Как пользоваться солевой грелкой. Как правильно пользоваться солевой грелкой Принцип работы химической грелки

В походе, на рыбалке, особенно в непогоду часто возникает нужда в обыкновенной грелке.

В походе, на рыбалке, особенно в непогоду часто возникает нужда в обыкновенной грелке. Конечно, неплоха и обычная резиновая, но у нее есть один существенный недостаток: очень уж медленно греется для нее на костре вода. Попробуем сделать химическую грелку. Для этого нам понадобятся самые обычные реактивы.

В походе, на рыбалке, особенно в непогоду часто возникает нужда обыкновенной грелке. Конечно, неплоха и обычная резиновая, но у нее есть один существенный недостаток: очень уж медленно греется для нее на костре вода.

Попробуем сделать химическую грелку. Для этого нам понадобятся самые обычные реактивы.

Для начала проведем несложный опыт. Пойдите на кухню и возьмите пачку поваренной соли. Впрочем, пачка не понадобится. Достаточно будет 20 г (2 чайных ложки). Затем загляните в шкафчик, где хранятся всевозможные хозяйственные препараты и материалы. Наверняка там сохранилось после ремонта квартиры немного медного купороса. Его понадобится 40 г (3 чайных ложки). Древесные опилки и кусок алюминиевой проволоки, надо полагать, тоже найдутся. Если так, все готово. Разотрите в ступке купорос и соль так, чтобы величина кристаллов не превышала 1мм (разумеется, на глаз). В полученную смесь добавьте 30 г (5 столовых ложек) древесных опилок и тщательно перемешайте. Кусок проволоки согните спиралью или змейкой, вложите в банку из-под майонеза. Туда же засыпьте подготовленную смесь так, чтобы уровень засыпки был на 1-1.5 см ниже горлышка банки. Грелка у вас в руках. Чтобы привести ее в действие, достаточно влить в банку 50 мл (четверть стакана) воды. Спустя 3-4 минуты температура грелки поднимется до 50-60° С.

Откуда берется в банке тепло, и какую роль играет каждый из компонентов? Обратимся к уравнению реакции:

CuSO4+2NaCl > Na2SO4+CuCl2

В результате взаимодействия медного купороса с поваренной солью образуется сульфат натрия и хлорная медь. Именно она нас интересует. Если вычислить тепловой баланс реакции, то окажется, что при образовании одной грамм-молекулы хлорной меди выделяется 4700 калорий тепла. Плюс теплота растворения в исходных образующихся препаратов -- 24999 калорий. Итого: примерно 29600 калорий.

Тотчас же после образования хлорная медь вступает во взаимодействие с алюминиевой проволокой:

2Al+3CuCl2 > 2AlCl3+3Cu

При этом выделяется (также в пересчете на 1 г-моль хлорной меди) примерно 84000 калорий.

Как видите, в результате процесса суммарное количество выделяющегося тепла превышает 100000 калорий на каждую грамм-молекулу вещества. Так что никакой ошибки или обмана нет: грелка самая настоящая.

А что же опилки? Не принимая никакого участия в химических реакциях, они в то же время играют очень важную роль. Жадно впитывая в себя воду, опилки замедляют течение реакций, растягивают работу грелки во времени. К тому же древесина обладает достаточно низкой теплопроводностью: она как бы аккумулирует выделяющееся тепло и затем постоянно отдает его. В плотно закрытой посуде тепло сохраняется, по меньшей мере, два часа.

И последнее замечание: банка, конечно, не лучший сосуд для грелки. Она понадобилась нам только для демонстрации. Так что сами подумайте над формой и материалом для резервуара, в который поместить греющую смесь.

С наступлением осени и зимы в Японию приходят холода. И хоть снег в Токио бывает редко, но температура держится около десяти градусов тепла, а ночью и ниже. При этом в домах нет центрального отопления, стены тонкие, а остекление окон однослойное. Все эти факторы приводят к тому, что жить в таких домах зимой становится несколько проблематично, а с комфортом вообще невозможно. Думаете, почему в Японии продают насадки на унитазы с подогревом? То-то! И если раньше японцы отапливали жилище очагом с живым огнём, то сейчас в обычных квартирах такое невозможно, да и неудобно. В России вопрос с обогревом решается просто - батареи, но в Японии по большей части батарей нет, зато существует множество других способов привнести комфорт в зимнее существование.

