Лабораторные занятия (11)

Флотация и отсадка. Не всегда уголь, добытый из земли, можно сразу сжигать в топке: часто он бывает перемешан с пустой породой. Для очистки угля от породы используют различие их свойств: разницу в удельном весе, способность смачиваться водой и т. п. Удаление из угля всего «пустопорожнего», очистка его от вредных минеральных примесей называется обогащением. Разделение угля и породы с использованием разницы в удельных весах ведут в сепараторах и отсадных машинах. Такой метод применяют для более или менее крупных кусков угля. Мелочь и угольную пыль отделяют от породы, используя различие угля и породы в способности смачиваться жидкостью, Этот процесс называют «флотацией», что в переводе значит «всплывание». Порода намокает, а с угля вода скатывается, как с гуся. Процессы обогащения можно продемонстрировать на простых опытах в вашей домашней лаборатории.

Мелко истолките кусочек угля и кусочек гранита или мрамора (величина пылинок не должна превышать 0,1—0,2 мм). Затем возьмите большой лабораторный стакан, налейте в него воды и пустите в нее несколько капель керосина. Всыпьте в воду хорошо перемешанные крошки породы и угля и сильно размешайте их. Теперь опустите до самого дна затянутый какой-нибудь редкой тканью конец стеклянной или резиновой трубки и подуйте в нее. Вы увидите, как к пузырькам выходящего воздуха будут прилипать частички угля, и подниматься с ними вверх: идет флотация угля.

Истолките, но на более крупные крошки (1,1—1,8 мм) уголь и гранит. В большую банку, наполненную водой, поместите круглое сито с ручками, на которое высыпьте смесь угля и породы. Энергично поднимите и опустите сито 20—30 раз, и вы увидите, как угольные крошки, поднимаясь выше породы, образуют верхний слой. Уголь и порода разделились по удельному весу. Такой же процесс идет в отсадной машине.

Лаборатория на снегу

Почему даже в лютую стужу реки и озера все-таки не промерзают до дна? Зачем «солят» во время сильных морозов трамвайные стрелки? Для чего электромонтеры подвешивают наружные провода так, чтобы они немного провисали? Да немало и других интереснейших вопросов можно поставить зимой и найти на них ответ в превосходной лаборатории, которую создает мороз в средних широтах на любом дворе, на любой улице. Можно ли делать отливки изо льда? Да, и очень сложной формы. Наполните водой ведро, металлическую кастрюлю или кружку (лучше — алюминиевую) и подвесьте во дворе. А теперь внимательно следите, что произойдет. Вода начнет замерзать сверху, но еще быстрее у стенок ведра. Когда намерзнет слой достаточной толщины, пробейте сверху небольшое отверстие и вылейте воду. Затем внесите ведро в теплое помещение. Через несколько минут вы легко вынете из ведра прозрачный пустотелый сосуд.

Можно ли сделать ледяное «зажигательное стекло»?

Налейте в миску, чашку или, еще лучше, в пиалу чистой кипяченой воды и поставьте, прикрыв сверху листком бумаги, за окно. Когда вода замерзнет, выньте лед из формы, слегка подогрев последнюю. Этот кусок льда вполне заменит стеклянную линзу, только подшлифуйте его поверхность в неровных местах (это можно сделать пальцами). Если вы сделаете лупу в большом тазу и удачно сгладите плоскость донышка, то таким «мощным» прибором можно расплавить даже кусочек свинца, сфокусировав на нем солнечные лучи.

Лед — твердое кристаллическое вещество. Почему же текут глетчеры, перемещаясь по склону горной долины на несколько метров в год? Оказывается, лед обладает известной пластичностью. Попробуйте убедиться в этом. Положите на край скамейки сосульку и прижмите ее толстый конец кирпичом или поленом. К свешивающемуся концу ее подвесьте какой-нибудь груз. Вспомните, что «дуги гнут с терпеньем и не вдруг». Часа через два вы убедитесь, что лед может «течь».

Можно ли водой заморозить воду? Наполните кастрюлю снегом и бросьте туда же столовую ложку соли. Размешайте все это. Снег быстро растает, и в кастрюле окажется только вода. А теперь поставьте в нее алюминиевую кружку с обычной водой. Произойдет удивительное — вода в кружке превратится в лед. Вы не догадываетесь почему? Соль, чтобы раствориться, потребовала очень много тепла и отняла его у снега. Температура образовавшегося раствора быстро понизилась до —20° и заморозила воду в кружке. Повысится ли уровень Мирового океана, если растают все плавучие льды?

Моделируйте океан и айсберг

Опустите в стакан кусок льда и долейте стакан водой до краев. Пусть теперь лед растает. Что скажет вам этот опыт? Верно ли, что вода обладает наибольшей плотностью при +4° С? Сделайте опыт. Опустите в банку с водой пробку с подвешенным к ней грузиком (можно воткнуть в нее несколько булавок или гвоздиков) так, чтобы она оказалась чуть-чуть тяжелее воды. Сюда же поместите термометр и все это поставьте за окно на мороз. А теперь внимательно наблюдайте, что произойдет. Вот ртутный столбик пополз вниз. Смотрите, он уже показывает +5°. И вдруг… пробка начала медленно подниматься. Но не успела она добраться до поверхности, как кто-то невидимый потянул ее снова вниз. Скорее проверьте показания термометра. Там уже +3°, затем +2°, + 1°. Пробка «замерзла» и больше не поднимается. Внесите теперь банку в комнату. Вы видите: ртутный столбик снова полез вверх. Вот он приблизился к черточке +4°, пробка опять «ожила», потянулась вверх. Дальнейшее повышение температуры воды заставило пробку еще раз опуститься. Она всплывает только в самой «тяжелой» воде, имеющей температуру +4°.

Как вырастить ледяные узоры?

В сильный мороз выдуйте на улице мыльный пузырь (мыльный раствор приготовьте заранее из воды, обычного хозяйственного мыла и нескольких капель глицерина). На ваших глазах тонкая пленка воды начнет покрываться ледяными иголочками, из которых вырастут чудесные звездочки. Длину трубок надо подобрать так, чтобы звуки, производимые ими, составили полную октаву. Самая длинная трубка даст самое низкое по тону звучание.

«Твое свободное время», В.Н.Болховитинов, Б.И.Колтовой