически выключится. Такой режим «труда и отдыха» значительно удлиняет срок службы компрессора и экономит электро энергию.

Теперь представим себе, что холодильник очень старый и в нем нет реле. В таком холодильнике компрессор работает непрерывно. Пусть после длительной работы внутри этого холодильника накопилось много снега и льда. И если комната хорошо изолирована, то после открывания дверцы холодильника температура в комнате понизится, пока не растает весь снег со льдом. Правда, понижение температуры будет очень незначительным. Когда же весь лед растает, температура в комнате больше меняться не будет. А вот если открыть дверцу обычного холодильника, то температура в комнате повысится, так как компрессор будет работать более длительное время (или даже непрерывно).

«Почему взлетает шарик, наполненный гелием?»

Статью под таким названием опубликовал уже упоминавшийся профессор химии Раметте. Он рассказал интересную историю о споре, который случился у него с коллегой, преподавателем физики. Как-то этот физик спросил его, как пишет Раметте, «со своей обычной вредной улыбочкой» о том, понимает ли химик молекулярно-кинетическую теорию газов. Дальше между ними произошёл примерно такой диалог (в вольном пересказе и с комментариями химика).