Рассмотрим следующие источники получения тепла в замкнутых помещениях.

1. Газовые обогреватели.
2. Масляные обогреватели.
3. Керосиновые обогреватели.
4. Электрообогреватели.
5. Галогенные обогреватели.
6. Электроковры.
7. Кондиционеры.
8. Ионизаторы-сушилки.
9. Спальный мешок.
10. Девка в кровать.
11. Офуро и водяная грелка.
12. Химические обогреватели.

У каждого способа есть свои плюсы и минусы. Вообще есть два основных способа активного обогрева, а именно прогревом окружающего воздуха и прямой передачи тепла предметам. К последнему типу относятся галогенные обогреватели, а к первому все остальные. В Японии мощность и модель обогревателя подбирается исходя из площади комнаты в татами и задач которые он должен выполнять. Например, нужно ли обогревать всю комнату или только какую-то её часть. Почти всё обогревательное оборудование снабжено индикаторами температуры и таймерам автоматического включения-выключения, а более дорогие модели могут работать в режиме поддержки определённой температуры или включаться в определённо заданные часы.

Газовые обогреватели.
Газовые обогреватели работают по принципу сжигания природного газа, который подаётся в них по шлангу от домашней газовой сети. Цена газа в Токио около 117 йен за кубический метр и газ в Японии очень популярен, нагрев воды в душевых и на кухне осуществляется газовыми нагревателями воды, на газе готовят пищу.

В стенах комнат вделаны газовые вводы, к ним подсоединяется шланг, а второй конец в газовый нагреватель. Такой обогреватель позволят отапливать большие площади, мощности обычных моделей достигают 4 киловатт при ценах около 18 йен за час работы при киловатте отдаваемой мощности. Из минусов невозможность свободно переносить нагреватель по квартире. К тому же в России такой нагреватель бесполезен из-за отсутствия соответствующих газовых вводов. Более того, газовый обогреватель при работе потребляет кислород, уменьшая его количество в обогреваемом помещении и этому моменту мы вернёмся чуть ниже.

Масляные обогреватели.
Масляные обогреватели широко известны так-же и в России, а работают по принципу электроразогрева масла внутри резервуара.

Потребляют только электричество, весьма медленно разогреваются, но при этом обладают самой большой площадью нагревательных элементов то есть максимальной теплоотдачей на единицу мощности. Бесшумны, при работе не сжигают кислород, и являются одними из самых эффективных способов обогрева жилища, но и потребляют много электричества. К тому же они совсем не экзотичным, как, например, следующий тип.

Керосиновые обогреватели.
Керосиновые обогреватели создают тепло посредством сжигания керосина, подаваемого из специальных встроенных баков. Керосин заливается в них вручную. Сам керосин можно купить на автозаправках, или в супермаркетах, а зимой по улицам ездит цистерна и его можно купить там.

Это жидкое топливо обходится примерно в два раза дешевле электричества, а его расход сильно зависит от режима работы и модели обогревателя. Есть которые за час потребляют 16 йен, отдавая 900 Ватт, а есть которые на 18 йен отдают 2300 Ватт. Пяти литров топлива хватит примерно на 70 часов работы. Из плюсов отмечу высокую мобильность такого обогревателя. Не требуются шланги или провода, вы можете поставить его в любое удобное место. Некоторые модели так-же обладают возможностями печки - на них можно, например, вскипятить чай или разогреть пищу. Керосинку можно увезти в Россию и коптить воздух там. Из минусов - при запуске и остановке (или возможной старости устройства) чувствуется запах керосина, необходимость заливать керосин в баки (и нюхать его запах), а так-же и иметь его запас. Это не электричество, которое всегда есть. Но основной недостаток - значительное сжигание кислорода, что, в слабовентилируемом помещении, может привести к головным болям с утра и общей слабости. Сами японцы, отапливающиеся керосином, регулярно проветривают помещение. К слову, существуют модели с засосом воздуха извне, но это требует специальной установки и долбления стены.

