В сети можно найти немало разработок самодельных химических грелок для рыболовов и туристов. Работа грелки основана на химической реакции с участием воды, соли, алюминия и медного купороса. Грелка используется для отогревания окоченевших пальцев рук на рыбалке. Можно с помощью нее разогреть остывшую пищу.
Надо признать, что реактивы не из дешевых сейчас, возможно проще и выгодней взять каталитическую грелку, одной заправки хватает на 6-8 часов работы, после 200-300 применений просто меняется платиновый элемент. Но, как утверждает автор разработки, которую мы рассматриваем, у китайской каталитической грелки есть свои минусы. Если попадется хилый китай, то катализатора хватит на неделю. К тому же, такая грелка чувствительна к температуре. В наружном кармане корпус остывает, топливо перестает испарятся и грелка без топлива перестает выдавать тепло. Капризная она в этом плане. Даже чехол не спасает. А уж если ее замерзшими руками взять, то совсем быстро остынет.

Автор видеурока сначала демонстрирует механизм работы химической грелки. Для этого он взял медный купорос, купленный в магазине и измельчил его в кофемолке. Однако измельчать купорос ему пришлось только ради демонстрации работы устройства, так как крупные кристаллы при нагреве растрескиваются. Медный купорос прокаливался с целью повысить начальную температуру раствора, чтобы не ждать несколько лишних минут до начала реакции, но можно обойтись и без этого.

Какой алюминий использован в грелке? Пищевая фольга. Ширина 28 см, длина 20 см, толщина 14 мкм. Соотношение медного купороса и кухонной соли 2:1. В пробку вклеен бамбуковый шампур на термоклей.

В эксперименте очень холодная вода. Смесь нагревается до комнатной температуры за счет растворения безводного медного купороса. Взбалтываем бутылочку со смесью для ускорения химической реакции. Фольга на шампуре будет равномерно нагревать жидкость в бутылке. В ходе реакции будет выделяться водород и тепло, которое ускорит реакцию. Давление в бутылке нужно контролировать и постоянно стравливать водород. Алюминий растворяется а из раствора выделяется медь. Если в течение минуты газ не выделяется, значит реакция закончилась. В принципе воду можно даже вскипятить, но такого нагрева не выдержит бутылка.

А теперь о том, как не надо делать химическую грелку.

Желая свести время реакции к минимуму, автор видео решил увеличить площадь контакта алюминия. С этой целью он измельчил алюминиевые пластинки. Далее, как обычно заложил в бутылку в нужной пропорции соль и медный купорос. Залил водой. Размешал. Закинул алюминиевую болванку и закрутил крышку. Приоткрыв крышку, чтобы стравить водород, он получил заряд с грязной горячей жидкостью на себя.

Посмотрите на видео эксперимент, показывающий химическую реакцию, лежащую в основе грелки и как ее сделать своими руками. Ну, а если вы хотите увидеть сразу, “во что вылилось” нарушение технологии, то есть об опасностях химических грелок, то с момента 3:41.

Особенности предлагаемой автором грелки из медного купороса.

Подобный рецепт кочует по сети не один десяток лет, но в нем все сводится к смешиванию солей, добавлению опилок, алюминия и воды. И при этом не
ясно как регулировать скорость реакции, температуру грелки и как отводить выделяющиеся газы. Автор выбрал простой путь. Короткая, но активная химическая реакция дает тепло, которое удерживает смесь солей. Это позволяет экономить реактивы и удерживать температуру в комфортном диапазоне.
По мере остывания грелки можно добавлять новые порции алюминия.

Скорость химической реакции зависит от концентрации, температуры и площади поверхности реагирующих веществ. Поэтому алюминий в виде фольги, а не проволоки, труб, уголков и прочего. Т.к. концентрация солей в процессе реакции падает, то солей должно быть с избытком. Растворимость медного купороса в 100 граммах воды при 25 градусах Цельсия 23 грамма. Больше 4-х кратного количества брать не советую т.к. в процессе реакции выделяется медь в виде тончайшего порошка, которая сгущает раствор солей и препятствует циркуляции раствора. Медный купорос прокаливался с целью повысить начальную температуру раствора, чтобы не ждать несколько лишних минут до начала реакции, но можно обойтись и без этого.

Деревянный шампур призван утопить сверток фольги и изолировать его от стенок бутылки. В противном случае фольга покрывается множеством пузырьков и всплывает. При этом все тепло выделяется в верхней части бутылки, что приводит к сильному разогреву и деформации стенок. В случае с шампуром, пузырьки газа заставляют жидкость циркулировать, поэтому постоянно встряхивать бутылку и выпускать газ не обязательно. Достаточно просто не закручивая пробку, дать бутылке пару минут постоять. По этому же принципу работают армейские
беспламенные нагреватели пищи.

