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第五百九十四章 溫度和三態

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乙烯到底有多麽的重要,趙信當然是清楚,他是化工產業的基礎,沒有乙烯,後世無數的化工塑料科技樹,就無法構建。

能夠從完全沒有接觸過的有機物之中,找出一個還算是可行的實驗的方法,趙信也很高興,特別它的產物還是乙烯的時候。

想法很美好,可是現實很骨感,化學如果這麽容易,那就不會有眾多科學家投入,研究才最終的奠基。

趙信大學的專業不是化學,他甚至因為考古的關系,已經把化學丟在一邊,超過了9年的時間,能夠記憶那麽多的化學分子式和實驗,多虧了在中學時間,奠定的紮實根基,可是這些也就是學校裏面的基礎知識的,而不是一個理論,指望憑借著這個,就自動的把化學深入,按時不可能。

高分子化學,還有離子化學,這跟中學的傳統化學,這是兩個截然不同的領域,甚至中學化學的一些理論,到了更高的層面,那就是錯誤的。

此時此刻,趙信並沒有想太多,當負責實驗的人員,把濃硫酸和高純度的酒精,混合在一起的時候,沒什麽用處,混合之後,沒有什麽反應,也沒有生成物。

趙信親自參加了這個實驗,在卡牌系統的觀測之下,實際上,是有乙烯產生的,不過這個數量太過微小,幾乎可以忽略不計。

類似的反應,實際上,是在自然界廣泛存在的,氧氣跟鐵不反應,這是中學化學之中說的,可是鐵生銹,這就是鐵跟氧氣直接的反應,不過是這個反應非常的微小,必須在的長期的時間之中才能夠完成。

這個反應過程當然不會如同生銹那麽的久,要積年累月,可是眼下的這麽一個燒杯的物質,要完全反應結束,最少也需要好幾天,甚至是更長的時間,這樣緩慢的速度,並不是趙信願意看到。

就如同潮濕的環境和水,可以加快鐵生銹的過程,這是一種催化劑,或者是環境因素,趙信所要尋找的,是一種可以大量生產化合反應,或者是為這個反應提供催化劑,合適的環境之類,而不是現在,這樣離子狀態,甚至是產出微小的反應。

可惜,他不知道,整個實驗到底要怎麽做,是加入催化劑,還是別的,在仔細考慮了之後,決定加熱。

在化學反應之中,加熱是很常見的一種方式,甚至到了後世的化工生產,高溫高壓,也是常用的反應過程。

高溫可以提高物質的活性,讓他們更加具備氧化性能,很多的物質,在常溫之下,很難被氧化,可是一旦加熱,就可以,這就是熱帶給了物質比較強的氧化作用,而最極端的,就是燃燒。

一場大火,可能在最初的時候,只是煙頭點燃了紙屑,可是當紙屑引燃其他的東西,特別是一些化學物品被點燃了之後,爆發出來的溫度,幾乎可以燒滅一切,一些大火之後的場景,整個樓房,無論是玻璃,鋼筋,還是其他的東西,甚至連磚頭,都被燒掉,剩下的只是一片殘磚片瓦。

趙信記得,在加熱的時候,乙醇和濃硫酸的活性也會增加,比如說,濃硫酸跟鐵的反應,本身是一種鈍化的反應過程,可是一旦鐵是鐵粉,加熱和攪拌的前提下,是可以反應。

溫度,是一個重要的指標,定海軍目前,已經擁有了比較精確的測量溫度的設備,溫度計。

在有了玻璃之後,溫度計的制造,已經不存在問題了,無論是酒精溫度計,還是水銀溫度計,都不存在問題,趙信在選擇了之候,做出了水銀溫度計。

玻璃跟水銀的結合,確定了0度和100度這個很明顯溫度,就可以對溫度進行劃分了,然後制作出溫度計。

趙信沒有選擇卡式溫度,而是選擇攝氏溫度,因為攝氏溫度是人類生活最常用的這個區間。

攝氏溫度的確定,有兩個最基本的點,他主要是來衡量水的三態。

冰水混合物為零度,這個實際上,是水的凝固點,也就是說,低於零度,水就會結冰。

滾水則是100度,高於100度,水就會沸騰,就會從液態的水,變成水蒸氣。

這是自然界之中,就會出現的自然現象,可以通過測算得到,哪怕是沒有外力的幫助,最多一年的時間也可以完成,只要在冬季之中,在嚴冬之中,找到冰塊,然後跟水混合,達到冰水混合物的程度,就可以確定零度。