Электрообогреватели.
Электрообогреватели классического типа работают по принципу нагрева элементов высокого сопротивления от проходящего по ним тока с последующей передачи тепла от них воздуху. Могут обладать металлическим рефлектором, а некоторые модели оснащены вентилятором разгоняющим тёплый воздух по комнате.

Однако, продающиеся в Японии модели ориентированны лишь на местное 100-110 вольтовое напряжение. Цены на электричество составляют 22 йены за киловатт, отсюда можно вычислить финансовые затраты на обогрев. Считается, что один киловатт мощности достаточен для прогрева одного рабочего места т.е. за восемь часов у вас "набежит" восемь киловатт или 176 йен. Умножив на 30 дней получим 5280 йен в месяц.

Галогенные обогреватели.
Галогенные обогреватели это вариант электрических обогревателей, но передача тепла предметам идёт не путём прогрева воздуха, а инфракрасным излучением непосредственно предметам. Включив такой обогреватель вы сразу же почувствуете тепло, но лишь там куда попадёт его излучение.

Они легки и бесшумны, часто могут автоматически вращаться на стойке в пределах определённого угла, но все же что не попадает в него останется холодным. Нет, конечно, со временем прогреется и всё помещение, но ждать придётся долго и собраться кружком вокруг такого обогревателя несколько сложнее, чем вокруг газового. С другой стороны такой обогреватель бесшумен и не сжигает кислород.

Электроковры.
Эти изделия работают от электричества, внутри ткани вшиты нагревательные элементы. Такие ковры имеют различную площадь, на них можно не только сидеть, но и ставить стулья, стол, а некоторые модели даже можно мыть.

Однако, считается, что спать на источнике низкочастотного электромагнитного излучения не благоприятно для здоровья, более того такие коврики приводят к уменьшению влажности в квартире, что так-же может сказываться негативно на организме. В частности, сон в постоянно восходящем потоке (тёплый воздух от ковра будет подниматься к потолку) может привести к шелушивости кожи, а обезвоживание организма дополнительной нагрузке на почки. Так-же существуют электроодеяла - более тонкие и легкие, нежели электроковры. Обычно, их используют в сочетаниями с обычными одеялами. Так-же к этой группе можно отнести и котацу - столик со встроенной печкой и "бахромой" из одеяла по периметру.

Кондиционер.
В зимнее время кондиционер может нагревать воздух, однако нельзя требовать от него сверхэффективной работы. Обычная домашняя модель (не путать с большими для учреждений) нагревает воздух лишь на несколько градусов и чем холоднее на улице, тем меньше эффективность (ведь воздух то забирается оттуда). Потребляет довольно много электроэнергии и шумит.

Сушилка-ионизатор.
Это устройство для ионизации воздуха и снижения влажности в помещении. Внутри расположен резервуар для воды, в который конденсиуется атмосферная влага. Это не устройство обогрева, но поднять температуру в небольшом помещении на несколько градусов оно может, при этом будет громко шуметь.

Спальный мешок.
Несмотря на то, что это кажется смешным, хороший спальный мешок является отличным способом сохранения тепла в ночное время. Человеческое тело само по себе является источником тепла, нужно лишь его сохранить. Если туристы спят в спальниках в зимнее время, при значительных отрицательных температурах, то использование в помещениях совсем просто. Все модели спальников имеют две температурные характеристики - комфортную и экстремальную температуру, выбирать нужно по комфортной.

Немаловажным остаётся тот факт, что "обогрев" спальником не требует дополнительных расходов на электроэнергию или газ. Более того, на ночь можно открывать окна и проветривать помещение, что благоприятно скажется на здоровье. Из минусов остаётся тот факт, что потребуется приложить некоторое психологическое усилие к тому, чтобы вылезти из мешка холодным утром, когда на кухне в чашках застывает вода. В таком случае рекомендуется сразу бежать в горячий душ, после чего тепло одеться. Если кого-то не устраивает спальник обычного вида, промышленность предлагает необычные варианты, например в виде медвежьей шкуры. Уснёте в таком в лесочке без палатки, а с утра напугаете кого-нибудь. Мило, правда?

Девка в кровать.
Логическое продолжение предыдущего варианта, отличается более высокой теплоотдачей и дополнительным психологическим (а возможно и физическим) комфортом, однако вариант сложен "в эксплуатации", "настройке", да и вообще найти его редкая удача. Если говорить о студентах языковых, школ, то их проживание преимущественно однополое и важно, в погоне за теплом, не скатиться до полного ахтунга.

