История свечи - Майкл Фарадей

Для большей ясности и убедительности я придумал небольшой прибор, который мы сейчас перед вами смонтируем. Вот доска с вырезанным желобком, который можно накрыть планочкой; концы желобка выходят на поверхность, и продолжениями их служат широкие стеклянные трубки; воздух свободно проходит сквозь весь прибор. В одну из трубок я ставлю зажженную свечу. Вы видите, что она продолжает прекрасно гореть. При этом воздух, питающий пламя кислородом, спускается в трубку на одном конце прибора, проходит вдоль по горизонтальному желобку и поднимается к той трубке, где помещена свечка. Если я закрою входное отверстие, прекратится доступ воздуха, а с ним и горение, - как видите, свечка гаснет.

Помните, в одном из предыдущих опытов я вам показывал, что происходит, когда воздух от горящей свечи идет к другому огоньку. Если бы посредством сложного устройства я провел сюда, во входную трубку, воздух, поднимающийся от другой горящей свечи, то основная наша свеча погасла бы. Но что вы скажете, если я вам предскажу, что не только другая свеча, но и мое дыхание потушит эту нашу свечу?

Задувать свечку я не собираюсь - я имею в виду не дуновение, а именно дыхание. Я хочу сказать: природа выдыхаемого мною воздуха такова, что свеча в нем гореть не может. Я сейчас приложу губы к отверстию входной (т. е. левой) трубки и очень осторожно, отнюдь не дуя на пламя, выдохну воздух, т. е. не дам войти в трубку никакому воздуху, кроме того, который выходит у меня изо рта... Вы видите, каков разультат. Я свечу не задувал, а просто впустил в трубку выдыхаемый мною воздух. В результате пламя погасло из-за недостатка кислорода, а не по какой-либо иной причине.

Нечто, а именно мой дыхательный аппарат, забрал из воздуха кислород, и его не хватило на то, чтобы поддерживать горение свечи. При этом, по-моему, очень интересно наблюдать, сколько времени пройдет, прежде чем достигнет свечи испорченный воздух, выдыхаемый мною в эту трубку. Вначале свеча продолжает гореть, но как только испорченный воздух доходит до пламени, она гаснет.

Следующий опыт, который я вам покажу, - это весьма важный шаг в нашем рассуждении. Вот в этой банке, не имеющей дна, содержится чистый воздух, как вы можете заключить из того, что в нем может гореть свеча или газовый рожок. Теперь я этот воздух временно изолирую: банку я ставлю в воду, а горлышко плотно затыкаю пробкой, сквозь которую проходит трубочка. Таким образом, вы видите, я смогу, взяв в рот трубочку, вдохнуть этот воздух, т. е. вобрать его в свои легкие, а затем вновь выдохнуть его в эту банку; тогда мы сможем его исследовать и выяснить, каков получился результат.

Вот, следите, - я сперва вобрал в себя воздух, а затем его выдохнул; это видно было из того, что уровень воды сперва поднялся, а затем опустился до прежней высоты. Теперь, введя в банку горящую лучинку, мы сможем судить, в каком состоянии находится там воздух, по тому, что огонек погаснет. Как видите, уже одного вдоха и выдоха оказалось достаточно, чтобы сделать этот воздух совершенно непригодным для горения, так что мне нет смысла вдыхать его вторично.

Теперь вам будет понятна одна из причин, почему устройство жилищ бедноты является антисанитарным: там нет надлежащего проветривания, и люди дышат все одним и тем же спертым воздухом. Вы видите, как портится воздух, если дохнуть только раз, и потому вам нетрудно будет понять. насколько важен для нас свежий воздух.

Чтобы немного продолжить эту нить рассуждения, посмотрим, что будет происходить с известковой водой. В эту колбу налито немного известковой воды; сквозь пробку колбы проходят две трубки; через них воздух внутри колбы сообщается с внешним. Таким образом, мы можем узнать, какое действие оказывает на известковую воду воздух чистый и воздух, испорченный дыханием. Взяв в рот трубку А, я могу втягивать в себя чистый комнатный воздух, питающий мои легкие, и заставлять его по пути проходить через известковую воду. Взяв в рот трубку В, доходящую почти до дна колбы, я могу, выдыхая воздух нз легких, заставлять его по пути проявить свое действие на известковую воду. Обратите внимание, что как бы долго я ни засасывал наружный воздух в известковую воду, а сквозь нее и в мои легкие, это не будет иметь ни малейшего действия на известковую воду - она не побелеет. Однако же, если я несколько раз подряд пропущу сквозь известковую воду тот воздух, который выходит из моих легких, вы увидите, какой молочно-белой становится эта вода, как на нее подействовал выдыхаемый мною воздух. И теперь вы догадываетесь, что именно углекислый газ, который вы здесь наблюдаете в соприкосновении с известковой водой, и является причиной порчи воздуха при дыхании.

