Для ценителей "химического" антуража...
Вашему вниманию, друзья, уникальная авторская разработка и только в новогодние дни. Гарантирую, такую штуковину нигде в мире вы не найдете :)
Что делать химику, чтобы не скучать без своей лаборатории? Правильно - искать реактивы вокруг. Вот я и нашел, в специях и приправах. Не только нашел, но и сделал специальный выпуск маркировочных наклеек на специи. Подойдет для самой обширной домашней коллекции (up to 50 позиций). Все вещества проверены и перепроверены (критерий оценки - "не менее 3-5 ссылок в научной периодике"), этикетки сделаны из толстой пленки с водостойкой печатью. Все изначально делалось для себя, и настолько мне понравилось в реальных условиях эксплуатации, что я решил вынести концепт в массы. Теперь обыденная кухонная "толкотня" - это уже маленький химический эксперимент. Химия, она ведь ум тоже в порядок приводит.
Без ложной скромности скажу, что получился отличный новогодний подарок для тех кто в теме (муж-технарь-кулинар, жена-врач-фармацевт, дети, которые собираются поступать на химфак etc.). Никакого тоскливого научпопа, только суровая химия природных соединений. Количество стикер-паков ограничено, стоит дорого. Подробности смотрим по ссылке, там же и перечень всех специй(50 позиций не предел, возможно будет и дополнение).
Вашему вниманию, друзья, уникальная авторская разработка и только в новогодние дни. Гарантирую, такую штуковину нигде в мире вы не найдете :)
Что делать химику, чтобы не скучать без своей лаборатории? Правильно - искать реактивы вокруг. Вот я и нашел, в специях и приправах. Не только нашел, но и сделал специальный выпуск маркировочных наклеек на специи. Подойдет для самой обширной домашней коллекции (up to 50 позиций). Все вещества проверены и перепроверены (критерий оценки - "не менее 3-5 ссылок в научной периодике"), этикетки сделаны из толстой пленки с водостойкой печатью. Все изначально делалось для себя, и настолько мне понравилось в реальных условиях эксплуатации, что я решил вынести концепт в массы. Теперь обыденная кухонная "толкотня" - это уже маленький химический эксперимент. Химия, она ведь ум тоже в порядок приводит.
Без ложной скромности скажу, что получился отличный новогодний подарок для тех кто в теме (муж-технарь-кулинар, жена-врач-фармацевт, дети, которые собираются поступать на химфак etc.). Никакого тоскливого научпопа, только суровая химия природных соединений. Количество стикер-паков ограничено, стоит дорого. Подробности смотрим по ссылке, там же и перечень всех специй
ДЕМО-версия "химических наклеек".
Мне поступило несколько интересных сообщений, общий смысл которых сводился к "а если мне не нужны десятки специй?". К сожалению индивидуальных стикеров у меня нет, только весь пакет. Но я решил пойти навстречу любителям cпецийкухонным бойцам. В качестве своеобразной демо-версии вы можете свободно скачать макет (PDF) с самыми распространенными приправами, которые есть в 99% домов. Масштабируйте при печати до нужного вам размера (под свои емкости для приправ) и пользуйтесь на здоровье. Напомню еще раз, что в процессе эксплуатации установлено, что наилучший вариант - это т.н. печать на баннерной пленке, с использованием краски для наружного использования (водостойкой).
Мне поступило несколько интересных сообщений, общий смысл которых сводился к "а если мне не нужны десятки специй?". К сожалению индивидуальных стикеров у меня нет, только весь пакет. Но я решил пойти навстречу любителям cпеций
Пять колец 🍾🥂"чемпиона"
Что пить-почитай в указе,
Что есть-в «Полезных советах».
Указ прочитай три раза...(Янка Дягилева&Егор)
Предновогодней подготовки пост, в ответ на просьбу из чата написать про спиртные напитки. Надо же как-то "искупать вину" за старую хабра-статью. Так что на сей раз читаем про то, что можно найти в распространенных алкогольных напитках.
Для тех, кто не любит читать лонгриды, резюмирую. Вина - это биогенные амины, т.н. "трупные яды", путресцин, кадаверин, тирамин. Названия страшные, но по сути - вас ждет только раскалывающаяся голова. Пиво - формальдегид и микотоксины вроде ниваленола (да-да, те самые "гормоны",которые "меняют пол у свиней"). Виски, коньяки и прочие фруктовые дистилляты - фураны, этилкарбамат и нитрозамины (вот вам и "запах дыма", как заказывали адепты С3-Cigars.Cognac.Coffee о чем-то догадывались). Все остальные подробности ищем в 🆓статье Любителям новогодних "коктейлей" прочитать!
Не грусти, %username%, ешь мандарин, пей Schweppes! И да, стикеры в PDF.
Что пить-почитай в указе,
Что есть-в «Полезных советах».
Указ прочитай три раза...(Янка Дягилева&Егор)
Предновогодней подготовки пост, в ответ на просьбу из чата написать про спиртные напитки. Надо же как-то "искупать вину" за старую хабра-статью. Так что на сей раз читаем про то, что можно найти в распространенных алкогольных напитках.
Для тех, кто не любит читать лонгриды, резюмирую. Вина - это биогенные амины, т.н. "трупные яды", путресцин, кадаверин, тирамин. Названия страшные, но по сути - вас ждет только раскалывающаяся голова. Пиво - формальдегид и микотоксины вроде ниваленола (да-да, те самые "гормоны",
Не грусти, %username%, ешь мандарин, пей Schweppes! И да, стикеры в PDF.
"икра" которую мы НЕ заслужили
Известный беларуский портал Onliner достаточно давно ведет священную войну с предновогодними продажами фальшивой икры. Дело в том, что в Беларуси в преддверии праздников все подземные переходы заполняются продавцами этого "чуда". И самое главное - нет отбоя от покупателей, пусть даже цены сопоставимы с ценой настоящей икры. Я понимаю журналистов Onliner и приветствую их заботу про обманутых бабушеккоторые рады тому что их обманывают. Но предлагаю на имитацию икры взглянуть с точки зрения пищевых суррогатов и нетрадиционных источников пищи.
По сути ведь искусственная икра - это микрокапсулированная уха. А уха при правильном подходе и достаточном опыте приготовления может быть очень наваристой и полезной. Поэтому читаемпоследнюю в этом году заметку про DIY изготовление имитационной икры, которую видели наверное уже все а кто-то может успел и купить втридорого. Лучшее украшение на новогодний стол - это самодельная синтетическая икра :) Рецепт → Имитация икры к новогоднему столу
Известный беларуский портал Onliner достаточно давно ведет священную войну с предновогодними продажами фальшивой икры. Дело в том, что в Беларуси в преддверии праздников все подземные переходы заполняются продавцами этого "чуда". И самое главное - нет отбоя от покупателей, пусть даже цены сопоставимы с ценой настоящей икры. Я понимаю журналистов Onliner и приветствую их заботу про обманутых бабушек
По сути ведь искусственная икра - это микрокапсулированная уха. А уха при правильном подходе и достаточном опыте приготовления может быть очень наваристой и полезной. Поэтому читаем
🎄Искренне поздравляю всех участников нашего сообщества с Новым годом! Желаю крепкого здоровья, неиссякаемого вдохновения и безграничного полета мысли в 2022 году! 🎄
Уверен что многие беларусы вошли в 2022 год с лучиком Света. Поэтому и первой заметкой в Новом году будет заметка про свет. Чтобы избежать избитых тем, свет у нас будет инфракрасным, несущим тепло. Благо этот тип излучения, на мой взгляд, является очень недооцененным - в интернете достаточно мало интересной информации про волны с длиной > 750 нм. А у меня как раз есть несколько личных историй связанных именно с ИК. Про ультрафиолет я писал (UVA, UVC), теперь пришло время для infrared storytelling. Про бани-сауны, "горячие" цеха, метамерные метки на денежных купюрах и лечение онкозаболеваний.
⟡⟡⟡⟡⟡
Для далеких от научно-технического мира людей, ИК - это пульт дистанционного управления, камера для ночной съемки в подъезде, более продвинутые (платежеспособные) могут вспомнить инфракрасные сауны. И все. Меж тем мы живем в мире тепла, а везде где есть тепло - присутствует и инфракрасное излучение. Любые нагретые твёрдые тела излучают непрерывный инфракрасный спектр. Инфракрасное излучение - это та часть спектра неионизирующего излучения, которая находится между микроволнами и видимым светом. Оно является естественной частью окружающей человека среды, а значит люди подвергаются его воздействию в небольших объемах во всех сферах повседневной жизни, дома или во время отдыха на солнце.
ИК это свет с длиной волны от 750~780 нм до 10000 нм. Весь диапазон делится на три поддиапазона: IRA (NIR)=780-1400 нм, IRB (MWIR)=1400-3000 нм, IRC (FIR)=3000-10000 нм. Деление привязано к связанным с длиной волных характеристикам поглощения инфракрасного излучения в биологических тканях (и возникающим при этом эффектам). Самый известный источник инфракрасного излучения - это наше Солнце. Через озоновый слой в стратосфере проходит все излучение с длиной волны вплоть до 5000 нм, причем в летние месяцы солнечная радиация может достигать интенсивности в 1 кВт/м2.
Вторым по сочетанию значимость/интенсивность можно считать инфракрасное излучение возникающее при дуговой сварке, а также излучение на литейных производствах и в металлургии. Интенсивности экспозиции здесь варьируются от 0.5 до 1.2 кВт/м2. Хотя фиксируемые значения могут быть гораздо выше: 2,1-4,9 кВт/м2 в кузнечных и литейных цехах, 3,5-7 кВт/м2 ― в стеклодувных цехах, 7-14 кВт/м2 ― в мартеновских, электросталеплавильных, доменных цехах металлургических производств. Дополнительно в производственные источники ИК можно включить и цеха вулканизации (термической сшивки) различных материалов (каучуков, пластмасс и композитов). Далее у нас идут мощные ксеновые дуговые лампы, вольфрам-галогенные лампы накаливания, т.н. инфракрасные лампы (в том числе керамические) и открытые электрокамины/ТЭНы с нихромовыми нагревателями. Эти устройства часто используются для сушки (в т.ч. сушки красок), в медицинских физиотерапевтических процедурах (прогревание), в качестве мощных источников освещения (театральные софиты/прожекторы в киноиндустрии) и проч (Patreon-таблица).
Интересно, что в отличие от оптического излучения в видимом диапазоне эволюция не выработала для глаз человека защиты от мощных источников инфракрасных лучей. На яркое солнце практически невозможно долго смотреть, а вот смотреть на раскаленные предметы, или горящие в камине дрова вполне по силам каждому. Мало кто задумывается чем это может быть чревато для хрусталика глаза. Чуть получше ситуация обстоит с кожей, у которой имеется огромное количество температурных рецепторов (те самые TRPA/TRPV), которые могут сработать на инфракрасный нагрев. Например при лучистости/интенсивности ИК-изулучения в 2 кВт/м2 – болевые рецепторы в коже срабатывают примерно за 50 секунд, если интенсивность увеличить до 10 кВт/м2 - болевая реакция возникнет за 5 секунд. Но, подробнее про биологические эффекты в следующей заметке.
Уверен что многие беларусы вошли в 2022 год с лучиком Света. Поэтому и первой заметкой в Новом году будет заметка про свет. Чтобы избежать избитых тем, свет у нас будет инфракрасным, несущим тепло. Благо этот тип излучения, на мой взгляд, является очень недооцененным - в интернете достаточно мало интересной информации про волны с длиной > 750 нм. А у меня как раз есть несколько личных историй связанных именно с ИК. Про ультрафиолет я писал (UVA, UVC), теперь пришло время для infrared storytelling. Про бани-сауны, "горячие" цеха, метамерные метки на денежных купюрах и лечение онкозаболеваний.
