1. ХИМИЧЕСКИЕ ГРЕЛКИ
(«ОПАСНОСТИ ЗАМЁРЗНУТЬ МЫ
ГОВОРИМ: «НЕТ!»)
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
И С П О Л Н И Т Е Л Ь :
У Ч А Щ И Й С Я 8 « А » К Л А С С А
Г У О « К Л Е Ц К А Я С Р Е Д Н Я Я Ш К О Л А № 1 »
Б У К АТ О К И Р И Л Л А Л Е К С А Н Д Р О В И Ч
1
2. 2
обусловлена наличием на потребительском рынке грелок, однако часто
ониодноразовыеитребуютматериальныхзатрат. Часто,находясьвпоходеили
назимнейрыбалке,возникаламысль осозданиихимическойгрелки.
3. 3
Поэтому предметом исследования были выбраны способы получения
химических грелок.
Общий замысел: организация лаборатории для получения химических
грелок.
Объект исследования: химическая грелка. В соответствии с темой работы
мы ставим следующую цель и, соответственно, задачи.
4. ЦЕЛЬ:
изучить возможность получения
химических грелок в лабораторных
условиях и выявить наиболее
эффективные: удобные для
использования и способные долго
удерживать высокую температуру.
4
5. ЗАДАЧИ:
1. Исследовать пути получения
химических грелок разных видов.
2. Определить грелку с более
высокой температурой.
3. Определить время
функционирования каждой
грелки.
4. Выбрать наиболее эффективную
грелку.
5
7. 7
термохимические грелки используют с целью защиты медицинского
оборудования от промерзания в полевых условиях в холодное время года. Такие
грелки используются и в других сферах: птицеводство (для выведения птенцов),
экспериментальная физика, ветеринария (с целью защиты животных от
переохлаждений), для индивидуальной защиты органов человека от
переохлаждений в процессе малоподвижных работ в холодное время года, для
подогрева красителей, защиты аппаратуры (фото- и видео) и т.д.
Нестандартную термогрелку также можно использовать с целью лечения
некоторых заболеваний и патологий:
ревматизм;
остеохондроз;
судорожный синдром;
бронхиальная астма;
миозит;
гайморит;
радикулит.
8. ИСТОРИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ
ГРЕЛОК
В конце 20-х годов для обогрева бойцов
Красной Армии была рекомендована
"железная" грелка - в мешочек из
прорезиненной ткани помимо
железных опилок помещали
перманганат калия и наполнители -
уголь и песок. После добавления воды
на поверхности грелки в течение 10-20
часов поддерживается температура
100 градусов Цельсия.
8
10. Одна из самых простых
химических грелок
содержит оксид кальция
CaO (негашеную известь),
который взаимодействует
с водой с образованием
гидроксида кальция:
CaO + H2O = Ca(OH)2.
Реакция сопровождается
тепловыделением.
Температура грелки
может достигать 70-80 оС.
Однако, такая грелка не
очень удобна в
пользовании. Как
обнаружилось, оксид
кальция быстро
впитывает влагу из
воздуха, и вполне
возможно, что при
добавлении воды
экзотермическая реакция
10
ЭКСПЕРИМЕНТ № 1
11. ВЫВОД:
реакция гашения негашёной
извести может быть
использована для изготовления
химической грелки при условии
соблюдения правил хранения
оксида кальция в сухом месте без
доступа влажного воздуха.
11
12. ЭКСПЕРИМЕНТ № 2
В химической грелке другого вида используем
взаимодействие металлов (в виде стружки
или фольги с гранулами) и солей.
Совершенно сухую смесь алюминиевой (Al)
стружки с солями меди (например, CuCl2)
можно хранить довольно долго, а при
добавлении воды температура сразу же
повышается почти до 100 оС за счет реакции:
2Al +3 CuCl 2 = 2Al Cl 3 + 3Cu.
При этом грелка, в которой хлорид меди CuCl2
превращается в хлорид алюминия 2AlCl3,
сохраняет тепло около 6-8 часов.
12
13. ВЫВОД:
реакция хлорида меди с алюминием
даёт много тепла и достаточно долго
удерживается тепло, однако
количество хлорида меди ограничено
и мы продолжим поиск наиболее
эффективного набора химических
реагентов для создания химической
грелки.
13
14. ЭКСПЕРИМЕНТ № 3
Для изготовления следующей химической
грелки требуются простейшие реактивы:
медный купорос мелко размолотый 40 грамм (
3 чайные ложки);
соль поваренная 20 грамм (2 чайные ложки);
опилки древесные мелкие 30 грамм ( 5
столовых ложек);
проволока алюминевая 10 сантиметров
диаметр 0.3 согнутая в спираль или
алюминиевая фольга с гранулами;
вода 50-60 мл.
Всё укладываем в сосуд, перемешиваем,
заливаем водой и радуемся теплу. 14
16. 16
Грелка готова.
Для приведения ее в действие в посуду необходимо влить 50-80 мл воды. Через
пару минут температура поднимется до 50-60°, может достигать 100 о С. В
закрытой емкости тепло сохраняется около 2-3 часов.
17. 17
Алюминий не реагирует с раствором сульфата меди, поскольку его
поверхность защищена прочной оксидной пленкой. Хлорид-ионы способствуют
разрушению этой оксидной пленки, в результате чего алюминий начинает
одновременно взаимодействовать с катионами меди и молекулами воды:
2Al + 6H2O => 2Al(OH)3 + 3H2 3Cu2+ + 2Al => 3Cu + 2Al3+
CuSO4 +4NaCl <=>Na2[CuCl4]+Na2SO4
18. ПРОЦЕССЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ГРЕЛКЕ
18
CuSO4*5H2O+4NaCl→Na2[CuCl4]+Na2SO4+5H2O
упрощённо
CuSO4+2NaCl→CuCl2+Na2SO4
CuSO4 + 2NaCl = Na2SO4+ CuCl2 + Q (тепловая энергия)
21. 21
Наверное, всё же не зря мы изготовили химическую грелку.
ВЫВОДЫ:
1. Реакция гашения негашёной извести может быть использована для
изготовления химической грелки при условии соблюдения правил
хранения оксида кальция в сухом месте без доступа влажного
воздуха.
2. Реакция хлорида меди с алюминием даёт много тепла и достаточно
долго удерживается тепло, однако количество хлорида меди
ограничено и мы продолжим поиск наиболее эффективного набора
химических реагентов для создания химической грелки.
3. Наиболее эффективной по поддержанию температурного режима
и использованию наиболее доступных реактивов является
химическая грелка, выполненная в эксперименте № 3 с
использованием сульфата меди, хлорида меди и алюминиевой
фольги и гранул. Данный состав использовался для наполнения
флакона из-под моющих средств.