Возьмем две склянки; у каждой из них по два горлышка, одно из которых соединяет ее с другой склянкой посредством особой изогнутой трубки, а другое - с наружным воздухом. Из этих склянок с трубками собран прибор, который при всей своей простоте позволяет сделать изящный и убедительный опыт; этот прибор заставит воздух двигаться только в одном направлении, а не обратно, когда я буду дышать через среднюю отводную трубку.

В первой банке налита простая вода, во второй - известковая. Входя в первую склянку, воздух будет проходить ко мне в рот и легкие, давая мне возможность дышать, а на обратном пути из моих легких и рта сможет проходить только через вторую склянку с известковой водой. Как видите, комнатный воздух не изменил известковую воду; во второй склянке в известковую воду поступал только выдохнутый мною воздух, - и какова разница!

Продолжим наше рассуждение. Что это за процесс, который происходит внутри нас денно и нощно, независимо от нашей воли, и без которого мы не можем обойтись? Ведь если мы задержим дыхание (ненадолго это можно сделать), то мы сами себя погубим. Когда мы спим, органы дыхания и связанные с ними другие органы продолжают действовать, - вот до чего необходим нам этот процесс дыхания, это соприкосновение воздуха с нашими легкими!

Расскажу вам совсем коротко, в чем заключается этот процесс. Мы принимаем пищу; она проходит через находящуюся внутри нас сложную систему органов и сосудов в различные части организма. В таком видоизмененном состоянии часть пищи по особой системе сосудов проходит через наши легкие, где другая, дыхательная, система втягивает и выпускает вдыхаемый и выдыхаемый нами воздух; таким образом, сближаются воздух и пища, разделенные лишь тончайшей перегородкой, благодаря чему воздух получает возможность в процессе дыхания действовать на кровь, и возникает в точности то же самое вещество, с которым мы встречались при горении свечи.

Свеча, как мы убедились, соединяется с некоторой частью воздуха, образуя углекислый газ, и при этом выделяется тепло; подобным же образом происходит и в легких этот своеобразный процесс превращения. Воздух, поступая в легкие, соединяется с углеродом (не со свободным углеродом, а, как и в свече, с углеродом, готовым к использованию в надлежащий момент); образуется углекислый газ, который выдыхается в атмосферу. Так мы приходим к любопытному выводу, что пища играет роль топлива. Возьмем, например, этот кусок сахара. Он, как и свеча, представляет собой соединение углерода, водорода и кислорода; однако эти элементы содержатся в сахаре в ином массовом соотношении, а именно:

Вам нетрудно будет запомнить интереснейшее обстоятельство: кислород и водород содержатся в сахаре как раз в той же пропорции, что и в воде; поэтому можно сказать, что сахар состоит из 72 частей по массе углерода и 99 частей воды.

Именно углерод, содержащийся в сахаре, и соединяется с кислородом воздуха, поступающим в легкие, и тем самым создает сходство нашего организма со свечой. При этой реакции выделяется тепло, а также происходят и другие процессы, в результате которых поддерживается жизнедеятельность организма.

Чтобы ярко и наглядно доказать вам, что в сахаре действительно есть углерод, я возьму кусок сахара или, для ускорения опыта, сироп, в котором сахара приблизительно втрое больше, чем воды. Если накапать туда крепкой серной кислоты, она поглотит всю воду и оставит вместо сиропа углерод в виде черной массы. (Лектор смешивает сироп с крепкой серной кислотой.) Видите, как выделяется углерод! Скоро у нас окажется твердая масса угля, целиком получившаяся из сахара.

Сахар, как вы знаете, - это пища, а тут вдруг у нас получился твердый кусок угля - там, где вы его никак не могли бы ожидать.

Еще более поразительный результат вы увидите, когда я применю к полученному из сахара углероду окислитель, и притом более быстрого действия, чем атмосферный воздух. Мы, таким образом, окислим это топливо путем процесса, отличающегося от дыхания только по форме, а не по существу. Дыхание - это сгорание углерода при соприкосновении с тем кислородом, который подведен к нему организмом. Я действую окислителем, и вы увидите, что происходит сгорание. Это в точности то же самое, что получается в моих легких, но только присоединение кислорода, берущегося из другого источника, т. е. из атмосферы, происходит здесь гораздо быстрее.