⟡⟡⟡⟡⟡
Для далеких от научно-технического мира людей, ИК - это пульт дистанционного управления, камера для ночной съемки в подъезде, более продвинутые (
ИК это свет с длиной волны от 750~780 нм до 10000 нм. Весь диапазон делится на три поддиапазона: IRA (NIR)=780-1400 нм, IRB (MWIR)=1400-3000 нм, IRC (FIR)=3000-10000 нм. Деление привязано к связанным с длиной волных характеристикам поглощения инфракрасного излучения в биологических тканях (и возникающим при этом эффектам). Самый известный источник инфракрасного излучения - это наше Солнце. Через озоновый слой в стратосфере проходит все излучение с длиной волны вплоть до 5000 нм, причем в летние месяцы солнечная радиация может достигать интенсивности в 1 кВт/м2.
Вторым по сочетанию значимость/интенсивность можно считать инфракрасное излучение возникающее при дуговой сварке, а также излучение на литейных производствах и в металлургии. Интенсивности экспозиции здесь варьируются от 0.5 до 1.2 кВт/м2. Хотя фиксируемые значения могут быть гораздо выше: 2,1-4,9 кВт/м2 в кузнечных и литейных цехах, 3,5-7 кВт/м2 ― в стеклодувных цехах, 7-14 кВт/м2 ― в мартеновских, электросталеплавильных, доменных цехах металлургических производств. Дополнительно в производственные источники ИК можно включить и цеха вулканизации (термической сшивки) различных материалов (каучуков, пластмасс и композитов). Далее у нас идут мощные ксеновые дуговые лампы, вольфрам-галогенные лампы накаливания, т.н. инфракрасные лампы (в том числе керамические) и открытые электрокамины/ТЭНы с нихромовыми нагревателями. Эти устройства часто используются для сушки (в т.ч. сушки красок), в медицинских физиотерапевтических процедурах (прогревание), в качестве мощных источников освещения (театральные софиты/прожекторы в киноиндустрии) и проч (Patreon-таблица).
Интересно, что в отличие от оптического излучения в видимом диапазоне эволюция не выработала для глаз человека защиты от мощных источников инфракрасных лучей. На яркое солнце практически невозможно долго смотреть, а вот смотреть на раскаленные предметы, или горящие в камине дрова вполне по силам каждому. Мало кто задумывается чем это может быть чревато для хрусталика глаза. Чуть получше ситуация обстоит с кожей, у которой имеется огромное количество температурных рецепторов (те самые TRPA/TRPV), которые могут сработать на инфракрасный нагрев. Например при лучистости/интенсивности ИК-изулучения в 2 кВт/м2 – болевые рецепторы в коже срабатывают примерно за 50 секунд, если интенсивность увеличить до 10 кВт/м2 - болевая реакция возникнет за 5 секунд. Но, подробнее про биологические эффекты в следующей заметке.
Деда моего звали Емельяном, поэтому я просто исторически обязан в ИК-теме упомянуть про печи и обогреватели :)
Длина волны, которую излучают нагретые предметы зависит от температуры тела. Например дрова, сгорающие в камине дают температуру ~600 °С и излучают большей частью средневолновое ИК с длиной волны 2500-50000 нм. Если жечь уголь (>800 °С) то излучение будет коротковолновым (< 2500 нм). В случае объектов с температурой < 300 °С в излучении будут преобладать длинные волны 50000-2000000 нм(стыдно прям писать вместо 2 мм два миллиона нанометров, но я за единообразие). Открытый огонь в печи излучает короткие волны (IR-A), а стенки печи в длинные волны (IR-C). В принципе отличать виды излучения не сложно, чем короче длина волны, тем более ярко (для глаз) светится объект.
С физиологической точки зрения инфракрасное излучение IR-A (700-1400 нм) глубоко проникает в кожу, IR-B (1400-3000 нм) проникает средне, и IR-C (> 3000 нм) полностью поглощается верхними слоями кожи (и нагревает их). Для эффективного нагрева необходимо согласование длины волны с характеристиками поглощения материала. Стоит понимать, что вы собираетесь нагревать - тело (мышцы и внутренние органы), воздух в помещении, или стены и предметы интерьера. Исходя из этого можно подбирать и соответствующий обогреватель (воздушный, специфичный с определенным диапазонам ИК или комбинированный). Инфракрасное излучение способно нагревать только непрозрачные объекты, которыми оно поглощается (= воздух не нагреет). Излучение поглощается людьми/предметами, они нагреваются и потом уже передают тепло окружающему воздуху. В случае инфракрасного излучения не важен термоконтакт между предметами или наличие какой-либо среды (=одинаково греет и на Земле и в вакууме космоса).
IR-A глубоко проникают в биологические ткани, быстро прогревают тело, но слабо подходят для сушки чего-либо (пиковая длина волны значительно ниже спектра поглощения воды ~ 3000 нм). Средне и длинноволновое излучение IR-C медленно, но верно прогревает объекты и материалы (в т.ч. и содержащие воду), которые затем переизлучают и нагревают воздух. Например для материалов из ПВХ (и полиэтилена) пик поглощения приходится на 3500 нм, некоторые металлы поглощают только IR-A и полностью отражают IR-B/IR-C. Поэтому длинноволновый обогрев предпочтительнее для нагрева стен и полов в помещениях (в случае тела - это только вода в верхнем слое кожи). Ну и наконец если вам нужен теплый воздух - то лучше всего использовать теплообменники, вроде конвекторов и тепловентиляторов.
Замечание для любителей открытого огня: находясь недалеко от печи с открытым пламенем, камина, или электрокамина (открытые спирали) необходимо понимать, что в диапазоне волн 800-3000 нм основной удар на себя принимает глаз, может помутнеть хрусталик ("катаракта горячего цеха"), при длительном воздействии может наблюдаться депигментация радужки (выцветание). В IR-B и IR-C области спектра поглощение сосредоточено во внутриглазной жидкости и роговице (в области < 1900 нм роговица является единственным эффективным абсорбером излучения). Интенсивное поглощение длинных волн может привести к возрастанию внутриглазной температуры и ожогам роговицы. Хотя такие случаи редки (срабатывает болевая реакция организма) и характерны в основном для профессиональных стеклодувов и сталеваров.
В заметке использованы материалы из статьи Инфракрасная элегия
Длина волны, которую излучают нагретые предметы зависит от температуры тела. Например дрова, сгорающие в камине дают температуру ~600 °С и излучают большей частью средневолновое ИК с длиной волны 2500-50000 нм. Если жечь уголь (>800 °С) то излучение будет коротковолновым (< 2500 нм). В случае объектов с температурой < 300 °С в излучении будут преобладать длинные волны 50000-2000000 нм
С физиологической точки зрения инфракрасное излучение IR-A (700-1400 нм) глубоко проникает в кожу, IR-B (1400-3000 нм) проникает средне, и IR-C (> 3000 нм) полностью поглощается верхними слоями кожи (и нагревает их). Для эффективного нагрева необходимо согласование длины волны с характеристиками поглощения материала. Стоит понимать, что вы собираетесь нагревать - тело (мышцы и внутренние органы), воздух в помещении, или стены и предметы интерьера. Исходя из этого можно подбирать и соответствующий обогреватель (воздушный, специфичный с определенным диапазонам ИК или комбинированный). Инфракрасное излучение способно нагревать только непрозрачные объекты, которыми оно поглощается (= воздух не нагреет). Излучение поглощается людьми/предметами, они нагреваются и потом уже передают тепло окружающему воздуху. В случае инфракрасного излучения не важен термоконтакт между предметами или наличие какой-либо среды (=одинаково греет и на Земле и в вакууме космоса).
IR-A глубоко проникают в биологические ткани, быстро прогревают тело, но слабо подходят для сушки чего-либо (пиковая длина волны значительно ниже спектра поглощения воды ~ 3000 нм). Средне и длинноволновое излучение IR-C медленно, но верно прогревает объекты и материалы (в т.ч. и содержащие воду), которые затем переизлучают и нагревают воздух. Например для материалов из ПВХ (и полиэтилена) пик поглощения приходится на 3500 нм, некоторые металлы поглощают только IR-A и полностью отражают IR-B/IR-C. Поэтому длинноволновый обогрев предпочтительнее для нагрева стен и полов в помещениях (в случае тела - это только вода в верхнем слое кожи). Ну и наконец если вам нужен теплый воздух - то лучше всего использовать теплообменники, вроде конвекторов и тепловентиляторов.
Замечание для любителей открытого огня: находясь недалеко от печи с открытым пламенем, камина, или электрокамина (открытые спирали) необходимо понимать, что в диапазоне волн 800-3000 нм основной удар на себя принимает глаз, может помутнеть хрусталик ("катаракта горячего цеха"), при длительном воздействии может наблюдаться депигментация радужки (выцветание). В IR-B и IR-C области спектра поглощение сосредоточено во внутриглазной жидкости и роговице (в области < 1900 нм роговица является единственным эффективным абсорбером излучения). Интенсивное поглощение длинных волн может привести к возрастанию внутриглазной температуры и ожогам роговицы. Хотя такие случаи редки (срабатывает болевая реакция организма) и характерны в основном для профессиональных стеклодувов и сталеваров.
В заметке использованы материалы из статьи Инфракрасная элегия
Авторское отступление №1. Зачем на ключах ИК-фонарик
Причиной того, что я решил завести себе наключный фонарик с длинноволновым УФ (365 нм) стало нежелание таскать везде геологическую лампу Вуда (флуоресценция грибков, поиски уранового стекла etc). В свое время, занимаясь инфракрасным излучением, я подумал, а почему бы не расширить спектр "наключного микрооборудования" и не добавить на ключи инфракрасный фонарик. Сказано - сделано.
В качестве светодиода можно было использовать 880 нм (который светится еле заметным красным светом) либо же 940/950 нм, которые обычным глазом не заметны, но зато прекрасно видны через экран смартфона. Я выбрал второе, и просто заменил светодиод в копеечном фонарике-брелке на подходящий.
Куда это все дело применить. Очень мала вероятность, что вам удаться найти что-то, в обычном состоянии дающее флуоресценцию (свечение) при облучении ИК. В отличие от всяких светящихся в УФ красок и пластмасс, ИК не особо популярен.В 19 веке оптики пытались заявить про такое явление как калорисценция - поглощение света в инфракрасном диапазоне с последующим излучением в видимом диапазоне. Понятие это использовалось какой-то промежуток времени, а потом его поглотил термин флуоресценция.
В качестве примера иллюстрирующего явление можно упомянуть сероуглерод CS - бесцветную жидкость прозрачную в видимом и инфракрасном диапазоне. Если в CS растворить йод, то раствор чернеет и становится непрозрачным для видимого света (но не для инфракрасного). Если пропускать через такой раствор свет от лампы, с обратной стороны будет фиксироваться только инфракрасный. Излучение можно сфокусировать вогнутым зеркалом или собирающей линзой из NaCl и даже зажечь бумагу.
