Vánoční oxid uhličitý
16. 12. 2009
O skleníkovém efektu již určitě všichni slyšeli, ale už jste ho někdy viděli? Michael se jej pokusí zobrazit a k tomu použije oxid uhličitý a infračervenou kameru. Nakonec ještě předvede, jak si vyrobit vlastní hasicí přístroj na záchranu vánočního stromečku.
Michael: Kdybych měl popsat chemii naší planety jedinou rovnicí, omezit celou chemii Země jen do jedné rovnice, pak touto rovnicí by bylo:
6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2
Michael: Právě tato reakce vládne chemii na naší planetě. Život odebírá oxid uhličitý ze vzduchu a vodu z půdy a mění je na takovéto látky – tento strom. Uhlovodíky a cukry. A přitom vypouští kyslík.
Michael: This reaction is however reversible. So we can take the product hydrocarbon materials and combine it with oxygen from the air to reform carbon dioxide and water.
Tato reakce je však vratná. Můžeme tedy uhlovodíkové látky slučovat s kyslíkem ze vzduchu a vznikne znovu oxid uhličitý a voda.
Filip:Aby šla reakce tímto směrem, je zapotřebí energie v podobě slunečního záření. Aby reakce proběhla opačným směrem, uvolní se energie v podobě světla a tepla.
Michael: Our planet exists in a delicate balance between the two sides of this equation. On the one side our trees and plants that consume carbon dioxide and make carbohydrates.
Naše planeta se nachází v křehké rovnováze mezi dvěma stranami této rovnice. Na jedné straně jsou to naše stromy a rostliny, které spotřebovávají CO2 a vytvářejí sacharidy.
Filip: Na druhé straně živočichové, včetně Michaela a člověka, spotřebovávají uhlovodíky a sacharidy a vzniká oxid uhličitý.
Tereza: Pokud jsou všechna množství v rovnováze, pak máme udržitelné životní prostředí. Když však tuto rovnováhu narušíme, například vypouštěním příliš mnoho oxidu uhličitého do ovzduší, projeví se to změnami v životním prostředí.
Filip: Švédský vědec Svante Arrhenius si jako první uvědomil následky zvyšujícího se množství oxidu uhličitého v atmosféře.
Michael: He found that CO2 was particularly good at absorbing heat that is Infra-Red radiation coming from our planet, and trapping that heat in the atmosphere.
Zjistil, že oxid uhličitý velmi dobře pohlcuje teplo, což je infračervené záření, přicházející z naší planety, a zadrží jej v atmosféře.
Filip: Nazval ho skleníkovým efektem. Určitě jste už o něm mnohokrát slyšeli.
Michael: Ale viděli jste ho už někdy?
Filip: My vám teď skleníkový efekt ukážeme.
Michael: Toto je infračervená kamera, která „vidí“ a zaznamenává infračervené záření …
Filip: … které naše oči nevidí.
Michael: Tady mám svíčku, která při hoření uvolňuje viditelné světlo a infračervené záření. Viditelné světlo vidíme jako plamen a infračervené záření cítíme jako teplo.
Filip: V naší infrakameře je ale infračervené záření jasně vidět.
Michael: Infračervené záření z plamene se nerušeně šíří vzduchem, který se skládá z dusíku a kyslíku, až ke kameře.
Filip: A teď pozor! Mezi kameru a plamen svíčky umístíme jednoduchý plastový válec, který jsme s Michaelem vytvořili. Pozor! Všimněte si tohoto malého otvoru nahoře. A teď: co se stane, když vzduch, který je samozřejmě uvnitř tohoto válce, nahradíme oxidem uhličitým?
Tereza: Oxid uhličitý v pevném stavu …
Filip: … známý suchý led …
Tereza: … ponoříme do horké vody. Suchý led se okamžitě mění na plyn, který je ovšem těžší než vzduch.
Michael: Watch carefully the flame on the monitor. As I add the carbon dioxide gas, the space between the camera and the flame begins to fill up with the carbon dioxide gas.
Pozorně sledujte plamen na monitoru. Jak přidávám CO2, prostor mezi kamerou a plamenem se začíná plnit oxidem uhličitým.
Tereza: A infračervený obraz plamene na monitoru začíná pozvolna mizet.
Filip: Náš válec má přece jen dost velký objem, a tak do něj musíme doslova vlít dost velké množství plynného oxidu uhličitého, než jej zcela zaplníme.
Filip: Teplo již od svíčky ke kameře nedoputuje. Pohltí ho oxid uhličitý.
Tereza: Z původního velkého plamene zbyl na monitoru už jen žhavý knot.
Michael: Zmizel.
Tereza: Michael teď plnicím otvorem začíná do válce foukat.
Filip: Ředí tak oxid uhličitý uvnitř.
Tereza: Řidší CO2 pohlcuje o poznání méně infračerveného záření ze svíčky, a tak obraz plamene se opět zvýraznil.
Michael: Je to zpátky.
Tereza: Úplně stejně funguje oxid uhličitý i v naší atmosféře. Pohlcuje teplo a brání mu, aby uniklo do vesmíru.
Michael: Pohlcování tepla není jedinou vlastností oxidu uhličitého. Může se použít také k hašení.
Filip: Suchý led, aneb pevný CO2. Bez kyslíku, který živí tento oheň, se Michaelova pochodeň v tomto kbelíku uhasí.
Michael: Andit’s exactly this property that makes most fire-extinguishers based on carbon dioxide.
A právě díky této vlastnosti je většina hasicích přístrojů založena na oxidu uhličitém.
Filip: Abyste si vyrobili svůj vlastní vánoční hasicí přístroj na bázi CO2, můžete využít jednoduchou kuchyňskou chemii.
Michael: Ano. Potřebujete jednu prázdnou láhev z vína – třeba tatínek vám to vypije,…
Filip: … náš dobře známý kypřicí prášek,…
Michael: … trošku octa,…
Filip: … balónek a brčko.
Michael: Into the empty bottle we’re going to put in our baking powder, Filip.
Do prázdné láhve dáme kypřicí prášek.
Filip: A nemusíme šetřit.
Michael: With the baking powder inside we’re going to pour in our vinegar. And quickly over the neck of the bottle place the balloon. Inside the bottle a chemical reaction is occurring. The vinegar, which is weak acid, is reacting with the baking powder to form the carbon dioxide gas, which we’re collecting in this balloon here. Carefully take the balloon off, Filip.
Dovnitř k prášku nalijeme ocet. A přes hrdlo láhve rychle přetáhneme balónek. Uvnitř láhve probíhá chemická reakce. Ocet, což je slabá kyselina, reaguje s kypřicím práškem a vzniká oxid uhličitý, který zachycujeme v tomto balónku. Opatrně ten balónek odeber, Filipe.
Filip: No, radši ty, Michaele. Pozor. A zastrčíme brčko.
Michael: Máš to?
Filip: Ano, držím.
Michael: I’ve got one here, I’d made earlier. I’m ready. We’ve got our carbon dioxide fire hydrant. Let’s try out.
Já jsem si už udělal jeden dřív. Připraven. Máme náš požární hydrant. Tak ho vyzkoušíme!
Filip: Tak šťastné a veselé vánoce.
Michael: A uvidíme se zase v novém roce při dalších vědeckých dobrodružstvích.
Filip: A pozor – jako jedni z prvních už v HD! Tedy ve vysokém rozlišení. Na zdraví!
Michael: Merry Christmas!
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough