Карбидная лампа

Карбидная лампа или ацетиленовая газовая лампа — это простая лампа, которая производит и сжигает ацетилен (C ₂ H ₂ ), который образуется в результате реакции карбида кальция (CaC ₂ ) с водой (H ₂ O). ^[1]

Ацетиленовые газовые лампы использовались для освещения зданий, в качестве маяков , фар автомобилей и велосипедов. Переносные ацетиленовые газовые лампы, которые носили на шляпе или носили в руках, широко использовались в горнодобывающей промышленности в начале двадцатого века. Их до сих пор нанимают спелеологи , охотники и катафилы .

История

В 1892 году Томас Уилсон открыл экономически эффективный процесс создания карбида кальция в электродуговой печи из смеси извести и кокса. Дуговая печь обеспечивает высокую температуру, необходимую для запуска реакции. ^[2] Производство карбида кальция было важной частью промышленной революции в химии и стало возможным в Соединенных Штатах в результате огромного количества недорогой гидроэлектроэнергии, произведенной на Ниагарском водопаде до начала двадцатого века. ^[3] В 1895 году Уилсон продал свой патент компании Union Carbide . Бытовое освещение с использованием ацетиленового газа было введено примерно в 1894 году, а велосипедные лампы — с 1896 года. Во Франции Гюстав Труве , парижский инженер-электрик, также производил бытовые ацетиленовые лампы и газометры .

Первая карбидная велосипедная лампа, разработанная в США, была запатентована в Нью-Йорке 28 августа 1900 года Фредериком Болдуином. ^[4] Еще одна ранняя конструкция лампы показана в патенте Дулута , штат Миннесота, от 21 октября 1902 года. ^[5] В начале 1900-х годов Густав Дален изобрел светильник Дален . Это объединило два предыдущих изобретения Далена, а именно субстрат Агамассан и солнечный клапан . Изобретения и усовершенствования карбидных ламп продолжались десятилетиями. ^[6]

После того, как открытое пламя карбидной лампы стало причиной взрыва метана в угольных пластах штата Иллинойс, в результате которого погибли 54 шахтера, а в 1932 году произошла катастрофа на угольной шахте Мовеаква , ^[7] Использование карбидных ламп на угольных шахтах США сократилось. Их продолжали использовать на угольных шахтах других стран, в частности Советского Союза .

При зарождении кинотеатра в Икитосе карбидная лампа использовалась в качестве источника света для проецирования первого фильма в Casa de Fierro в 1900 году.

Механизм

В шахтной или спелеологической лампе карбид кальция помещен в нижнюю камеру — генератор. Затем верхний резервуар наполняется водой. Клапан с резьбой или другой механизм используется для контроля скорости, с которой вода может капать в камеру, содержащую карбид кальция. Контролируя скорость потока воды, можно контролировать производство газообразного ацетилена. Это, в свою очередь, контролирует скорость потока газа и размер пламени в горелке и, следовательно, количество производимого света.

Лампы этого типа обычно имеют отражатель позади пламени, который помогает проецировать свет вперед. Ацетиленовая газовая лампа дает яркий и широкий свет. Многие спелеологи предпочитают этот тип несфокусированного света, поскольку он улучшает периферийное зрение в полной темноте. Реакция карбида с водой является экзотермической и выделяет достаточное количество тепла независимо от пламени. В холодных пещерах пользователи карбидных ламп могут использовать это тепло, чтобы предотвратить переохлаждение. ^[8]

Ацетилен получается по реакции: ^[9]

CaC _{2( т )} + 2H ₂ O _{( л )} → C ₂ H ₂_{( г )} + Ca(OH) ₂_{( водн. )}

Ацетилен легко воспламеняется в атмосфере :

2 C ₂ H ₂ + 5O ₂ → 4CO ₂ + 2H ₂ O + Δ H = −1300 кДж/моль

Когда весь карбид лампы прореагировал, в карбидной камере содержится влажная паста гашеной извести ( Ca(OH) ₂ ), которую можно использовать для изготовления цемента . Он опорожняется в мешок для мусора, и камеру можно снова наполнить.