Не стоит унывать не обнаружив в свободной продаже ядовитый CS для экспериментов. Одна интересная область все-таки имеется. Это т.н. метамерные метки в денежных купюрах. Метамерия — явление, при котором два окрашенных образца воспринимаются одинаково окрашенными под одним источником освещения, но теряют сходство при других условиях освещения (с другими спектральными характеристиками излучаемого света). Мы привыкли к тому, что купюры можно проверять с помощью УФ. Про ИК знают немногие, хотя отсутствие метамерных меток у некоторых старых купюр чаще всего вызывает проблемы с обменом таких купюр в некоторых странах (ОЭА, Китай, Таиланд, Мальдивы). Где найти купюру с метамерной инфракрасной меткой? Среди старых купюр американского доллара ИК-метки (контрастные полосы) есть слева на обратной стороне купюр номиналом 20$ (1996 год), на купюрах 5$-10$-100$ (1999 год), на купюре в 50$ (2001 год). В зависимости от номинала полосы изменяют толщину и расположение. Одинаковая маркировка в ИК у банкнот 2006 и 2009 ("сиреневые") года, причем полосы на всех новых банкнотах гораздо контрастнее и с четкими краями.
При обычном визуальном осмотре или на ощупь заметить эти признаки невозможно, их эффект виден лишь при воздействии инфракрасного излучения и просмотре через камеру (желательно с удаленным "родным" ИК фильтром и установленным "кустарным" из кусочка проявленной цветной пленки). Интересно что для некоторых задач валидации одного диода 940 нм будет недостаточно, понадобится и 850 нм. Например для того, чтобы определить т.н. "элемент М". Это часть изображения которая выглядит практически «белой» в свете 940 нм и поглощает («черной») в свете 850 нм. Встречается такая защита не на всех видах купюр, например в 5000 RUR 2010 года (метка очень контрастная и ее отлично видно, при попеременном освещении 940 нм и 850 нм). На купюрах 500 RUR в качестве элемента М выступает номер.
p.s. на заметку, Photoshop СС не дает редактировать изображения банкнот USA (российские - "да ради бога"). Притом вне зависимости от наличия в них EXIF и каких-либо метаданных вообще. Налицо некий механизм распознавания графики, любителям ню и близкой к ню фоторетуши следовало бы задуматься ;)астанавитесь!!! (С) Я же дополню заметку как разберусь в чем здесь дело.
ИНФРАКРАСНАЯ ЭЛЕГИЯ
Причиной того, что я решил завести себе наключный фонарик с длинноволновым УФ (365 нм) стало нежелание таскать везде геологическую лампу Вуда (флуоресценция грибков, поиски уранового стекла etc). В свое время, занимаясь инфракрасным излучением, я подумал, а почему бы не расширить спектр "наключного микрооборудования" и не добавить на ключи инфракрасный фонарик. Сказано - сделано.
В качестве светодиода можно было использовать 880 нм (который светится еле заметным красным светом) либо же 940/950 нм, которые обычным глазом не заметны, но зато прекрасно видны через экран смартфона. Я выбрал второе, и просто заменил светодиод в копеечном фонарике-брелке на подходящий.
Куда это все дело применить. Очень мала вероятность, что вам удаться найти что-то, в обычном состоянии дающее флуоресценцию (свечение) при облучении ИК. В отличие от всяких светящихся в УФ красок и пластмасс, ИК не особо популярен.В 19 веке оптики пытались заявить про такое явление как калорисценция - поглощение света в инфракрасном диапазоне с последующим излучением в видимом диапазоне. Понятие это использовалось какой-то промежуток времени, а потом его поглотил термин флуоресценция.
В качестве примера иллюстрирующего явление можно упомянуть сероуглерод CS - бесцветную жидкость прозрачную в видимом и инфракрасном диапазоне. Если в CS растворить йод, то раствор чернеет и становится непрозрачным для видимого света (но не для инфракрасного). Если пропускать через такой раствор свет от лампы, с обратной стороны будет фиксироваться только инфракрасный. Излучение можно сфокусировать вогнутым зеркалом или собирающей линзой из NaCl и даже зажечь бумагу.
Не стоит унывать не обнаружив в свободной продаже ядовитый CS для экспериментов. Одна интересная область все-таки имеется. Это т.н. метамерные метки в денежных купюрах. Метамерия — явление, при котором два окрашенных образца воспринимаются одинаково окрашенными под одним источником освещения, но теряют сходство при других условиях освещения (с другими спектральными характеристиками излучаемого света). Мы привыкли к тому, что купюры можно проверять с помощью УФ. Про ИК знают немногие, хотя отсутствие метамерных меток у некоторых старых купюр чаще всего вызывает проблемы с обменом таких купюр в некоторых странах (ОЭА, Китай, Таиланд, Мальдивы). Где найти купюру с метамерной инфракрасной меткой? Среди старых купюр американского доллара ИК-метки (контрастные полосы) есть слева на обратной стороне купюр номиналом 20$ (1996 год), на купюрах 5$-10$-100$ (1999 год), на купюре в 50$ (2001 год). В зависимости от номинала полосы изменяют толщину и расположение. Одинаковая маркировка в ИК у банкнот 2006 и 2009 ("сиреневые") года, причем полосы на всех новых банкнотах гораздо контрастнее и с четкими краями.
При обычном визуальном осмотре или на ощупь заметить эти признаки невозможно, их эффект виден лишь при воздействии инфракрасного излучения и просмотре через камеру (желательно с удаленным "родным" ИК фильтром и установленным "кустарным" из кусочка проявленной цветной пленки). Интересно что для некоторых задач валидации одного диода 940 нм будет недостаточно, понадобится и 850 нм. Например для того, чтобы определить т.н. "элемент М". Это часть изображения которая выглядит практически «белой» в свете 940 нм и поглощает («черной») в свете 850 нм. Встречается такая защита не на всех видах купюр, например в 5000 RUR 2010 года (метка очень контрастная и ее отлично видно, при попеременном освещении 940 нм и 850 нм). На купюрах 500 RUR в качестве элемента М выступает номер.
p.s. на заметку, Photoshop СС не дает редактировать изображения банкнот USA (российские - "да ради бога"). Притом вне зависимости от наличия в них EXIF и каких-либо метаданных вообще. Налицо некий механизм распознавания графики, любителям ню и близкой к ню фоторетуши следовало бы задуматься ;)
ИНФРАКРАСНАЯ ЭЛЕГИЯ
Химические автономные источники тепла
Кому метамерия на купюрах, а кому "а как работают солевые грелки?". Важный народный вопрос, на который я решил ответить в рамках своей "инфракрасной элегии". Вопрос звучал примерно так:
<...> Используем такую грелку при коликах у малыша, вещь оказалась очень полезной при простудных заболеваниях, лечении детей. Можно и в качестве прогревающей маски для лица использовать. Но эти грелки стоят достаточно дорого, да и подходящий размер найти сложно. Можно ли чем-то ее заменить, сделать дома ?<...>
Беглый поиск по контенту LAB-66 показывает, что про солевые грелки я уже упоминал год назад в заметке про спасение от тридцатиградусных морозов. Скоро Крещение,а значит вероятность повторения прошлогоднего сценария возрастает. Есть время подготовится заранеепро обогрев рук рыбаков даже не говорю, они и сами знают ценность автономных грелок.
Итак, химические источники тепла. Самые первые устройства такого типа изготавливались из смеси железных опилок с перманганатом калия и углем/песком в качестве наполнителя. При добавлении воды такая грелка держала температуру около 100 °С в течение 10-12 часов. Именно такой обогреватель использовался бойцами РККА в Советско-финской войне 1939 года. В блокадном Ленинграде в 1941 году была разработана грелка из смеси железной стружки и хлорида меди. От одной заправки водой она работала 60-70 часов. Обогреватели на основе железа идентичны поглотителям кислорода, предотвращающим порчу продуктов (см. заметку)
С течением времени (из-за удешевления) грелки стали делать либо из солей экзотермически растворяющихся в воде (безводный хлорид кальция) - "энтальпийные" грелки, либо из легкоплавких кристаллогридратов солей (ацетат натрия, сульфат натрия) - "кристаллогидратные" грелки. Первые сугубо одноразовые, вторые допускают многократное использование. Сделать такую грелку не сложно и самостоятельно и я напишу про это отдельную заметку. Кстати на похожих принципах работают и устройства с противоположным функционалом - "генераторы холода", которые используются как холодные компрессы.
Особняком от всех упомянутых химических источников тепла/холода стоят т.н. "аккумуляторы тепла и/или холода". Если химическую грелку можно с грехом пополам найти в аптеке, охлаждающий компресс - только заказать с ebay, то "аккумуляторы" присутсвуют практически в каждом крупном гипермаркете. По своей сути это просто загущенные жидкости с высокой теплоемкостью (вода или смесь воды с глицерином) и работать автономно они не могут, требуется их предварительное охлаждение (в холодильнике) или нагревание (в микроволновой печи). Особого интереса тоже не представляют, после пандемии практически каждый читатель канала способен сделать свой собственный гель и залить его в полимерный пакет. Вот вам и импровизированный "хладоэлемент"/"теплоэлемент" за копейки.
Для введения на сегодня, пожалуй хватит. А про то, как за копейки собрать собственный автономный химический обогреватель/охладитель и его успешно запустить ( = про активаторы) поговорим в следующих заметках.
-----------------------------------
📍 Важное замечание: "наша мама не читает телеграм, есть только вайбер" пишут мне периодически читатели. При всем моем крайне критическом отношении к этому мессенджеру, я решил пойти навстречу и сделать зеркало канала и и для Viber.
Сделал я это потому, что придерживаюсь, по мере своих возможностей, "веры в инклюзию". Инклюзия - это процесс реального включения в активную жизнь социума людей, имеющих трудности в физическом развитии (пожилых людей, людей с инвалидностью или ментальными особенностями).
Так что, подпишите маму/бабушку, пусть читает обновления и разбирается в термохимии наравне со всеми, возраст - не ограничен :) → LAB-66 ☎ VIBER
Кому метамерия на купюрах, а кому "а как работают солевые грелки?". Важный народный вопрос, на который я решил ответить в рамках своей "инфракрасной элегии". Вопрос звучал примерно так:
<...> Используем такую грелку при коликах у малыша, вещь оказалась очень полезной при простудных заболеваниях, лечении детей. Можно и в качестве прогревающей маски для лица использовать. Но эти грелки стоят достаточно дорого, да и подходящий размер найти сложно. Можно ли чем-то ее заменить, сделать дома ?<...>
Беглый поиск по контенту LAB-66 показывает, что про солевые грелки я уже упоминал год назад в заметке про спасение от тридцатиградусных морозов. Скоро Крещение,а значит вероятность повторения прошлогоднего сценария возрастает. Есть время подготовится заранее
Итак, химические источники тепла. Самые первые устройства такого типа изготавливались из смеси железных опилок с перманганатом калия и углем/песком в качестве наполнителя. При добавлении воды такая грелка держала температуру около 100 °С в течение 10-12 часов. Именно такой обогреватель использовался бойцами РККА в Советско-финской войне 1939 года. В блокадном Ленинграде в 1941 году была разработана грелка из смеси железной стружки и хлорида меди. От одной заправки водой она работала 60-70 часов. Обогреватели на основе железа идентичны поглотителям кислорода, предотвращающим порчу продуктов (см. заметку)
С течением времени (из-за удешевления) грелки стали делать либо из солей экзотермически растворяющихся в воде (безводный хлорид кальция) - "энтальпийные" грелки, либо из легкоплавких кристаллогридратов солей (ацетат натрия, сульфат натрия) - "кристаллогидратные" грелки. Первые сугубо одноразовые, вторые допускают многократное использование. Сделать такую грелку не сложно и самостоятельно и я напишу про это отдельную заметку. Кстати на похожих принципах работают и устройства с противоположным функционалом - "генераторы холода", которые используются как холодные компрессы.
Особняком от всех упомянутых химических источников тепла/холода стоят т.н. "аккумуляторы тепла и/или холода". Если химическую грелку можно с грехом пополам найти в аптеке, охлаждающий компресс - только заказать с ebay, то "аккумуляторы" присутсвуют практически в каждом крупном гипермаркете. По своей сути это просто загущенные жидкости с высокой теплоемкостью (вода или смесь воды с глицерином) и работать автономно они не могут, требуется их предварительное охлаждение (в холодильнике) или нагревание (в микроволновой печи). Особого интереса тоже не представляют, после пандемии практически каждый читатель канала способен сделать свой собственный гель и залить его в полимерный пакет. Вот вам и импровизированный "хладоэлемент"/"теплоэлемент" за копейки.
Для введения на сегодня, пожалуй хватит. А про то, как за копейки собрать собственный автономный химический обогреватель/охладитель и его успешно запустить ( = про активаторы) поговорим в следующих заметках.
-----------------------------------
📍 Важное замечание: "наша мама не читает телеграм, есть только вайбер" пишут мне периодически читатели. При всем моем крайне критическом отношении к этому мессенджеру, я решил пойти навстречу и сделать зеркало канала и и для Viber.
Сделал я это потому, что придерживаюсь, по мере своих возможностей, "веры в инклюзию". Инклюзия - это процесс реального включения в активную жизнь социума людей, имеющих трудности в физическом развитии (пожилых людей, людей с инвалидностью или ментальными особенностями).
Так что, подпишите маму/бабушку, пусть читает обновления и разбирается в термохимии наравне со всеми, возраст - не ограничен :) → LAB-66 ☎ VIBER
Самодельный накопитель 🔥 (или ❄️)
Многие видели термосумки - в них курьеры возят еду и скоропортящиеся продукты и в мороз, и в жару. Кто-то такую сумку уже успел приобрести на всякий случай. Стоят такие сумки не слишком дешево, хотя по сути представляют собой обыкновенный баул с двойными стенками-кармашками. В эти кармашки закладываются предварительно "заряженные" хладо- (летом) и теплоэлементы (зимой). Элементы эти я мельком упоминал в прошлой заметке. C точки зрения химика вся эта таинственная (по инструкции) "жидкость с высокой теплоемкостью" - просто гелеобразный раствор глицерина с отдушкой и красителем синего цвета.
Сделать такой аккумулятор (а значит и термосумку) под силу каждому. Рецепт геля не меняется с 1973 года и выглядит следующий образом. В 90 л воды при активном перемешивании полностью растворяют 1,8 кг загустителя Carbopol 940. Добавляют краситель (если нужен) и противогрибковый препарат метилпарабен (если нужен). Перемешивают до получения гомогенного раствора и добавляют 72,5 кг глицерина. Полученную смесь перемешивают в течении часа, затем "гасят" кислотный загуститель (рН Carbopol 940 около 2-3 единиц) с помощью раствора 180 г натриевой щелочи в 12 литрах воды. Итоговый рН смеси должен быть около 7. Смесь перемешивают на небольших оборотах мешалки до образования однородного геля. Ну а полученный гель потом разливают в подходящие пластиковые емкости. Кстати при самостоятельном изготовлении "аккумуляторов тепла/холода" для кустарной термосумки удобно использовать пустые пакеты из толстого ПЭ от капельниц с глюкозой или хлоридом натрия. Вместо Carbopol 940 можно использовать любой подходящий загуститель - карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), гидроксиэтилцеллюлозу, полиакрилат натрия. Если вам захочется приготовить меньшие объемы геля - уменьшайте количества всех веществ пропорционально. И да, еще раз напоминаю. Аккумуляторы тепла/холода для термосумок требуют обязательной предварительной "зарядки" в холодильнике или микроволновке/кипящей воде. Кстати примерно по такой же методологии готовятся и все другие гели, в т.ч. антисептические (для новоприбывших - см. легендарную статью).
По материалам заметки Химические "солевые" грелки/хладоэлементы
P.S. НАШ ☎ VIBER-репозиторий
Многие видели термосумки - в них курьеры возят еду и скоропортящиеся продукты и в мороз, и в жару. Кто-то такую сумку уже успел приобрести на всякий случай. Стоят такие сумки не слишком дешево, хотя по сути представляют собой обыкновенный баул с двойными стенками-кармашками. В эти кармашки закладываются предварительно "заряженные" хладо- (летом) и теплоэлементы (зимой). Элементы эти я мельком упоминал в прошлой заметке. C точки зрения химика вся эта таинственная (по инструкции) "жидкость с высокой теплоемкостью" - просто гелеобразный раствор глицерина с отдушкой и красителем синего цвета.
Сделать такой аккумулятор (а значит и термосумку) под силу каждому. Рецепт геля не меняется с 1973 года и выглядит следующий образом. В 90 л воды при активном перемешивании полностью растворяют 1,8 кг загустителя Carbopol 940. Добавляют краситель (если нужен) и противогрибковый препарат метилпарабен (если нужен). Перемешивают до получения гомогенного раствора и добавляют 72,5 кг глицерина. Полученную смесь перемешивают в течении часа, затем "гасят" кислотный загуститель (рН Carbopol 940 около 2-3 единиц) с помощью раствора 180 г натриевой щелочи в 12 литрах воды. Итоговый рН смеси должен быть около 7. Смесь перемешивают на небольших оборотах мешалки до образования однородного геля. Ну а полученный гель потом разливают в подходящие пластиковые емкости. Кстати при самостоятельном изготовлении "аккумуляторов тепла/холода" для кустарной термосумки удобно использовать пустые пакеты из толстого ПЭ от капельниц с глюкозой или хлоридом натрия. Вместо Carbopol 940 можно использовать любой подходящий загуститель - карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), гидроксиэтилцеллюлозу, полиакрилат натрия. Если вам захочется приготовить меньшие объемы геля - уменьшайте количества всех веществ пропорционально. И да, еще раз напоминаю. Аккумуляторы тепла/холода для термосумок требуют обязательной предварительной "зарядки" в холодильнике или микроволновке/кипящей воде. Кстати примерно по такой же методологии готовятся и все другие гели, в т.ч. антисептические (для новоприбывших - см. легендарную статью).
По материалам заметки Химические "солевые" грелки/хладоэлементы
P.S. НАШ ☎ VIBER-репозиторий
Немига 2022
В ночь c 7 на 8 января в Минске произошло настоящее Рождественское чудо. Где-то после 3 часов утра в центре города (на Немиге) обрушился пролет моста. Некий Режиссер (который явно любит нас, беларусов) выбрал для обрушения самое безопасное, из всех возможных, время, когда в пустом городе никого не было. А мне, посмотрев на странную реакцию чиновников на это событие, захотелось сказать пару слов по поводу причины обрушения.
Среди различных причин разрушения бетонных конструкция одними из самых важных являются химические, среди химических самые агрессивные - это "хлоридные атаки" или воздействие на бетон хлорид-ионов.
Хлоридные атаки чаще актуальны для холодных стран, где в качестве способа борьбы с обледенением используются соли (NaCl, CaCl₂). Ионы хлора проникают в бетон с талыми водами, которые растворяют противогололедные смеси. Кроме соленой воды хлориды могут попадать в бетон с добавками. Добавка в бетон дешевого CaCl₂ ускоряет схватывание и обеспечивает раннюю прочность бетона. Особенно часто этим грешат "строители", которые делают что-то зимой, и им нужно побыстрее сдать объект. В США же от добавок CaCl₂ отказались определив что он наносит серьезнейший ущерб бетонным конструкциям ГЭС.
Но добавки в бетон это капля в море, по сравнению с хлоридами из дорожных смесей. В Беларуси это проблема, но чиновники Минсктранса неоднократно грозились, что в ближайшие годы замены солям не будет, пусть экологи, медики, автолюбители, обычные люди с испорченной обувью до посинения бьют тревогу. А про воздействие солей на бетонные конструкции на моей памяти вообще никто никогда не говорил. Хотя у тех же англоязычных исследователей понятие "хлоридная атака" чаще всего применяется именно по отношению к мостам, путепроводам и другим изделиям из железобетона.
Проникая в бетон за счет диффузии и капиллярных эффектов, хлориды сначала аккумулируются на твердых объектах (алюминатные фазы цемента или мелкодисперсный минеральный остаток, образующийся от сгорания топлива в ДВС). Промежуточное накопление за счет образования хлоралюминатов, за чем следует постепенное высвобождение хлорид-ионов и разрушение пассивирующего защитного слоя у стальной арматуры. Основные реакции, протекающим при этом, довольно просты:
• Fe²⁺ + 2Cl⁻ → FeCl₂
• FeCl₂ + 2H₂O → Fe(OH)₂ + 2HCl
Хлорид-ион не фиксируется в составе ржавчины, а высвобождается в виде соляной кислоты для повторного участия в химических реакциях. Коррозия вызываемая хлоридами характеризуется слабо заметными, но очень глубокими точечными повреждениями (в противоположность привычной поверхностной коррозии в виде оранжевых пятен). Хлориды быстро "перегрызают" стальную арматуру и определить это тяжело, ибо большинство принятых на вооружение методов контроля металлоконструкций определяют среднюю интенсивность коррозии, без выделения аномалий.
Ржавчина может также выступать в качестве "расклинивающего агента" и приводить к растрескиванию бетона и/или расширению существующих трещин за счет избыточного объема. Такой же эффект может наблюдаться и при кристаллизации солей (мороз-соль-оттепель-тепло) - растворенные соли проникают в бетоны, вода испаряется и возникают объемные кристаллы, накопление которых приводит к растрескиванию бетона.
Фактором ускоряющим "хлоридную атаку" является поляризация металла, т.е. появление разниц потенциалов (+ возможность появления наведенных вихревых токов). И тогда заработает уже не вялотекущая диффузионная миграция хлоридов, а быстрая электромиграция, приводящая к появлению новых глубоких очагов. Вероятность такого процесса гораздо выше в центре столицы, нежели посреди леса на трассе M1.
Что же с этим всем делать? Отказаться от использования хлоридов для добавок в бетон и от разбрасывания соли там, где имеются железобетонные конструкции. Надо уходить от дешевых химических противоголедных добавок, понижающих температуру и использовать материалы, увеличивающие трение. Нужны новые подходы, иначе мосты так и будут продолжать рушится...
English version
В ночь c 7 на 8 января в Минске произошло настоящее Рождественское чудо. Где-то после 3 часов утра в центре города (на Немиге) обрушился пролет моста. Некий Режиссер (который явно любит нас, беларусов) выбрал для обрушения самое безопасное, из всех возможных, время, когда в пустом городе никого не было. А мне, посмотрев на странную реакцию чиновников на это событие, захотелось сказать пару слов по поводу причины обрушения.
Среди различных причин разрушения бетонных конструкция одними из самых важных являются химические, среди химических самые агрессивные - это "хлоридные атаки" или воздействие на бетон хлорид-ионов.
Хлоридные атаки чаще актуальны для холодных стран, где в качестве способа борьбы с обледенением используются соли (NaCl, CaCl₂). Ионы хлора проникают в бетон с талыми водами, которые растворяют противогололедные смеси. Кроме соленой воды хлориды могут попадать в бетон с добавками. Добавка в бетон дешевого CaCl₂ ускоряет схватывание и обеспечивает раннюю прочность бетона. Особенно часто этим грешат "строители", которые делают что-то зимой, и им нужно побыстрее сдать объект. В США же от добавок CaCl₂ отказались определив что он наносит серьезнейший ущерб бетонным конструкциям ГЭС.
Но добавки в бетон это капля в море, по сравнению с хлоридами из дорожных смесей. В Беларуси это проблема, но чиновники Минсктранса неоднократно грозились, что в ближайшие годы замены солям не будет, пусть экологи, медики, автолюбители, обычные люди с испорченной обувью до посинения бьют тревогу. А про воздействие солей на бетонные конструкции на моей памяти вообще никто никогда не говорил. Хотя у тех же англоязычных исследователей понятие "хлоридная атака" чаще всего применяется именно по отношению к мостам, путепроводам и другим изделиям из железобетона.