100度,就更加的簡單了,把一壺水燒開,在瘋狂沸騰的水之中,這就是100度的溫度,除非燒幹了,否則一直都是這個溫度。

趙信當然不會等一年的時間,或者是到冬天,硝酸的制作完成,還有大量的硝石,他們是一種天然的冷卻劑,在沒有壓縮機的時候,硝酸制冰成為了最簡單做冰的方法,在後世,六七十年代的時候,在沒有大量冰箱冰櫃的時候,硝酸制冰的冰棍工廠,在中國廣泛的存在。

只要硝酸制作出一些冰,然後在水中加冰,形成冰水混合物的狀態,就是零度。

只要有一個密閉的,均勻的玻璃管之中,把氣體抽掉,就形成了一個簡單溫度計,而在不同溫度之下,水銀會發生熱脹冷縮,熱脹冷縮的水銀,水形成不同的高度,零度是一個位置,100度是一個位置,然後進行等分,在等分之後,就是0度到100度的溫度計。

均勻的玻璃管,也不止是一個位置,按照這個刻度,進行更高溫度的刻畫的,這個是最簡單的物理特性。

趙信不知道,水銀溫度計的測量極限,但是預計,300度以內是可以的,無法作為冶煉用的溫度計,卻可以日常使用,類似簡單的加溫,也是可以的。

最終,定海軍的水銀溫度計,他的溫度範圍,被定為零下20度到的280度,差不多300度的空間,這些也是常用溫度的空間。

用濃硫酸做脫水,溫度當然不可能太高,趙信已經記不得硫酸的沸點是多少,但是280度最好不要超過。

實際上,趙信還不專業,後來通過研究知道,水銀極限溫度,是347度,這個也是濃硫酸氣化的臨界點。

在目前,簡單的加熱的,用水銀溫度計已經可以了,更高級別的溫度計,暫時沒有做出來,實際上,最需要高級溫度計的,是煉鋼廠,溫度對於煉鋼的影響非常大,有時候,一個合理穩定的溫度,可以讓鋼的質量提升好幾個檔次,目前,只能夠在熟練的技術工人的幫助下,用目測的方法。

溫度計是實驗室常備的東西,哪怕這一次,動用的有些多,也找到了40多個,然後就是接下來的實驗。

不同的溫度計,插入到瓶子之中,然後開始加溫的過程的,溫度在緩慢的提升,不同試劑瓶,混合的酒精和濃硫酸的比例是不同的,可以從中間,找到比較合適的配比,然後,就是加熱的溫度。

化學反應就是這樣,失之毫厘謬以千裏,往往一丁點的不同,最終的反應結果,就是另外的一個程度了。

這個時候,其他人是沒有辦法,因為對於乙烯,整個定海軍的研究,並不深入,偶爾趙信通過卡牌系統,制造出來的乙烯,也用於基礎性能的測試,他們沒有一個測量產出的方法,畢竟乙烯是氣體,還是他們不熟悉的氣體。

趙信可以,卡牌系統的出色的性能,可以讓他一個人在實驗室之中,就把握到的眾多反應的效果,他把人都給趕出去,自己一個人在這裏,他一個人可以盯住最少40個實驗,直覺告訴他,他的思路是正確的,今天就可以出結果了。