Использование

Системы освещения

Карбидное освещение использовалось в сельских и городских районах США, не обслуживавшихся электрификацией . Его использование началось вскоре после 1900 года и продолжалось после 1950 года. Гранулы карбида кальция помещали в контейнер снаружи дома, к контейнеру подавали воду и позволяли капать на гранулы, выделяя ацетилен. Этот газ был подведен к осветительным приборам внутри дома, где и сгорел, образовав очень яркое пламя. Карбидное освещение было недорогим, но было подвержено утечкам газа и взрывам.

В ранних моделях автомобилей, автомобилей, мотоциклов и велосипедов в качестве фар использовались карбидные лампы . Газ ацетилен, полученный из карбида, позволял ранним автомобилям безопасно ездить в ночное время. Толстые вогнутые зеркала в сочетании с увеличительными линзами излучали свет ацетиленового пламени. Лампы такого типа использовались до тех пор, пока не стали доступны надежные батареи и динамо-машины, а производители не перешли на электрическое освещение.

Ацетиленовые лампы применялись и на речных судах для ночной навигации. В Национальном музее Австралии есть лампа, изготовленная примерно в 1910 году и использовавшаяся на борту PS Enterprise , парохода восстановленного в рабочем состоянии, а также находящаяся в коллекции музея. ^[10]

Их также используют для ночной охоты .

Спелеология

Первые энтузиасты спелеологии , еще не имевшие преимущества легкого электрического освещения, ввели в свое хобби карбидные лампы. ^[11] Несмотря на то, что этот метод все чаще заменяется более современными вариантами, значительный процент спелеологов все еще использует этот метод. ^{[ нужна ссылка ]}

Многие спелеологи отдают предпочтение карбидным лампам из-за их долговечности и качества освещения. Когда-то их отдавали предпочтение из-за относительной освещенности на массу топлива по сравнению с устройствами с батарейным питанием. ^{[ нужна ссылка ]} До появления высокоинтенсивного светодиодного (LED) освещения с литий-ионными батареями карбид также имел два важных преимущества перед альтернативой шахтерским электрическим лампам. Шахтерские лампы были рассчитаны на срок службы в течение стандартной рабочей смены, в то время как основные исследования пещер могли длиться намного дольше, поэтому карбид можно было пополнять во время поездки. Экспедиции, включающие разбивку палаток на несколько дней в отдаленных регионах, могут не иметь доступа к электричеству для подзарядки. Лампы, используемые в таких обстоятельствах, будут состоять из закрепленного на поясе газогенератора, соединенного гибкой трубкой с гарнитурой. ^{[ нужна ссылка ]}

Реакция образования ацетилена является экзотермической , а это означает, что корпус реактора лампы становится довольно теплым на ощупь; это можно использовать для согрева рук. Тепло пламени также можно использовать для согрева тела, позволяя выхлопным газам течь под рубашку или пончо, снятое с тела, - метод, открытый почти сразу же холодными шахтерами и названный спелеологами «печью Палмера». ^{[ нужна ссылка ]}

Лампы иногда называют «вонючими» из-за их запаха. ^[12]

Уменьшение бликов

Небольшие карбидные лампы, называемые «карбидными свечами» или «курильщиками», используются для чернения прицелов винтовок с целью уменьшения бликов. Их иногда называют «курильщиками» из-за коптящего пламени, создаваемого ацетиленом. ^[13]

См. также

Dalén Light – ацетиленовый газовый маяк с автоматическим управлением.
Фонарик – портативный ручной электрический фонарь.
Аварийный свет – Тип лампы