Проникая в бетон за счет диффузии и капиллярных эффектов, хлориды сначала аккумулируются на твердых объектах (алюминатные фазы цемента или мелкодисперсный минеральный остаток, образующийся от сгорания топлива в ДВС). Промежуточное накопление за счет образования хлоралюминатов, за чем следует постепенное высвобождение хлорид-ионов и разрушение пассивирующего защитного слоя у стальной арматуры. Основные реакции, протекающим при этом, довольно просты:
• Fe²⁺ + 2Cl⁻ → FeCl₂
• FeCl₂ + 2H₂O → Fe(OH)₂ + 2HCl
Хлорид-ион не фиксируется в составе ржавчины, а высвобождается в виде соляной кислоты для повторного участия в химических реакциях. Коррозия вызываемая хлоридами характеризуется слабо заметными, но очень глубокими точечными повреждениями (в противоположность привычной поверхностной коррозии в виде оранжевых пятен). Хлориды быстро "перегрызают" стальную арматуру и определить это тяжело, ибо большинство принятых на вооружение методов контроля металлоконструкций определяют среднюю интенсивность коррозии, без выделения аномалий.
Ржавчина может также выступать в качестве "расклинивающего агента" и приводить к растрескиванию бетона и/или расширению существующих трещин за счет избыточного объема. Такой же эффект может наблюдаться и при кристаллизации солей (мороз-соль-оттепель-тепло) - растворенные соли проникают в бетоны, вода испаряется и возникают объемные кристаллы, накопление которых приводит к растрескиванию бетона.
Фактором ускоряющим "хлоридную атаку" является поляризация металла, т.е. появление разниц потенциалов (+ возможность появления наведенных вихревых токов). И тогда заработает уже не вялотекущая диффузионная миграция хлоридов, а быстрая электромиграция, приводящая к появлению новых глубоких очагов. Вероятность такого процесса гораздо выше в центре столицы, нежели посреди леса на трассе M1.
Что же с этим всем делать? Отказаться от использования хлоридов для добавок в бетон и от разбрасывания соли там, где имеются железобетонные конструкции. Надо уходить от дешевых химических противоголедных добавок, понижающих температуру и использовать материалы, увеличивающие трение. Нужны новые подходы, иначе мосты так и будут продолжать рушится...
English version
Твори тепло, а не "хлоридную атаку"
Как следует из предыдущей заметки, высыпать соли на лед не слишком целесообразно, особенно если делается это в масштабах города. Нет особого смысла в такой процедуре и в масштабах отдельно взятого человека. Более мирное применение некоторых хлоридов - это, например, одноразовые грелки для рук или холодные компрессы.
Опять мы возвращаемся к солевым обогревателям/охладителям. Сегодня разговор про одноразовые устройства, которые работают за счет энтальпии растворения различных неорганических солей, буду их в дальнейшем называть "(+)энтальперы" для грелок и "(-)энтальперы" для охладителей. Напомню что кристалл любой из неорганических солей состоит из положительных и отрицательных ионов, которые удерживаются в кристаллической решетке за счет электростатического ион-ионного притяжения (противоположные заряды притягиваются). Для лучшего понимания можно прочитать подразел про сверхслабые взаимодействия и силы Ван-дер-Ваальса в моей ранней статье. Так вот когда соль растворяется в воде, электростатическое притяжение между ионами нарушается, и каждый ион образует новые электростатические взаимодействия с молекулами воды. Будет ли процесс растворения эндотермическим (поглощение энергии и (-)энтальперы) или экзотермической (выделение энергии и (+)энтальперы) зависит от баланса между ион-ионными силами в решетке соли (их необходимо преодолеть), и диполь-ионными силами (стабилизируют растворенные ионы). Энтальпия растворения солей — это справочная информация, которую для некоторых электролитов можно посмотреть в таблице ( или на картинке). Если какой-то соли в справочнике найти не удалось, то придется рассчитывать эффекты вручную по методике.
Устройство, которое эксплуатирует описанные выше физические процессы представляет собой пакет из плотного полиэтилена (толстый zip-lock пакет), внутри которого помещен маленький пакет с водой и насыпано определенное количество сухой соли. Для запуска большой пакет нужно "скрутить в бараний рог" - пакетик с водой лопается, вода попадает на соль и растворяет ее. В качестве сырья для 🔥 (+)энтальперов можно использовать безводный хлорид кальция (выдает 81,3 кДж/моль), безводный сульфат магния (выдает 91,2 кДж/моль) или другие соли. В качестве сырья для одноразового ❄️ (-)энтальпера можно использовать распространенные удобрения: калиевую селитру (забирает 34,89 кДж/моль), аммиачную селитру (забирает 25,69 кДж/моль)или другие подходящие соли, вроде карбамида. В принципе даже обычная пищевая соль охлаждает воду (забирает 3.9 кДж/моль), чуть эффективнее сахар (забирает 5.76 кДж/моль).
Как все это собрать воедино - читаем в статье на Medium. "замерзающим в Уручье" посвящается...
P.S. греет магний сульфатная грелка очень сильно, так что нужно соблюдать меры предосторожности, чтобы не получить ожог. Особенно это важно при согревании маленьких детей
Как следует из предыдущей заметки, высыпать соли на лед не слишком целесообразно, особенно если делается это в масштабах города. Нет особого смысла в такой процедуре и в масштабах отдельно взятого человека. Более мирное применение некоторых хлоридов - это, например, одноразовые грелки для рук или холодные компрессы.
Опять мы возвращаемся к солевым обогревателям/охладителям. Сегодня разговор про одноразовые устройства, которые работают за счет энтальпии растворения различных неорганических солей, буду их в дальнейшем называть "(+)энтальперы" для грелок и "(-)энтальперы" для охладителей. Напомню что кристалл любой из неорганических солей состоит из положительных и отрицательных ионов, которые удерживаются в кристаллической решетке за счет электростатического ион-ионного притяжения (противоположные заряды притягиваются). Для лучшего понимания можно прочитать подразел про сверхслабые взаимодействия и силы Ван-дер-Ваальса в моей ранней статье. Так вот когда соль растворяется в воде, электростатическое притяжение между ионами нарушается, и каждый ион образует новые электростатические взаимодействия с молекулами воды. Будет ли процесс растворения эндотермическим (поглощение энергии и (-)энтальперы) или экзотермической (выделение энергии и (+)энтальперы) зависит от баланса между ион-ионными силами в решетке соли (их необходимо преодолеть), и диполь-ионными силами (стабилизируют растворенные ионы). Энтальпия растворения солей — это справочная информация, которую для некоторых электролитов можно посмотреть в таблице ( или на картинке). Если какой-то соли в справочнике найти не удалось, то придется рассчитывать эффекты вручную по методике.
Устройство, которое эксплуатирует описанные выше физические процессы представляет собой пакет из плотного полиэтилена (толстый zip-lock пакет), внутри которого помещен маленький пакет с водой и насыпано определенное количество сухой соли. Для запуска большой пакет нужно "скрутить в бараний рог" - пакетик с водой лопается, вода попадает на соль и растворяет ее. В качестве сырья для 🔥 (+)энтальперов можно использовать безводный хлорид кальция (выдает 81,3 кДж/моль), безводный сульфат магния (выдает 91,2 кДж/моль) или другие соли. В качестве сырья для одноразового ❄️ (-)энтальпера можно использовать распространенные удобрения: калиевую селитру (забирает 34,89 кДж/моль), аммиачную селитру (забирает 25,69 кДж/моль)или другие подходящие соли, вроде карбамида. В принципе даже обычная пищевая соль охлаждает воду (забирает 3.9 кДж/моль), чуть эффективнее сахар (забирает 5.76 кДж/моль).
Как все это собрать воедино - читаем в статье на Medium. "замерзающим в Уручье" посвящается...
P.S. греет магний сульфатная грелка очень сильно, так что нужно соблюдать меры предосторожности, чтобы не получить ожог. Особенно это важно при согревании маленьких детей
Medium
«Энтальперы» — одноразовые химические грелки и холодные компрессы
Высыпать хлористые соли на лед себе дороже, особенно высыпать их с целями борьбы с оледенением железобетонных конструкций. Для этих солей…
"Извините, это у вас грелка католическая?" - "Отстань, мужик, грелка православная". (из анекдота)
КаталиТИческих грелок пост
Помимо различных солевых грелок, автономными источниками персонального обогрева могут считаться и устройства "перерабатывающие" органическое топливо. Самым первым примером такого обогревателя можно считать устройство, в котором тлеющий угольный стержень, обернутый в специальную бумагу, был помещен в металлический корпус. Такие грелки действовали пять-шесть часов, поверхность разогревалась до 60-100 °C. Более совершенные грелки появились во время первой мировой войны. В основе их действия лежало использование энергии, выделяемой при экзотермической реакции глубокого (беспламенного) окисления углеводородных топлив (бензина, керосина). Наиболее подходящим катализатором для таких обогревателей служила мелкодисперсная платина, нанесенная на волокнистый асбест.
Первым примером платинового обогревателя глубокого окисления можно считать японскую грелку, которая выглядела как портсигар, внутри которого были резервуар, набитый ватой, и прокладка из платинированного асбеста. Таким же функционалом обладала и популярная советская грелка ГК-1. Помимо дорогостоящей платины в качестве носителя может использоваться не всякий асбест, а только достаточно редкая антофилитовая разновидность.
В процессе поиска возможных альтернатив, еще в 1970-х годах, выяснилось , что хорошую каталитическую активность при глубоком окислении проявляют не только металлы платиновой группы, но и оксиды элементов второй половины больших периодов (оксиды хрома, марганца, кобальта и др.). Причем смешанные оксидные катализаторы часто более активны, чем индивидуальные оксиды. Благодаря этому в массы пошел разработанный в Институте химической физики АН СССР кобальтохромовый (60-80% оксида кобальта и 40-20% оксида хрома) катализатор с кремнеземным волокном КП-11-1 в качестве носителя. С использованием этого катализатора были выпущены мощные каталитические грелки ИКГ-1-Р и НКБ-30-1. Они расходовали от 1,5 до 4 г топлива (неэтилированного бензина) в час, работая на одной заправке от 8 до 50 часов и развивая температуру на поверхности корпуса 60—70° С.
В отличие от платинового катализатора, катализатор металлооксидный представлял собой нестехиометрическую смешанную шпинель (Со, Cr)·(СоСr)₂O₄, которая в процессе работы постепенно распадалась на неактивные индивидуальные шпинели СоСr₂O₄ и Со₃O₄. После ~2000 часов наработки грелка перестает запускаться, хотя в некоторых случаях подарить недолгую "вторую жизнь может прокаливание катализатора в пропан-бутановом пламени (в отличие от платинового катализатора, который лучше всего прокаливать в пламени метана)
Прочитать про особенности каталитических грелок можно в Энциклопедии беспламенных каталитических источников тепла. Для широкого круга владельцев данных устройств и тех, кто ими собирается стать
КаталиТИческих грелок пост
Помимо различных солевых грелок, автономными источниками персонального обогрева могут считаться и устройства "перерабатывающие" органическое топливо. Самым первым примером такого обогревателя можно считать устройство, в котором тлеющий угольный стержень, обернутый в специальную бумагу, был помещен в металлический корпус. Такие грелки действовали пять-шесть часов, поверхность разогревалась до 60-100 °C. Более совершенные грелки появились во время первой мировой войны. В основе их действия лежало использование энергии, выделяемой при экзотермической реакции глубокого (беспламенного) окисления углеводородных топлив (бензина, керосина). Наиболее подходящим катализатором для таких обогревателей служила мелкодисперсная платина, нанесенная на волокнистый асбест.