Офуро и водяная грелка.
Офуро это глубокая ванна с горячей водой, которую принимают как для прогрева, так и для расслабления. Душ не может заменить офуро.

Принятие офуро перед сном с последующим нырянием в постель, позволит быстро уснуть. Из недостатков - расход воды и времени. Если же набрать в двухлитровую бутылку из-под воды горячей воды (не менее 75 градусов) и положить её под одеяло, то она поможет сохранить тепло до утра.

Химические обогреватели.
Это небольший пластинки прикладываемые к телу или одежде. После активации такой пластинки внутри происходит химическая реакция с выделением тепла. Тепло выделяется медленно и можно незаметно для себя получить ожог.

Какой способ обогрева выбрать решать вам и зависит от вашего образа жизни и финансов. Тем, кто основное время проводит вне дома, достаточно будет спального мешка и офуро. Домоседам же нужен мощный источник тепла ибо малоподвижная работа только усиливает ощущение холода.

Герасименко Елена

Работа «Термохимические реакции в создании химической грелки» рассматривает практическое применение теоретического материала о химических реакциях.

Обоснован выбор заинтересовавшей проблемы. Умение создать «химическую грелку» в быту из недорогих подручных материалов может стать очень полезным в экстремальных природных условиях.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение средняя
общеобразовательная школа №19 МО Кореновский район

Научно-практическая конференция школьников «Эврика»

«Термохимические реакции в создании
химической грелки»

Выполнила ученица 11 А класса МОБУ СОШ №19 МО Кореновский район

Герасименко Елена Михайловна Руководитель учитель химии Бобровская Л.Ф.

г.Кореновск

2014 год

Аннотация

Работа «Термохимические реакции в создании химической грелки» рассматривает практическое применение теоретического материала о химических реакциях.

Обоснован выбор заинтересовавшей проблемы. Умение создать «химическую грелку» в быту из недорогих подручных материалов может стать очень полезным в экстремальных природных условиях.

Проанализирована доступность расходных материалов. Рассчитаны тепловые эффекты реакций по стандартным энтальпиям образования веществ.

В работе ученица провела эксперименты с использованием нового лабораторного оборудования МиШЬаЪ, на основе которых рассчитала пепловые эффекты реакций и установила наиболее эффективные реакции.

Результатом работы стали сформулированные рецепты и рекомендации создания «химических грелок» в понятном и доступном виде.

Работа имеет практическое применение и заслуживает внимания.

Введение.

В холодное время года у людей, чья деятельность связана с выполнением определенных
заданий на улице, обязательно возникает желание согреться. Но не всегда для этого есть
условия. Проблему можно решить, используя грелки.

Я в своей работе решила исследовать проблему создания химической грелки. Грелка может быть многоразовая. Для многоразовых "грелок" лучше всего подойдут кристаллогидраты солей,которые могут долго храниться переохлажденными. В продаже есть подобные грелки, заполненные кристаллогидратом ацетата натрия СНЗС0(Жа-ЗН20. Эта соль плавится в собственной кристаллизационной воде при 58 оС. Соль, помещенную в пластиковый пакет, расплавляют в кипятке и затем расплав можно охладить до комнатной температуры и ниже без кристаллизации (переохлаждение). Затем достаточно смять пакет - и начинается кристаллизация с выделением тепла. Этот процесс можно повторять много раз."

Меня больше заинтересовала возможность создания настоящей химической грелки, которая, работает за счет экзотермических реакций, протекающих в ней. Такие грелки одноразовые, это удобно, так как после использования ее можно выкинуть или утилизировать.

Мне удалось найти несколько рецептов таких грелок. Целью моей работы стал выбор самого удобного, надежного, доступного, дешевого и эффективного рецепта, опробирование и испытание его на практике.

. .) ^ > * 1 3

В ходе работы я изучила теорию термохимических реакций, рассчитала тепловой эффект выбранных реакций, проводила эксперименты с подбором разных рецептур.