Примечания

^ Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-049439-8 .
^ Морхед, Дж. Т. и де Шалмо, Г. (1896). «Производство карбида кальция» . Журнал Американского химического общества . 18 (4): 311–331. дои : 10.1021/ja02090a001 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Фриман, Гораций (1919). «Производство Цианамида» . «Химические новости» и «Журнал физической науки» . 117 : 232.
^ Патент США 656874.
^ Патент США 711871.
^ Например, 10 марта 1925 года Эндрю Прадер из Спокана, штат Вашингтон, получил патент США № 1 528 848.
^ Пятьдесят первый ежегодный отчет по угольной промышленности штата Иллинойс, 1932 год, Департамент горнодобывающей промышленности и полезных ископаемых. Компания Journal Printing Co.: Спрингфилд, Иллинойс, 1933 г.
^ Мэтьюз, CE (1996). Яркая реакция. Учитель естественных наук, 63(5), 30.
^ «Химическая характеристика карбида кальция и его реакция с водой» . МЭЛ Наука . Проверено 16 мая 2018 г.
^ «Предприятие по производству колесных пароходов, Национальный музей Австралии» . Архивировано из оригинала 23 сентября 2018 г. Проверено 30 января 2012 г.
^ Оборудование и культура спелеологии (из Те Ара: Энциклопедия Новой Зеландии )
^ «Сленг спелеолога» . www-sop.inria.fr .
^ Использование суперкурильщика . ray-vin.com . Проверено 11 октября 2015 г.

Ссылки

Клеммер, Грегг (1987). Карбидные лампы американских горняков: Путеводитель для коллекционеров по американскому карбидному шахтному освещению . Западноведческие публикации. ISBN 978-0870260643 .
Пос, Генри (1995). Книга «Пламенный свет горняков» . Издательство Пламя. ISBN 978-0964116504 .
Кард, Питер В. (октябрь 2004 г.). Раннее освещение автомобиля . Публикации Шира . ISBN 978-0-7478-0585-4 .
Торп, Дэйв (2005). Карбидный фонарь: последнее пламя в американских шахтах . Издательство Бергамот. ISBN 978-0976090526 .

Внешние ссылки

acэтилен.com Подробное руководство по уходу и обслуживанию ацетиленовых газовых ламп.
Руководство пользователя по твердосплавным цокольным лампам. Имеет много хороших фотографий и видео.
Карбидная лампа Демонстрационный эксперимент: Инструкция и видео
The Carbide Caver Веб-сайт, посвященный истории, реставрации и использованию карбидных ламп для спелеологии.

[handbook-1] Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-049439-8 .

[2] Морхед, Дж. Т. и де Шалмо, Г. (1896). «Производство карбида кальция» . Журнал Американского химического общества . 18 (4): 311–331. дои : 10.1021/ja02090a001 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[3] Фриман, Гораций (1919). «Производство Цианамида» . «Химические новости» и «Журнал физической науки» . 117 : 232.

[4] Патент США 656874.

[5] Патент США 711871.

[6] Например, 10 марта 1925 года Эндрю Прадер из Спокана, штат Вашингтон, получил патент США № 1 528 848.

[7] Пятьдесят первый ежегодный отчет по угольной промышленности штата Иллинойс, 1932 год, Департамент горнодобывающей промышленности и полезных ископаемых. Компания Journal Printing Co.: Спрингфилд, Иллинойс, 1933 г.

[8] Мэтьюз, CE (1996). Яркая реакция. Учитель естественных наук, 63(5), 30.

[9] «Химическая характеристика карбида кальция и его реакция с водой» . МЭЛ Наука . Проверено 16 мая 2018 г.

[10] «Предприятие по производству колесных пароходов, Национальный музей Австралии» . Архивировано из оригинала 23 сентября 2018 г. Проверено 30 января 2012 г.

[11] Оборудование и культура спелеологии (из Те Ара: Энциклопедия Новой Зеландии )

[12] «Сленг спелеолога» . www-sop.inria.fr .

[smoker-13] Использование суперкурильщика . ray-vin.com . Проверено 11 октября 2015 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]