Первым примером платинового обогревателя глубокого окисления можно считать японскую грелку, которая выглядела как портсигар, внутри которого были резервуар, набитый ватой, и прокладка из платинированного асбеста. Таким же функционалом обладала и популярная советская грелка ГК-1. Помимо дорогостоящей платины в качестве носителя может использоваться не всякий асбест, а только достаточно редкая антофилитовая разновидность.
В процессе поиска возможных альтернатив, еще в 1970-х годах, выяснилось , что хорошую каталитическую активность при глубоком окислении проявляют не только металлы платиновой группы, но и оксиды элементов второй половины больших периодов (оксиды хрома, марганца, кобальта и др.). Причем смешанные оксидные катализаторы часто более активны, чем индивидуальные оксиды. Благодаря этому в массы пошел разработанный в Институте химической физики АН СССР кобальтохромовый (60-80% оксида кобальта и 40-20% оксида хрома) катализатор с кремнеземным волокном КП-11-1 в качестве носителя. С использованием этого катализатора были выпущены мощные каталитические грелки ИКГ-1-Р и НКБ-30-1. Они расходовали от 1,5 до 4 г топлива (неэтилированного бензина) в час, работая на одной заправке от 8 до 50 часов и развивая температуру на поверхности корпуса 60—70° С.
В отличие от платинового катализатора, катализатор металлооксидный представлял собой нестехиометрическую смешанную шпинель (Со, Cr)·(СоСr)₂O₄, которая в процессе работы постепенно распадалась на неактивные индивидуальные шпинели СоСr₂O₄ и Со₃O₄. После ~2000 часов наработки грелка перестает запускаться, хотя в некоторых случаях подарить недолгую "вторую жизнь может прокаливание катализатора в пропан-бутановом пламени (в отличие от платинового катализатора, который лучше всего прокаливать в пламени метана)
Прочитать про особенности каталитических грелок можно в Энциклопедии беспламенных каталитических источников тепла. Для широкого круга владельцев данных устройств и тех, кто ими собирается стать
Во время одного рядового эксперимента довелось мне кипятить солевой раствор. Нечаянно заглянув на дно стакана я...оказался подчистую загипнотизирован визуальными эффектами. Попытался их зафиксировать для истории.
Никакой дополнительной цифровой обработки (вроде применения цветовых эффектов) над видео не проводилось, если только не считать за эффекты периодическое включение света в лаборатории. По субъективным причинам мне показалось правильным добавить к видеоряду Oxygene Part 4 от Jean Michel Jarre, так что обязательно смотрите со звуком.
Пусть этот видеоролик будет посвящен памяти легендарного Карла Сагана. Благо и качество видеоматериала похоже на качество видео из 1980-х(но обусловлено не несовершенством видеотехники, а сложностью съемки кипящего при 150 °С раствора).
Вселенная в тех пузырьках...
Никакой дополнительной цифровой обработки (вроде применения цветовых эффектов) над видео не проводилось, если только не считать за эффекты периодическое включение света в лаборатории. По субъективным причинам мне показалось правильным добавить к видеоряду Oxygene Part 4 от Jean Michel Jarre, так что обязательно смотрите со звуком.
Пусть этот видеоролик будет посвящен памяти легендарного Карла Сагана. Благо и качество видеоматериала похоже на качество видео из 1980-х
Вселенная в тех пузырьках...
Раствор нитрата кальция (Ca(NO₃)₂, упоминался в теме грелок-энтальперов) может не только красиво кипеть под Жана Мишеля Жарра. Если упаренный раствор залить в подходящую емкость (например в пакет из толстого полиэтилена) и запустить реакцию кристаллизации, то можно получить на выходе температуру до 45-50 °C. В отличие от превалирующего в аптечных грелках кристаллогидрата ацетата натрия (о нем позднее), использование кальциевой селитры не требует DIY манипуляций с уксусом, содой и т.п. Покупаем за доллар-полтора в хозмаге удобрение "Кальциевая селитра", делаем насыщенный раствор (~140-160 грамм на 100 грамм воды), немного упариваем его, охлаждаем до 50-60 °C (чтобы не расплавить материал пакета), помещаем подходящий триггер-инициатор (пружинящий материал) и герметизируем. Получаем мягкое, греющее на протяжении часа, тепло 🔥. Мощность зависит от массы соли. Такая грелка, как и ацетатная, восстанавливается кипячением в горячей воде (температура плавления кристаллогидрата нитрата кальция ~45 °C).
В некоторых городах на рынках/в магазинах можно встретить за пару-тройку баксов одноразовые согревающие стельки. Такой самопал есть и в нашей лаборатории. Эксплуатирует принцип энтальпии растворения (матчасть здесь). На фото магний сульфатный "(+) энтальпер". Работает неплохо (up to 50-60 °C). Расход "топлива" ~ 30 г соли. По стоимости получается порядка 20 центов. Запускается девайс однократным скручиванием. Инновация в стиле birchpunk. Отмечу, что для обгрева ног во время движения устройство не подходит ввиду слабой прочности полиэтилена. Но греть ноги неподвижно сидящего человека этому энтпальперу вполне под силу.
ГОЛОЛЕДУ - НЕТ!
Читатель(не озвучитл свою профессиональную принадлежность) прочел мой протест против соли на дорогах и заметил, что "критиковать все горазды, а предложить ничего не могут". Предлагаю → если невозможно использовать добавки увеличивающие силу сцепления со льдом (песок и т.п.), то используйте органические соли. В Москве отлично показал себя формиат натрия (соль муравьиной кислоты). Ниже сравнение коррозионности (мг/см²·сутки) некоторых противогололедных реагентов и их "антигололед" эффективность:
▽Хлорид натрия - 0,8 (Тзамерзания воды -9°C)
▽Хлорид кальция - 1,02 (Тзамерзания воды -26°C)
▽Формиат натрия 0,14 (Тзамерзания воды -18°C)
В развитых странах с 1970-х в "дорожные соли" добавляли ингибиторы коррозии (соли жирных органических кислот). Постепенно от неорганики отказались, оставив экологичную/биоразлагаемую органику. Теперь она работает не только на дорогах, но и в аэропортах, и при защите палуб кораблей от льда
Все реагенты сведены в таблицу (обновление здесь), пользуйтесь на здоровье!
Читатель
▽Хлорид натрия - 0,8 (Тзамерзания воды -9°C)
▽Хлорид кальция - 1,02 (Тзамерзания воды -26°C)
▽Формиат натрия 0,14 (Тзамерзания воды -18°C)
В развитых странах с 1970-х в "дорожные соли" добавляли ингибиторы коррозии (соли жирных органических кислот). Постепенно от неорганики отказались, оставив экологичную/биоразлагаемую органику. Теперь она работает не только на дорогах, но и в аэропортах, и при защите палуб кораблей от льда
Все реагенты сведены в таблицу (обновление здесь), пользуйтесь на здоровье!
Органические "⛔❄️" реагенты и их эко/био эффекты
В ответ на вопросы читателей. Начнем с того, что для оценки воздействия "дорожной" органики на окружающую среду чаще всего используется параметр - биологическая потребность в кислороде (БПК, мг/л). Он показывает, сколько кислорода требуется микроорганизмам для того, чтобы полностью разрушить реагенты. Часто БПК коррелирует с количеством растворенного в воде кислорода (РК). При разрушении органических противогололедных реагентов микроорганизмами расходуется кислород, как следствие этого газа меньше попадает обитателям водоемов и почвы (снижается доступность кислорода).
▽ Ацетаты (соли уксусной кислоты)
Ацетат-ионы это наиболее распространенный в природе метаболит органических кислот. Для биодеградации ацетатов требуется достаточно много кислорода, что в итоге может привести к анаэробизации почвы или к локальному снижению количества растворенного кислорода в воде. Период полураспада ацетатов составляет при 7°C менее двух дней. За эти два дня микробная деградация ацетатов с концентрацией 100 ppm может до нуля снизить количество растворенного в воде кислорода (хотя 10 ppm незначительно влияет на этот параметр). Исследования показывают, что наиболее опасный период - это весна и весенние талые воды, несущие в себе растворенные соли. В результате наблюдаются короткие периоды снижения уровня РК (особенно в теплую погоду). Если говорится про "токсичность ацетатных реагентов", то подразумевается именно высокая БПК и действие на водных обитателей. Ацетат натрия - это пищевая добавка E262.
▽ Формиаты (соли муравьиной кислоты)
Формиаты так же как и ацетаты хорошо разлагаются в воде, характеризуются высокой БПК, а значит и уменьшают количество РК для водных обитателей. И так же как и для ацетатов, самое опасное время - это время весеннего таяния снега и теплая погода. Логически рассуждая можно предположить, что формиатные (а то и ацетатные) реагенты могут ухудшать качество воды (повышать мутность, жесткость и щелочность), но исследования говорят об обратном. Формиаты не влияют на химический состав подземных вод, потому что в большинстве случаев они разрушаются почвенными бактериями. Также стоит отметить, что при низких концентрациях ацетатные и формиатные реагенты оказывают положительный эффект на растения в придорожной полосе. Формиат натрия - пищевая добавка E237
▽ Многатомные спирты (гликоли)
Как органические соли, гликоли не накапливаются в окружающей среде, а разлагаются (а значит повышают БПК). Этиленгликоль быстро разрушается аэробными микроорганизмами, имеет наименьшую способность к бионакоплению и низкую почвенную адсорбцию. Но этиленгликоль известен своей токсичностью для млекопитающих при попадании в ЖКТ и считается опасным загрязнителем воздуха. Самый безопасный с этой точки зрения пропиленгликоль, но на его окисление расходуется больше всего кислорода. Отдельно стоит глицерин. Он оказывает минимальное воздействие на почву, некоторые растения даже способны усваивать из него азот и углерод. Но в больших количествах глицерин ингибирует рост растений (снижает активность некоторых ферментов) и вызывает почечную/печеночную недостаточность у животных. В случае рыб глицерин является "стерилизатором", т.е. оказывает негативное действие на репродуктивную систему. Also, глицерин - пищевая добавка E422, пропиленгликоль - добавка E1520
▽Сукцинаты (соли янтарной кислоты)
Информация об эко-/био- эффектах сукцинатных реагентов пока представлена фрагментарно. Но те исследования которые имеются говорят о сравнимых с ацетатами параметрах БПК. В плане безопасности, янтарная кислота - популярная пищевая добавка E363. Сукцинаты очень активно используются как БАДы, входят в состав различных "инновационных продуктов питания" и являются основной ударной силой многих нутрициевтов и т.п. "магазинов на диване". На пост-СССР это настоящая "золотая жила", т.е. на дороги попадет в ближайшее время навряд ли (несмотря на лучшее из всех озвученных веществ соотношение эффективность/безопасность/удобство).
В ответ на вопросы читателей. Начнем с того, что для оценки воздействия "дорожной" органики на окружающую среду чаще всего используется параметр - биологическая потребность в кислороде (БПК, мг/л). Он показывает, сколько кислорода требуется микроорганизмам для того, чтобы полностью разрушить реагенты. Часто БПК коррелирует с количеством растворенного в воде кислорода (РК). При разрушении органических противогололедных реагентов микроорганизмами расходуется кислород, как следствие этого газа меньше попадает обитателям водоемов и почвы (снижается доступность кислорода).