План исследования

В изучении химии мы знакомимся с термохимическими реакциями, которые протекают с поглощением или выделением тепла. Энергия, запасенная в веществах в виде химических связей, освобождается при образовании новых веществ. В химическом производстве" эту энергию используют для нагревания реагентов или производства паров, нагревания воды.

Тепловые эффекты химических реакций необходимы для многих технических расчетов.

Эффект некоторых экзотермических реакций можно использовать для создания индивидуального портативного нагревателя.

Целью работы было исследовать некоторые химические реакции для создания термохимической грелки. Для этого были проведены некоторые эксперименты из наиболее доступных реактивов.

Я хочу исследовать проблему использования энергии химических реакций в миниатюрных системах индивидуального обогрева «грелках».для этого необходимо:

1. Изучить вопрос и установить, есть ли подобные грелки;
2. Подобрать наиболее пригодные для создания химических грелок реакции;
3. Выбрать наиболее эффективные по теплотворности реакции в ходе химического сравнительного эксперимента;
4. Выбрать наиболее удобную форму для наполнения и применения.

1. Термохимические реакции.

Термохимия -- раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параме трами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.

Термохимические уравнения

Термохимические уравнения реакций - это уравнения, в которых около символов химических соединений указываются агрегатные состояния этих соединений или кристаллографическая модификация и в правой части уравнения указываются численные значения тепловых эффектов.

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ДН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4Ш 3 (г) + 30 2 (г) -+ 2Н 2 (г) + 6Н 2 0(ж), ДН=-1531 кДж

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

Закон Гесса

В основе термохимических расчётов лежит закон Гесса: Тепловой эффект (ДН) химической реакции (при постоянных Р и Т) зависит от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Следствия из закона Гесса:

1. Тепловые эффекты прямой и обратной реакций равны по величине и противоположны по знаку.
2. Тепловой эффект химической реакции (ДН) равен разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования исходных веществ, взятых с учётом коэффициентов в уравнении реакции (то есть помноженные на них)."

Закон Гесса может быть записан в виде следующего математического выражения:

∆ Н в =∑(∆ Н 0 продуктов реакции ) - ∑(∆ Н 0 реагентов )

Используя данные о стандартных энтальпиях, рассчитаю тепловой эффект реакций для химических грелок.

1. Рецепты химических грелок.

1. состав : Одна из самых простых химических грелок содержит оксид кальция СаО (негашеную известь), который взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция:

СаО + Н 2 0 = Са(ОН) 2 .

Реакция сопровождается тепловыделением. Температура грелки может достигать 70-80°С.

1. состав : В химической грелке другого вида используют взаимодействие металлов (в виде стружки) и солей. Совершенно сухую смесь железной (Ре) стружки с солями меди (например, СиС1 2 ) можно хранить довольно долго, а при добавлении воды температура сразу же повышается почти до 100°С за счет реакции:

F е + СиС1 2 = F еС1 2 + Си.

При этом грелка, в которой хлорид меди СиС1 2 превращается в хлорид железа F еС1 2 , сохраняет тепло около десяти часов.

1. состав : Оборудование: алюминиевая проволока, медный купорос, поваренная соль, опилки, вода.

2А1 + ЗСи S 0 4 - А1 2 (S 0 4 ) 3 + ЗСи.

Хлористый натрий добавляют для интенсификации процесса, ионы хлора ускоряют и облегчают реакцию с алюминием. На фоне этой реакции, вероятно, идет еще реакция алюминия с водой, типа

2А1 + 4Н 2 0 => 2А10(0Н) + ЗН 2 .

1. состав : Для изготовления химической грелки лучше использовать порошок хлорной меди и алюминиевые опилки. Смешивают 5-6 г хлорной меди с таким же по весу количеством алюминиевых опилок и к смеси добавляют 5-6 столовых ложек хорошо высушенных древесных опилок. Высыпают полученную смесь в полиэтиленовый мешочек. Грелка начинает действовать, когда в пакет наливают 30-40 мл воды. Хлорная медь, растворяясь в воде, реагирует с алюминием:

ЗСиС12+2А1=2А1С13+ЗСи.

Реакция сопровождается выделением теплоты. Древесные опилки играют роль "разбавителя", чтобы реакция не шла слишком быстро.