空蕩蕩的實驗室之中,一個個密封的玻璃瓶,在酒精燈的加熱之下,酒精跟濃硫酸的混合物開始逐步的加熱,看起來沒有太多的變化,可是在溫度計上面,卻是不同的溫度指示。

加熱這種方法,是正確的,在加熱之下,無論是濃硫酸,還是酒精,他們的活性都顯著的增加,乙烯的產量開始增加,不過這個增加的速度並不快。

趙信很清楚,他不能著急,化學反應就是這樣,在很多時候,並不是一個遞增的關系。

沒錯化學反應就是這樣的,在多數時候,會相對比較平靜,一旦達到了某個數值,進入到某種反應的活躍區域,就會加快反應,趙信加熱的過程之中,就是找到這個活躍的區間。

或許找不到,或許不是加熱,在沒有別的催化劑的前提下,趙信只能夠選擇這個最簡單的方法。

不過很幸運的是,這個方法並沒有錯,因為伴隨著溫度上升到100度,效率大大的增加了的,乙烯產生的絕對速度,雖然還是比較的微小,可是相對於最初來說,已經增加了好幾倍。

這代表著,方向的正確,趙信此時,不用做任何事情,只用等待的,果然,當溫度達到165度以上的時候,乙烯開始大規模的產生,並且短時間,增加到了一個的較高的程度,而當這個溫度達到170度,達到了峰值。

趙信明白了,這個反應要求的溫度,就是170度,這是一個最完美溫度,他開始控制溫度,讓溫度在之間,緩慢的變動,乙烯可以大量的產生了。

實驗成功了,這是一個很簡單的實驗,實驗的原料和實驗的產品同樣都是有機物,主要借助著濃硫酸天然的脫水作用,生成的同樣是有機物。

這種合成,不能夠稱之為真正的合成,有機物的合成,是從無機物到有機物,而這個,只是一個正常的反應。

不過,對於定海軍來說,意義巨大,酒精,那是一種飲料,也可以用做常用的原料,只不過趙信沒有他的運用方法,而制作乙烯,將會成為第一個。

趙信在完成了這個實驗之後,把原料的比例和濃度,還有這個溫度指標都提交給了實驗室的人員,這是一個非常不錯的實驗,簡單並且生產量大,如果不追求大規模的生產,僅僅依靠著這個,就可以讓定海軍擁有最基礎的化工原料。

接下來,就是更大範圍的實驗,定海軍用有這個實驗的原料,同樣的,有溫度控制的方法,放大的實驗,會讓整個原料的數量,從一個小小的燒杯,增加到一個30升左右的容器,然後加熱的東西,會變成爐子。

這個實驗,不存在變色,或者其他不溶於水的反應物,他只是有最終的氣體的產生,不必追求透明,可以用不透明的容器,只要收集氣體就好了。

這個氣體收集的過程,並不好過,趙信準備了一些氣體鋼瓶,定海軍出色的鋼鐵合金,讓一些高壓鋼瓶生產出來比較的容易,在常溫之下,當不停的給鋼瓶加壓,向裏面灌輸乙烯,卻沒辦法變成液體。

趙信就明白了,乙烯的臨界壓力比較的高,高在,還有溫度這一項,在有了硝酸和硝石之後,冷藏成為了可能,在夏天也能夠大規模的制作冰雪,可以保持較低的溫度。

乙烯的臨界溫度並不低,在降低到一定的溫度之後,它就液化了,可以保存在鋼瓶之中。

這個簡單的實驗,整個實驗的過程很簡單,沒有什麽催化劑,也沒有什麽覆雜的溫度壓強,只是一個加熱,把混合溶液,加熱到170度左右,就可以大量持續的產生乙烯,只不過要裝這些東西很覆雜。

加壓的方法,超過了鋼瓶的最大承受能力,再加上定海軍也沒有足夠的能力,給與足夠的壓力,那麽選擇低溫是唯一的選擇。

在沒有科學的測量儀器,對於有機物之間的知識又是一知半解的前提下,氣體狀態的乙烯,很容易揮發,稍稍不慎,本來精準的實驗,就變的不可控。

在完成了液化的實驗,並且裝出來100個鋼瓶的乙烯之後,趙信果斷停下了在這個實驗之中繼續的關註。

趙信當然不可能奢望,連普通的蒸汽機都沒有定海軍,能夠的直接跨越無機物的時代,進入到有機物的時代,無論是鋁合金,還是有機物,都是一個必要的積累,能夠獲得收益,就獲得,不能,也無所謂。

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