▽ Ацетаты (соли уксусной кислоты)
Ацетат-ионы это наиболее распространенный в природе метаболит органических кислот. Для биодеградации ацетатов требуется достаточно много кислорода, что в итоге может привести к анаэробизации почвы или к локальному снижению количества растворенного кислорода в воде. Период полураспада ацетатов составляет при 7°C менее двух дней. За эти два дня микробная деградация ацетатов с концентрацией 100 ppm может до нуля снизить количество растворенного в воде кислорода (хотя 10 ppm незначительно влияет на этот параметр). Исследования показывают, что наиболее опасный период - это весна и весенние талые воды, несущие в себе растворенные соли. В результате наблюдаются короткие периоды снижения уровня РК (особенно в теплую погоду). Если говорится про "токсичность ацетатных реагентов", то подразумевается именно высокая БПК и действие на водных обитателей. Ацетат натрия - это пищевая добавка E262.
▽ Формиаты (соли муравьиной кислоты)
Формиаты так же как и ацетаты хорошо разлагаются в воде, характеризуются высокой БПК, а значит и уменьшают количество РК для водных обитателей. И так же как и для ацетатов, самое опасное время - это время весеннего таяния снега и теплая погода. Логически рассуждая можно предположить, что формиатные (а то и ацетатные) реагенты могут ухудшать качество воды (повышать мутность, жесткость и щелочность), но исследования говорят об обратном. Формиаты не влияют на химический состав подземных вод, потому что в большинстве случаев они разрушаются почвенными бактериями. Также стоит отметить, что при низких концентрациях ацетатные и формиатные реагенты оказывают положительный эффект на растения в придорожной полосе. Формиат натрия - пищевая добавка E237
▽ Многатомные спирты (гликоли)
Как органические соли, гликоли не накапливаются в окружающей среде, а разлагаются (а значит повышают БПК). Этиленгликоль быстро разрушается аэробными микроорганизмами, имеет наименьшую способность к бионакоплению и низкую почвенную адсорбцию. Но этиленгликоль известен своей токсичностью для млекопитающих при попадании в ЖКТ и считается опасным загрязнителем воздуха. Самый безопасный с этой точки зрения пропиленгликоль, но на его окисление расходуется больше всего кислорода. Отдельно стоит глицерин. Он оказывает минимальное воздействие на почву, некоторые растения даже способны усваивать из него азот и углерод. Но в больших количествах глицерин ингибирует рост растений (снижает активность некоторых ферментов) и вызывает почечную/печеночную недостаточность у животных. В случае рыб глицерин является "стерилизатором", т.е. оказывает негативное действие на репродуктивную систему. Also, глицерин - пищевая добавка E422, пропиленгликоль - добавка E1520
▽Сукцинаты (соли янтарной кислоты)
Информация об эко-/био- эффектах сукцинатных реагентов пока представлена фрагментарно. Но те исследования которые имеются говорят о сравнимых с ацетатами параметрах БПК. В плане безопасности, янтарная кислота - популярная пищевая добавка E363. Сукцинаты очень активно используются как БАДы, входят в состав различных "инновационных продуктов питания" и являются основной ударной силой многих нутрициевтов и т.п. "магазинов на диване". На пост-СССР это настоящая "золотая жила", т.е. на дороги попадет в ближайшее время навряд ли (несмотря на лучшее из всех озвученных веществ соотношение эффективность/безопасность/удобство).
Немножко веселья в ленту. Почти публицистика
С подачи читателя я посмотрел на "творческие труды" pikabu-изобретателя genius2внимание! никнэйм-индикатор, который ко всему прочему ведет youtube канал с более чем 40k подписчиков. Сразу вспоминается "витебский гений" В. Мунякин, у которого на youtube были десятки тысяч подписчиков, а закончилось все 5,6 млн $ ущерба и 6 годами колонии.
Disclaimer: Соблюдай цифровую гигиену при употреблении изобретателей, %username% :)
Так как автор пропагандирует теорию флогистонаплюс учит шиацу, продает сварочные электроды, маринует под вакуумом яйца, продвигает гриб паутинник, травитcя озоном от зажигалки и все это без указания на наличие образования то рекламы я ему делать не буду (= ссылок не оставлю), но кое-что все-таки прокомментирую. На просторах интернета не часто встречается контент с keyword "адсорбент", а моя основная научная специализация - коллоидная химия, подспециализиация - адсорбенты и катализаторы, т.е. тема самая что ни на есть "родненькая". А я сентиментальный человек и скучаю по своим адсорбентам :) Итак, поехали.
Основной камень преткновения в большинстве концептов genius2 - это "кошачий наполнитель", пропитанный хлористым кальцием. Якобы "инновационная" разработка Института катализа СО РАН. Во-первых, в Новосибирске пропитывали солями ксерогели SiO₂ с довольной сложной иерархией мезопор, а не сушеный гидрогель из кошачьего наполнителя. А во-вторых, технологии пропитки солями пористых объектов "сто лет в обед" (известны с 1940-х), даже я писал про это в применении к самодельным СИЗОД неоднократно.
Занимались солями иммобилизированными в неорганических матрицах (англ. SPM) и в беларуской НАНе. Приложил к этому руку и автор сего текста (под руководством покойного ныне академика В.С. Комарова). Использовались соли лития, продукты получались довольно дорогостоящие, хотя для определенных задач и уникальные. Но среди этих задач обогрева точно не было. Ведь при адсорбции всегда имеет место т.н. теплота адсорбции (это даже количественный показатель). Уважаемому genius2 следовало бы сравнить температуру "кошачьего наполнителя" без хлорида кальция, я думаю автор был бы приятно удивлен.
Плюс ко всему, внутри носителя встраивается уже кристаллогидрат, который тепловой эффект давать не будет. Тепловой эффект классического "энтальпера" на основе хлорида кальция связан с эффектами гидратации, т.е. образование водородных связей, гидратных оболочек именно безводной соли. Да и потом, для регенерации "pikabu-шной грелки" нужна высока температура и серьезный вакуум, ибо удаление воды, адсорбированной в порах - это весьма нетривиальная задача.
Второе - цеолитная осушка воздуха и обогрев тела. Для это цели автор использует где-то приобретенный цеолит NaX. В 2020 году в сообществе Open Source Medical Supplies Community активно обсуждались вопросы создания дешевых и простых в повторении концентраторов кислорода. Камень преткновения в этих устройствах - цеолиты, которые используются для селективной адсорбции азота и других газов (кислород из воздуха концентрируется в процессах PSA, англ. Pressure Swing Adsorption). Как не подходили к решению, ничего не получалось, цеолиты всегда слабое звено. Стоят они дорого, доступны не везде, синтезировать сложно и долго, даже самый простенький NaX. А здесь некий "разработчик" засыпает NaX в стельки(вот уж действительно "топить можно и ассигнациями" (С). Про восстановление использованных цеолитов даже не упоминаю, греть нужно хорошо (up to 200°C) и почти обязательно - под вакуумом. В некоторых промышленных процессах цеолиты используют для обезвоживания газов, процесс этот экзотермический (выделяется тепло), но почему-то никто не догадался этим обогревать тела рабочих на этих же заводах.
Мораль: традиционные энтальперы и кристаллогидратные грелки - это самые эффективные варианты по соотношению трудозатраты/стоимость/теплотворная способность. Чуда на pikabu не изобрели :)
С подачи читателя я посмотрел на "творческие труды" pikabu-изобретателя genius2
Disclaimer: Соблюдай цифровую гигиену при употреблении изобретателей, %username% :)
Так как автор пропагандирует теорию флогистона
Основной камень преткновения в большинстве концептов genius2 - это "кошачий наполнитель", пропитанный хлористым кальцием. Якобы "инновационная" разработка Института катализа СО РАН. Во-первых, в Новосибирске пропитывали солями ксерогели SiO₂ с довольной сложной иерархией мезопор, а не сушеный гидрогель из кошачьего наполнителя. А во-вторых, технологии пропитки солями пористых объектов "сто лет в обед" (известны с 1940-х), даже я писал про это в применении к самодельным СИЗОД неоднократно.
Занимались солями иммобилизированными в неорганических матрицах (англ. SPM) и в беларуской НАНе. Приложил к этому руку и автор сего текста (под руководством покойного ныне академика В.С. Комарова). Использовались соли лития, продукты получались довольно дорогостоящие, хотя для определенных задач и уникальные. Но среди этих задач обогрева точно не было. Ведь при адсорбции всегда имеет место т.н. теплота адсорбции (это даже количественный показатель). Уважаемому genius2 следовало бы сравнить температуру "кошачьего наполнителя" без хлорида кальция, я думаю автор был бы приятно удивлен.
Плюс ко всему, внутри носителя встраивается уже кристаллогидрат, который тепловой эффект давать не будет. Тепловой эффект классического "энтальпера" на основе хлорида кальция связан с эффектами гидратации, т.е. образование водородных связей, гидратных оболочек именно безводной соли. Да и потом, для регенерации "pikabu-шной грелки" нужна высока температура и серьезный вакуум, ибо удаление воды, адсорбированной в порах - это весьма нетривиальная задача.
Второе - цеолитная осушка воздуха и обогрев тела. Для это цели автор использует где-то приобретенный цеолит NaX. В 2020 году в сообществе Open Source Medical Supplies Community активно обсуждались вопросы создания дешевых и простых в повторении концентраторов кислорода. Камень преткновения в этих устройствах - цеолиты, которые используются для селективной адсорбции азота и других газов (кислород из воздуха концентрируется в процессах PSA, англ. Pressure Swing Adsorption). Как не подходили к решению, ничего не получалось, цеолиты всегда слабое звено. Стоят они дорого, доступны не везде, синтезировать сложно и долго, даже самый простенький NaX. А здесь некий "разработчик" засыпает NaX в стельки
Мораль: традиционные энтальперы и кристаллогидратные грелки - это самые эффективные варианты по соотношению трудозатраты/стоимость/теплотворная способность. Чуда на pikabu не изобрели :)
Январь дает небольшую передышку, которую можно использовать чтобы подготовится к февралю. Под подготовкой я имею ввиду домашние "заготовки" в виде термоформных (саморазогревающихся) кристаллогидратных грелок. Сегодня у нас заметка, посвященная ацетату натрия (натриевой соли уксусной кислоты). Потому что это главный многразовый теплоаккумулятор (который also прекрасно работает и в роли противогололедного средства - альтернативы "соль+песок").
Казалось бы в заметке про самую простую многоразовую химическую грелку все действительно просто - купил удобрение, сделал насыщенный раствор, залил в пакет. Но нет, оказывается что например в Молдове такого удобрения как кальциевая селитра в продаже не существует. Чем же согреваться холодными зимними вечерами прикажете жителям солнечной Молдавии ? Особенно в свете "газового кризиса".
Ничего не остается. Нужно "вызывать соду" и делать ацетат натрия.
Компонент этот широко используется - это и буферные растворы у химиков, микробиологов, врачей и физиологов, это и герметик для бетонов, антистатик, пищевая добавка и проч. Благодаря тому, что кристаллогидрат ацетата натрия плавится при 58 °C и выделяет до 260 кДж/кг при фазовом переходе ацетат идет не только в химические грелки (стельки, перчатки, жилеты), но и в автономные фумигаторы, в "рубашки" теплозапасающих зданий, в самосогревающиеся контейнеры для продуктов и даже в теплоноситель для солнечных батарей и солнечных коллекторов.
Главное достоинство ацетата для рядового читателя в том, что для синтеза нужна только укусная кислота и привычная сода. Возможно именно поэтому "youtube и прочие интернеты" пестрят радостными отчетами школьников/домохозяек/каких-то мужиков о том, что им удалось сделать DIY солевую грелку и оставить без прибыли продавцов в аптеке.