Другая – безопасная грелка, очень интересного принципа работы в другой .

• Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
• Проводите эксперимент на подносе.

Общие правила безопасности

• Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
• Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
• Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 12 лет.
• Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
• Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
• Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
• Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.

Информация о первой помощи

• В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае проглатывания промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
• В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
• В случае травм всегда обращайтесь к врачу.

• Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
• Данный набор опытов предназначен только для детей 12 лет и старше.
• Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
• Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Другие эксперименты

Утилизация

Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором.

Подробности Просмотров: 3341

Изготовление химической грелки

В зимнем походе или путешествии по северным районам так приятно согреться от постороннего источника тепла. Но костер можно развести только на привале или во время длительной стоянки, а что же делать в движении? Тут может помочь химическая грелка , которая является необходимым атрибутом в наборах для выживания .

Конечно, ее можно приобрести в специализированных магазинах, но это будет стоить не так дешево, как хотелось бы, поэтому лучше остановиться на самодельном устройстве. В зависимости от того, как вы хотите ее применять: для согревания рук, тела под одеждой или как грелку в спальник, выбирается и емкость, в которой будет протекать химическая реакция.

Существует несколько способов изготовления химической грелки, но мы остановимся на трех, наиболее распространенных. Для начала определимся с ингредиентами, которые я изобразил на рисунке.

Способ 1 (более старый)

Для первого способа вам понадобятся: 20 г обыкновенной соли (NaCl), 40 г медного купороса (CuCl), кусок алюминиевой проволоки и 30г древесных опилок. Купорос и соль желательно измельчить до размера кристаллов не более 1 мм (если они крупнее).

В смесь соли и медного купороса добавьте древесные опилки и тщательно перемешайте. Алюминиевую проволоку согнуть спиралью и вложить в баночку или бутылочку (желательно стеклянную). Сверху засыпать приготовленную смесь, чтобы уровень был на 1см ниже горлышка. Для приведения в рабочее состояние достаточно добавить в емкость 50 мл воды, которая запустит реакцию и поднимет температуру вашей грелки до 60°С через 3-4 минуты.

Чтобы понять принцип действия, я приведу формулу химической реакции:

CuSO 4 +2NaCl → Na 2 SO 4 +CuCl 2

Именно образование хлорной меди приводит к выделению части тепла, основное же тепло возникает при ее взаимодействии с алюминиевой проволокой:

2Al+3 CuCl 2 → 2AlCl 3 +3Cu

Древесные опилки не принимают участия в химической реакции. Впитывая воду, они являются своеобразным замедлителем реакции, что значительно продлевает время работы грелки. К тому же древесина обладает низкой телопроводностью, что позволяет ей накапливать тепло и отдавать его постепенно. В закрытой емкости тепло удерживается до 2 часов.

Для современных реалий, стеклянная тара - это что-то раритетное. Гораздо проще найти пластиковую емкость подходящей формы и объема. В таком случае побеспокойтесь о том, чтобы проволока не прикасалась к пластику, так как при нагревании он может покоробиться.

Способ 2

Такая конструкция химической грелки востребована у туристов, которые устраивают зимние ночевки в палатках. Они берут ее с собой в спальник и размещают за пазухой, чтобы согреться перед сном.

Чтобы ее сделать понадобится плотный непромокаемый пакет (опытные берут 2 - один в одном), в который засыпается смесь из 5 г порошка CuCl, 5 г алюминиевого порошка и 5 слоловых ложек древесных опилок. Достаточно добавить в такую смесь 40 мл воды, чтобы началась химическая реакция с выделением тепла.

Способ 3

Этот способ во многом напоминает первый. Только в данном случае мы не применяем опилки.

Вначале берем кусок алюминиевой фольги 20х30 см. Складываем его вдвое (10х30 см) и сворачиваем в трубочку вокруг деревянной шпажки для барбекю. После этого шпажку приклеиваем к крышке пластиковой бутылочки клеевым пистолетом. Так нагревающуюся фольга не будет касаться пластиковых стенок.

Берем пищевую соль и порошок медного купороса в соотношении 1:2 и засыпаем их в бутылку. Для начала реакции надо добавить в емкость воды. В процессе реакции будет выделяться тепло и водород, который придется стравливать время от времени. Алюминиевая фольга будет растворяться, поэтому бутылку надо периодически встряхивать. Об окончании реакции, а соответственно и прекращении тепловыделения, вы узнаете по прекращению выделения газа на фольге.