1. состав : смесь марганцовокислого калия и железного порошка в стальном целиндре. Придумали японцы во Вторую мировую. Весил около двухсот граммов. Стоило добавить немного воды, и эта смесь начинала разогреваться. Грелка работала до 20-30 часов, причем ее наружная температура не превышала шестидесяти градусов, то есть не могла обжечь кожу. Одной такой грелки хватало на согревание взрослого человека.
2. состав : Плоский полипропиленовый пакет, в котором идет реакция окисления железной пыли кислородом воздуха с образованием ржавчины и выделением тепла. В состав смеси также входят вода, соль (работает как катализатор), активированный уголь (равномерно распределяет тепло), вермикулит (служит аккумулятором тепла) и целлюлоза (наполнитель). Грелка одноразовая, начинает работать после открывания герметичной упаковки (для обеспечения доступа кислорода) и способна давать тепло в течение нескольких часов.
3. состав : В реакционную смесь еще можно вводить щавелевую или лимонную кислоту (кристаллогидраты), что увеличивает выход тепла. Такие грелки позволяют получить температуру от 100 до 300°С. Для их запуска в реакционную смесь окиси кальция и кристаллогидрата щавелевой кислоты вводят небольшое количество воды, в процессе реакции с окисью кальция будет реагировать вода, выделяющаяся при нейтрализации.

. - « ■ (IV /1 V*

СаО + Н20 = Са(ОН)2 + 10,6ккал

Са(ОН)2 + Н2С204*2Н20 = СаС204 + 4Н20 + 31ккал

1. состав: БОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫЙ состав химических грелок - это смесь железных опилок, перманганата калия, угля и песка. Уголь и песок служат наполнителями-замедлителями реакции. Тепло выделяется в результате добавления к указанной смеси воды.

Результирующей реакцией при добавлении воды к смеси будет:

4Ее + 2Н20 + 302=2(Ее203»Н20) + 390,4ккал

Подобная смесь, помещенная в корпус, позволяет поддерживать в течении 10-12 часов температуру 100°С. Индивидуальная грелка такого типа представляет собой прорезиненный мешочек, заполненный указанным составом с горловиной для заливки воды.

1. состав: А самая лучшая одноразовая химгрелка (именно химическая грелка, ибо многоразовая к химии никакого отношения не имеет) - это смесь железных и медных опилок с солью. Заливается водой и начинает греться.

СаО + Н 2 0 = Са(ОН) 2

ДН° 298 = ДН° 2 98 (Са(ОН) 2 ) -(ДН 0 2 98 (СаО) +ДН 0 2 9 8 (Н 2 О))= -985,1-(-635,1-285,83)= = -64,17 кДж/моль

Ее + СиС1 2 = ГеС1 2 + Си

ДН° 298 = ДН 0 2 98 (РеС1 2 )- ДН°29 8 (СиС1 2 ) = -341,7+205,85 =135,85 кДж/моль 2А1 + ЗСи804 = А12(80)3 + ЗСи

ДН° 298 = ДН 0 298(А12(8О)3)- ДН° 298 (Си804)*3= -3441,8 -(3*(- 770,9))=-1129,1 2А1 + 4Н20 => 2АЮ(ОН) + ЗН2 ДН° 298 = ДН°2 98 (А10(0Н))*2 - ДН° 298 (Ы20)*4 =

ЗСиС12+2А1=2А1С13+ЗСи.

ДН° 298 = ДН° 298 (А1С13)*2 - ДН°298(СиС1 2 )*3-585,2 *2 - (-205,85 *3) = - 552,45

4. Эксперимент.

Дл я определения практического выхода тепла разных реакций, проведу эксперимент. В

одинаковых условиях пронаблюдаю тепло творную способность смесей и время остывания.

Вывод, наибольший выход тепла наблюдается при взаимодействии алюминия с

хлоридом меди. На основе этой смеси грелка будет работать наиболее эффективно, но надо подобрать пропорции реагентов

5.0пределение теплового эффекта реакции В 50 г воды добавили 5 грамм СиС l 2 *2 Н 0 и немного порошка алюминия. По

изменению температуры воды опре д е ла тепловой эффект реакции .

б.Рецепт химической грелки

Для создания химической греки надо приготовить смесь.

На 1 столовую ложку медного купороса взять 1 столовую ложку соли и добавить 1 чайную ложку порошка алюминия. Температура грелки поднимется до 100° и пудет

постепенно понижаться.