Схема: на 100 г пищевой соды (гидрокарбонат натрия NaHCO3) нужно 100 г 70% уксусной эссенции и 15 мл воды. При использовании обычного 9% раствора укусусной кислоты, на 0,5 л столового уксуса идет примерно 5-6 чайных ложек соды. При работе с эссенцией полученную смесь можно сразу плавить, в случае использования столового уксуса раствор нужно упарить на медленном огне до образования солевой пленки. Подробно все tips&tricks описаны здесь.
Готовый горячий насыщенный раствор можно разливать в подготовленные пакеты (склеенные из толстых засолочных ПЭ пакетов, из канцелярских папок-уголков, из обложек для школьных учебников, можно использовать и мягкие капельницы из-под глюкозы, хлорида натрия, фурациллина). На такие простейшие грелки работают очень нестабильно, спонтанно активируются, перестают работать после нескольких запусков.
Art of Science в ацетатных грелках - это применение кинетических модификаторов, веществ затрудняющих спонтанное образование кристаллов. В роли таких модификаторов может выступать уксусная кислота (до рН раствора 5,8-6,6), желатин (8%), глицерин (5%), мочевина, полиакриловая кислота и даже знакомый многим ПВА. Несколько отдельных рецептур можно найти здесь.
Второй важный тип модификаторов - это со-растворители, вещества которые улучшают растворение кристаллов безводного ацетата натрия и разрывают водородные связи между молекулами воды в кристаллогидрате, снижая вероятность спонтанно инициируемого фазового перехода. В качестве со-растворителей могут использоваться: этиленгликоль, пропиленгликоль, этанол, пропанол.
Если правильный состав готов, то все что остается, поместить в готовую грелку правильный инициатор. Этот элемент является самым важным know-khow в технологии термоформных грелок (= инициаторам посвящено огромное количество патентов) и я напишу по этому поводу отдельную заметку. Так что у читателей есть время подготовить все нужные растворы.
♻ Многоразовые грелки. Делаем дома!
Казалось бы в заметке про самую простую многоразовую химическую грелку все действительно просто - купил удобрение, сделал насыщенный раствор, залил в пакет. Но нет, оказывается что например в Молдове такого удобрения как кальциевая селитра в продаже не существует. Чем же согреваться холодными зимними вечерами прикажете жителям солнечной Молдавии ? Особенно в свете "газового кризиса".
Ничего не остается. Нужно "вызывать соду" и делать ацетат натрия.
Компонент этот широко используется - это и буферные растворы у химиков, микробиологов, врачей и физиологов, это и герметик для бетонов, антистатик, пищевая добавка и проч. Благодаря тому, что кристаллогидрат ацетата натрия плавится при 58 °C и выделяет до 260 кДж/кг при фазовом переходе ацетат идет не только в химические грелки (стельки, перчатки, жилеты), но и в автономные фумигаторы, в "рубашки" теплозапасающих зданий, в самосогревающиеся контейнеры для продуктов и даже в теплоноситель для солнечных батарей и солнечных коллекторов.
Главное достоинство ацетата для рядового читателя в том, что для синтеза нужна только укусная кислота и привычная сода. Возможно именно поэтому "youtube и прочие интернеты" пестрят радостными отчетами школьников/домохозяек/каких-то мужиков о том, что им удалось сделать DIY солевую грелку и оставить без прибыли продавцов в аптеке.
Схема: на 100 г пищевой соды (гидрокарбонат натрия NaHCO3) нужно 100 г 70% уксусной эссенции и 15 мл воды. При использовании обычного 9% раствора укусусной кислоты, на 0,5 л столового уксуса идет примерно 5-6 чайных ложек соды. При работе с эссенцией полученную смесь можно сразу плавить, в случае использования столового уксуса раствор нужно упарить на медленном огне до образования солевой пленки. Подробно все tips&tricks описаны здесь.
Готовый горячий насыщенный раствор можно разливать в подготовленные пакеты (склеенные из толстых засолочных ПЭ пакетов, из канцелярских папок-уголков, из обложек для школьных учебников, можно использовать и мягкие капельницы из-под глюкозы, хлорида натрия, фурациллина). На такие простейшие грелки работают очень нестабильно, спонтанно активируются, перестают работать после нескольких запусков.
Art of Science в ацетатных грелках - это применение кинетических модификаторов, веществ затрудняющих спонтанное образование кристаллов. В роли таких модификаторов может выступать уксусная кислота (до рН раствора 5,8-6,6), желатин (8%), глицерин (5%), мочевина, полиакриловая кислота и даже знакомый многим ПВА. Несколько отдельных рецептур можно найти здесь.
Второй важный тип модификаторов - это со-растворители, вещества которые улучшают растворение кристаллов безводного ацетата натрия и разрывают водородные связи между молекулами воды в кристаллогидрате, снижая вероятность спонтанно инициируемого фазового перехода. В качестве со-растворителей могут использоваться: этиленгликоль, пропиленгликоль, этанол, пропанол.
Если правильный состав готов, то все что остается, поместить в готовую грелку правильный инициатор. Этот элемент является самым важным know-khow в технологии термоформных грелок (= инициаторам посвящено огромное количество патентов) и я напишу по этому поводу отдельную заметку. Так что у читателей есть время подготовить все нужные растворы.
♻ Многоразовые грелки. Делаем дома!
Инициаторы кристаллизации в грелках
Самая важная часть в любой многоразовой грелке это не используемый кристаллогидрат, это даже не материал из которого сделан ее корпус. Самое главное - это "спусковой крючок" который запускает процесс кристаллизации соли (→ выделения тепла). Пересыщенный раствор легкоплавкого кристаллогидрата при комнатной температуре находится в метастабильном равновесии, молекулам трудно организоваться, они образуют переохлажденные жидкости (объекты с температурой ниже температуры кристаллизации).. Для того чтобы в такой жидкости начали образовываться кристаллы/начался фазовый переход с выделением тепла необходим какой-то стимул - механическое воздействие, затравочный кристалл, резкое изменение температуры и проч.
В самых первых солевых грелках инициаторами кристаллообразования выступали т.н. затравочные кристаллы соли. Позднее начали начали использоваться маленькие накопители энергии на основе различных пружин. Простейший вариант - это пластина из пружинящего материала с продольными прорезями. Во время прикладывания к такому объекту механического усилия, металл истирается, образуются микрообломки, которые выступают центрами зародышеобразования (это в дополнение к энергии, которую пружина передает раствору при своем сжатии). Минус в том, что пластины выдерживают ограниченное количество спусков, потом разрушаются и могут повредить острыми кромками емкость с солевым раствором.
Позднее в качестве триггера начали использовать круглые пружинящие диски, в которых выштампованы продольные или круглые углубления. В дополнение к энергии передаваемой от пружины импульс давления при сжатии создает области с кавитацией, что в свою очередь также способствует кристаллизации. DIY заменой заводскому изделию может быть круг вырезанный ножницами по металлу из старой рулетки, пружинящего светоотражателя, или какого-нибудь браслета-линейки. В некоторых случаях в роли спускового крючка может выступать и плоская заколка-невидимка овальной формы.
На постсоветском пространстве самые распространенные промышленные "солевые" триггеры имеют форму спиральных пружин (они проще в производстве чем диски с выштамповкой). Но для запуска годится далеко не каждая пружина (см. рисунок). Витки обязательно должны плотно прилегать друг к другу, при сжатии такой пружины должно создаваться трение. Такая вариация впервые была запатентована в Германии, в отличие от дисковых триггеров, большинство патентов на которых принадлежат авторам из США. Для DIY применения лучше всего подходит фрагмент пружины из экспандера-массажера ("кольцо" на картинке с пружинами). Внутрь такой большой пружины вкладывается маленькая пружина от обычной зажигалки и вся эта конструкция затягивается в термоусадочный кембрик (чтобы не повредить грелку). При отсутствии маленькой пружины от зажигалки внутрь основной пружины можно поместить рулончик из тонкой металлической сетки (используется в половниках для снятия пены).
В целом тема триггеров очень обширна и постоянно появляются различные новые вариации устройств (интерес к кристаллогидратным обогревателям не угасает). Самые важные патенты по этой теме можно найти в статье по ссылке ниже:
♻ Многоразовые грелки. Спусковые триггеры из пружин
P.S. Если вы все еще не прониклись важностью пружин для сохранения энергии, рекомендую прочитать перечитать The Windup Girl от Паоло Бачигалупи. В его фантастическом мире вся цивилизация держится за счет пружин-накопителей энергии :)
Самая важная часть в любой многоразовой грелке это не используемый кристаллогидрат, это даже не материал из которого сделан ее корпус. Самое главное - это "спусковой крючок" который запускает процесс кристаллизации соли (→ выделения тепла). Пересыщенный раствор легкоплавкого кристаллогидрата при комнатной температуре находится в метастабильном равновесии, молекулам трудно организоваться, они образуют переохлажденные жидкости (объекты с температурой ниже температуры кристаллизации).. Для того чтобы в такой жидкости начали образовываться кристаллы/начался фазовый переход с выделением тепла необходим какой-то стимул - механическое воздействие, затравочный кристалл, резкое изменение температуры и проч.
В самых первых солевых грелках инициаторами кристаллообразования выступали т.н. затравочные кристаллы соли. Позднее начали начали использоваться маленькие накопители энергии на основе различных пружин. Простейший вариант - это пластина из пружинящего материала с продольными прорезями. Во время прикладывания к такому объекту механического усилия, металл истирается, образуются микрообломки, которые выступают центрами зародышеобразования (это в дополнение к энергии, которую пружина передает раствору при своем сжатии). Минус в том, что пластины выдерживают ограниченное количество спусков, потом разрушаются и могут повредить острыми кромками емкость с солевым раствором.
Позднее в качестве триггера начали использовать круглые пружинящие диски, в которых выштампованы продольные или круглые углубления. В дополнение к энергии передаваемой от пружины импульс давления при сжатии создает области с кавитацией, что в свою очередь также способствует кристаллизации. DIY заменой заводскому изделию может быть круг вырезанный ножницами по металлу из старой рулетки, пружинящего светоотражателя, или какого-нибудь браслета-линейки. В некоторых случаях в роли спускового крючка может выступать и плоская заколка-невидимка овальной формы.
На постсоветском пространстве самые распространенные промышленные "солевые" триггеры имеют форму спиральных пружин (они проще в производстве чем диски с выштамповкой). Но для запуска годится далеко не каждая пружина (см. рисунок). Витки обязательно должны плотно прилегать друг к другу, при сжатии такой пружины должно создаваться трение. Такая вариация впервые была запатентована в Германии, в отличие от дисковых триггеров, большинство патентов на которых принадлежат авторам из США. Для DIY применения лучше всего подходит фрагмент пружины из экспандера-массажера ("кольцо" на картинке с пружинами). Внутрь такой большой пружины вкладывается маленькая пружина от обычной зажигалки и вся эта конструкция затягивается в термоусадочный кембрик (чтобы не повредить грелку). При отсутствии маленькой пружины от зажигалки внутрь основной пружины можно поместить рулончик из тонкой металлической сетки (используется в половниках для снятия пены).
В целом тема триггеров очень обширна и постоянно появляются различные новые вариации устройств (интерес к кристаллогидратным обогревателям не угасает). Самые важные патенты по этой теме можно найти в статье по ссылке ниже:
♻ Многоразовые грелки. Спусковые триггеры из пружин
P.S. Если вы все еще не прониклись важностью пружин для сохранения энергии, рекомендую прочитать перечитать The Windup Girl от Паоло Бачигалупи. В его фантастическом мире вся цивилизация держится за счет пружин-накопителей энергии :)