Как видите, приведенные мною способы имеют свои плюсы и минусы, так что выбирайте тот, который вам больше подходит для походов и местных условий выживания .

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

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

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

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

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

CuSO4+2NaCl &rt; Na2SO4+CuCl2

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

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

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

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

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

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

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

С холодом, при нахождении в условиях природы вдали от дома, можно и нужно бороться. Тем более, что сейчас в свободной продаже есть много современных и технологичных портативных устройств, индивидуальные грелки различных типов и видов, компактные обогреватели на газу и так далее, работа которых основана на различных физико-химических процессах.

По статистике, от 10 до 15% людей, погибших в условиях природы — стали жертвами . Даже самая теплая одежда, при отрицательных температурах воздуха, способна обеспечить поддержание положительного теплового баланса организма человека лишь очень ограниченное время. Рано или поздно теплопотери окажутся больше, чем теплопроизводство и начнется охлаждение организма. Длительное пребывание на холоде опасно. Оно парализует волю и притупляет инстинкт самосохранения. Это в конечном итоге может привести как минимум — к серьезным проблемам со здоровьем, или как максимум — к смерти.

Одноразовые химические грелки и термопакеты для обогрева в полевых условиях.

Самыми дешевыми и доступными средствами индивидуального обогрева являются различные одноразовые химические грелки (термопакеты) для рук и ног. Тепло в таких грелках как правило вырабатывается в результате химической реакции между содержимым самого пакета и кислородом. Такие грелки очень просты в эксплуатации, иногда для запуска процесса выделения тепла будет достаточно вынуть ее из упаковки. Рабочая температура, в зависимости от назначения одноразовой грелки — от плюс 40 до 60 градусов Цельсия. Время работы — от 4 часов и более.

Конструкция некоторых одноразовых химических грелок позволяет временно останавливать процесс выделения из нее тепла. Для этого бывает достаточно прекратить доступ кислорода к ее активному содержимому и реакция останавливается. Одноразовые химические грелки будут удобными автономными источниками тепла для рыбаков, туристов, охотников и военных. Их можно положить в обувь, в перчатку, во внутренние карманы одежды, обогреть технику (фото и видеокамеры) при работе на морозе и т.д.

Многоразовые солевые грелки для обогрева в полевых условиях.

Многоразовые солевые грелки представляет собой герметичную емкость из плотного материала, которая наполнена перенасыщенным солевым раствором. Принцип работы основан на эффекте выделения тепла при изменении фазового состояния материалов. Солевая грелка может иметь практически любую форму и размер. Так, например, солевая грелка для ног может иметь форму стельки.

Внутри грелки находится аппликатор (палочка или кружок), с помощью которого и происходит ее запуск. Рабочая температура солевых грелок от 50 градусов и выше. Время работы зависит от размеров самой грелки и температуры окружающего воздуха — от 2 часов и больше. После окончания цикла работы солевые грелки приводят в рабочее состояние помещая на некоторое время в кипящую воду, после чего она вновь готова к повторному использованию.

Многоразовые каталитические грелки для обогрева в полевых условиях.

Кроме одноразовых химических грелок существуют многоразовые карманные каталитические грелки. Принцип их действия основан на каталитическом беспламенном окислении паров спирта или бензина, который сопровождается выделением тепла. Катализатором в таких грелках служит платина. Яркий пример — классическая карманная каталитическая бензиновая грелка Zippo Hand Warmer. Более подробно о ней написано в на нашем сайте.

Профилактика переохлаждения в условиях холодной погоды.

В условиях холодной погоды надо стараться придерживаться следующих несложных правил.

1. Вырабатывать тепло.

Есть часто, но понемногу и высококалорийные продукты. Когда пища принимается часто и маленькими порциями, то это повышает общий уровень обмена веществ организма, так как на процесс пищеварения расходуется большее количество калорий. Это, в свою очередь, приводит к производству большего количества внутреннего тепла.

При необходимости.

— Делать согревающие физические упражнения.
— Развести огонь и использовать отражающие поверхности.
— По возможности всегда располагаться с южной стороны, чтобы получать солнечное тепло по максимуму.
— Пить теплые или горячие жидкости с растворенными в них сладостями или сахаром.

2. Уменьшать потери тепла.

— Носить соответствующие погоде одежду и обувь.
— Особенно утеплять голову и шею.
— Как только это возможно, сразу переодеваться из промокшей одежды в сухую.
— Найти или сделать защитное укрытие или убежище.
— Максимально изолировать тело от холодных поверхностей.
— Полностью отказаться от алкоголя.