Заключение.

Благодаря проведенным опытам был сделан вывод, что наиболее оптимальной для создания термохимической грелки является реакция вытеснения металла из соли более сильным металлом.

Главной задачей практической работы являлось создать портативный нагреватель из доступных реактивов, который будет использоваться в холодное время года и служить грелкой в походных условиях.

Для создания грелки были проведены некоторые реакции:

1. .Взаимодействие хлорида меди (||) с алюминием

Приготовлена смесь из хлорида меди, угля и древесных опилок. Засыпала порошок алюминия. Добавила воды. С помощью прибора была измерена максимальная температура нагревания(100®с) и время понижения температуры до 22®с(примерно 1,5 -2 часа)

1. .Взаимодействие хлорида меди(||)с железом

Приготовила смесь хлорида меди(сухого), угля и древесных опилок. Засыпала порошок железа. Добавила воды. С помощью прибора выяснила, что вещества плохо взаимодействуют. Температура с 25®с поднялась до 35®, и продержалась не более 40 минут.

1. Гашение извести

Для реакции был взят оксид кальция. Добавила воды. Реакция не произошла(скорее всего, из за длительного хранения, оксид кальция превратился в карбонат кальция).

Исходя из проведенных опытов, был сделан вывод, что для создания грелки, наиболее оптимальной является реакция вытеснения из солей металла более активным металлом.

На опыте выяснилось, что многие экзотермические реакции происходят агрессивно, с бурным выделением газа, с маленьким тепловым эффектом и не подходят для создания термохимической грелки.

Список используемой литературы:

FindPatent.RU2012-2013

В походе, на рыбалке, особенно в непогоду часто возникает нужда в обыкновенной грелке. Конечно, неплоха и обычная резиновая, но у нее есть один существенный недостаток: очень уж медленно греется для нее на костре вода. Попробуем сделать химическую грелку. Для этого нам понадобятся самые обычные реактивы.

В походе, на рыбалке, особенно в непогоду часто возникает нужда обыкновенной грелке. Конечно, неплоха и обычная резиновая, но у нее есть один существенный недостаток: очень уж медленно греется для нее на костре вода.

Попробуем сделать химическую грелку. Для этого нам понадобятся самые обычные реактивы.

Для начала проведем несложный опыт. Пойдите на кухню и возьмите пачку поваренной соли. Впрочем, пачка не понадобится. Достаточно будет 20 г (2 чайных ложки). Затем загляните в шкафчик, где хранятся всевозможные хозяйственные препараты и материалы. Наверняка там сохранилось после ремонта квартиры немного медного купороса. Его понадобится 40 г (3 чайных ложки). Древесные опилки и кусок алюминиевой проволоки, надо полагать, тоже найдутся. Если так, все готово. Разотрите в ступке купорос и соль так, чтобы величина кристаллов не превышала 1мм (разумеется, на глаз). В полученную смесь добавьте 30 г (5 столовых ложек) древесных опилок и тщательно перемешайте. Кусок проволоки согните спиралью или змейкой, вложите в банку из-под майонеза. Туда же засыпьте подготовленную смесь так, чтобы уровень засыпки был на 1-1.5 см ниже горлышка банки. Грелка у вас в руках. Чтобы привести ее в действие, достаточно влить в банку 50 мл (четверть стакана) воды. Спустя 3-4 минуты температура грелки поднимется до 50-60° С.

Откуда берется в банке тепло, и какую роль играет каждый из компонентов? Обратимся к уравнению реакции:

CuSO4+2NaCl &rt; Na2SO4+CuCl2

В результате взаимодействия медного купороса с поваренной солью образуется сульфат натрия и хлорная медь. Именно она нас интересует. Если вычислить тепловой баланс реакции, то окажется, что при образовании одной грамм-молекулы хлорной меди выделяется 4700 калорий тепла. Плюс теплота растворения в исходных образующихся препаратов — 24999 калорий. Итого: примерно 29600 калорий.

Тотчас же после образования хлорная медь вступает во взаимодействие с алюминиевой проволокой:

2Al+3CuCl2 &rt; 2AlCl3+3Cu

При этом выделяется (также в пересчете на 1 г-моль хлорной меди) примерно 84000 калорий.

Как видите, в результате процесса суммарное количество выделяющегося тепла превышает 100000 калорий на каждую грамм-молекулу вещества. Так что никакой ошибки или обмана нет: грелка самая настоящая.

А что же опилки? Не принимая никакого участия в химических реакциях, они в то же время играют очень важную роль. Жадно впитывая в себя воду, опилки замедляют течение реакций, растягивают работу грелки во времени. К тому же древесина обладает достаточно низкой теплопроводностью: она как бы аккумулирует выделяющееся тепло и затем постоянно отдает его. В плотно закрытой посуде тепло сохраняется, по меньшей мере, два часа.

И последнее замечание: банка, конечно, не лучший сосуд для грелки. Она понадобилась нам только для демонстрации. Так что сами подумайте над формой и материалом для резервуара, в который поместить греющую смесь.

Пищевая сода (бикарбонат натрия) весьма охотно реагирует с уксусной кислотой, образуя соль (ацетат натрия) и слабую углекислоту, которая тут же диссоциирует на углекислый газ и воду. Все компоненты и продукты реакции вполне безвредны, а насыщенная газом смесь активно пенится, делая пироги пышнее и заставляя школьников удивленно показывать пальцем.

CH 3 COOH + NaHCO 3 → CH 3 COONa + H 2 CO 3 H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

Ацетат натрия находит самое широкое применение не только в качестве пищевой добавки (Е262), но и в химической промышленности — при окрашивании тканей, вулканизации резины и т. п. — и, конечно, в составе согревающих «солевых грелок». Это вещество плавится при температуре около 58 °C и легко растворяется в воде, а если затем выпарить из него лишнюю влагу и остудить, можно получить перенасыщенный раствор, ждущий лишь легкого «толчка» для того, чтобы моментально кристаллизоваться.

Этот экзотермический процесс сопровождается выделением большого количества энергии — от 264 до 289 кДж/кг. В отличие от получения ацетата натрия, это не химическая реакция, а физический процесс, фазовый переход, и он вполне обратим. Стоит нагреть смесь (например, на водяной бане), ацетат снова растворится в остатках воды, и «грелку» можно использовать повторно.

Коротко ознакомившись с теорией, перейдем к практическим занятиям. Конечно, «солевую грелку» можно купить почти в любой аптеке, а готовый ацетат натрия — в первом же подходящем магазине химических реактивов. Но зачем? Все нужные ингредиенты можно найти на собственной кухне.

Возьмите подходящую емкость (кастрюля вполне подойдет) и налейте пищевой уксус. Учитывайте, что в итоге объем уменьшится где-то на порядок — нам пришлось готовить раствор ацетата несколькими партиями.

Осторожно подсыпайте пищевую соду, не спешите, давая каждой новой порции прореагировать, иначе вам действительно придется познакомиться с «химическим вулканом». На каждые 500 мл 9-процентного раствора уксуса мы использовали 4−5 чайных ложек соды.

Мы получили раствор ацетата, из которого осталось выпарить избыток воды. Поставьте кастрюлю на слабый огонь и следите, чтобы жидкость медленно кипела, пока на стенках не начнут появляться мелкие кристаллы ацетата. Раствор при этом становится желтоватым и уменьшается в объеме почти на 90% - это может занять час или больше.

Пока наш раствор выпаривался, мы сделали активатор для грелки: из браслета-линейки вынули основу, изогнутую металлическую ленту, и вырезали из нее круг, который при нажатии выгибается то в одну, то в другую сторону со щелчком. Чтобы такая «кнопка» не повредила грелку, ее затянули изолентой.

Согревающий «вулкан»

Перенасыщенный раствор ацетата мы перелили в грелку, положив в нее и наш активатор — но в принципе реакцию можно запустить и без него. Достаточно бросить внутрь один из кристаллов, которые остались на стенках посуды, а один раз спонтанная кристаллизация началась у нас просто от резкого удара. Тепло в такой грелке может держаться до нескольких часов, а для повторного использования ее достаточно нагреть на водяной бане, снова переведя ацетат в жидкую форму.

Статья «Самодельное тепло, Химическая грелка своими руками» опубликована в журнале «Популярная механика» (