Kísérletek hőérzékeny anyaggal

Gorjacskin »A fizikatanítás módszertana« c. könyve II. k. 273. oldalán említést tesz hőérzékeny festékanyagról s később le is ír ezzel bemutatható kísérleteket. A higanyjodid és ezüstjodidból álló kettős só (Ag₂HgJ₄ higanyezüstjodid) ugyanis azzal az érdekes tulajdonsággal rendelkezik, hogy 35-40 C°-os hőmérsékleten színét megváltoztatja: kanári-sárgából élénk piros színűvé válik. Ez a folyamat reverzibilis: lehűléskor az anyag visszanyeri eredeti színét. Ugyanilyen tulajdonságot mutat a rézjodid és higanyjodid kettős sója (Cu₂HgJ₄ rézhiganyjodid) is azzal a különbséggel, hogy meggypiros színét 70 C° hőmérsékleten változtatja meg mély rozsdabarna színűre.

A hőérzékeny anyag előállítása

Alacsonyabb hőmérsékleten bekövetkező színváltozása, gyorsabb (reverziója) és könnyebb előállítási módja miatt itt csak az ezüsthiganyjodid előállítását ismertetem, jóllehet hozzá drágább anyagok kellenek és így előállítása valamivel többe kerül.

Rosenberg szerint (Experimentierbuch für d. Unterricht in d. Naturlehre I, k. 195. old.) oldjunk 17 g ezüstnitrátot 150 cm³ desztillált vízben és 16,6 g káliumjodidot ugyancsak 150 cm³ desztillált vízben. A két oldatot összeöntve bőséges halványsárga csapadékot kapunk (ezüstjodid), melyet szűrőn át gondosan kimosunk, majd félretesszük és sötétben megszárítjuk. Ezután 13,6 g higanykloridot (szublimát, igen erős méreg !), oldjunk fel 400 cm³ desztillált vízben és 16,6 káliumjodidot 100 cm³ desztillált vízben. A szublimát oldásához a vizet langyosítani kell így is legalább pár óra időt vesz igénybe míg feloldódik. Ezen két utóbbi oldat összeöntésekor szép cinóberpiros csapadékot kapunk, melyet szintén dekantálunk szűrőn át és szárítunk. Az így készített és kiszáradt két csapadékot dörzscsészében porrá törjük, összekeverjük és kevés 96°-os tiszta alkohollal sűrű péppé dörzsöljük. Ennek a pépnek a színe eleinte pirosas, majd az alapos dörzsölés után kanárisárga színűvé válik. Közben az elpárolgott alkoholt pótolnunk kell, hogy a pép sűrű állapota fennmaradjon. (Vigyáznunk kell arra, hogy az alkohol ne legyen hígított!) Ha nem akar megsárgulni úgy kevés ezüstjodidot kell még pótolnunk. Mikor a pép szép erős kanári-sárga színűvé lett, a még benne lévő alkoholt állandó dörzsölés közben elpárologtatjuk és a kiszárított port üvegben elraktározhatjuk.

Ezt a hőérzékeny anyagot fémekre közvetlen ráfesteni nem ajánlatos, üvegre azonban lehet. Légcélszerűbb használati módja az, hogy az anyagot előbb papírra, vagy kartonra visszük fel. A papírt előbb alapoznunk kell oly módon, hogy egy ecset segítségével zapon-lakkal vonjuk be, esetleg sellakkal. A hőérzékeny anyagot keverjük 1:1 arányban vagy masztix és terpentin olaj keverékébe vagy a fényképészek által használt negatív lakkba vagy esetleg sellakk-oldatba. Legjobb az első megoldás, de ez egy-két napig szárad. Az így elkészített papírlap tárolható a szertárban, belőle tetszőleges alakú darabok vághatók le, illetőleg ragaszthatók fel a szükséges helyekre.

Bemutatható kísérletek

A hőérzékenyanyag szinte nélkülözhetetlen a hőelnyelés bemutatásánál. Készítünk rajzlapból kb. 15 cm átmérőjű korongot, amelynek egyik oldalára egy koromfekete gyűrűt festünk, a másik oldalát pedig teljesen bekenjük a hőérzékeny anyaggal. A sugárzó hő visszaverődését és így a kísérlet hatásosságát még jobban fokozhatjuk, hogyha a fekete körgyűrű mellett fehéren maradó részeket sztaniol papírral vonjuk be. A sugárzó hőt célszerűen előállíthatjuk egy villanyfőző lappal, amelyet Bunsen-állványba fogunk be oly módon, hogy lapjával az előadó-terem hallgatósága felé legyen. Eléje állítjuk az előbb leírt korongot sárga oldalával a hallgatóság felé és rövid időn belül a fekete korongnak megfelelően a sárgaszínű papíron vörös körgyűrű jelenik meg. A rajzlapkorongot görbülés ellen úgy védhetjük meg, hogy kemény papírból egy rámát készítünk, amelyen a korongnak megfelelő köralakot kivágjuk, esetleg nyéllel is ellátjuk. Az így elkészített eszköz pompásan működik és könnyen elő is állítható.

Célszerűen felhasználható a hőérzékeny anyag a víz rossz vezetőképességének kimutatására is. A tankönyvekben használatos kísérlet közismert: jeget viszünk be egy kémeső aljába és a kémcsövet közepe táján lángba tartjuk. A felső része hamarosan forrni kezd, míg a jég alul megmarad. Nehézséget okoz itt az, hogy 1. a jeget nehezékkel kell ellátnunk, hogy alul maradjon; 2. mikor a hőtan tárgyalás alá kerül, jeget nem lehet könnyen beszerezni (vidéken); 3. az osztályban nehezen látható a kémcső aljában meghúzódó jégdarabocska. A kísérlet új bemutatásának egyszerű módja, hogy a hőérzékeny anyaggal befestett vékony papírlapból olyan hurkát készítünk, amely egy kémcsőre ráhúzható. A vízzel telt kémcsövet középen lángba tartva és forralva, ráhúzzuk a hőérzékeny papírhengert, amely a melegítés helyétől kezdve fölfelé piros lesz, lefelé sárga marad.

Ugyancsak jól használható a hővezetés kimutatására is a hőérzékeny papír. Az eddig közismert készülék (Ingenhous) dugói idővel megkeményednek, a sörétszemek felerősítése parafinnal elég hosszadalmas, leesése pedig nem jól látható. Még aránylag jobban észlelhető a parafin olvadása, mint a sörétszemek leesése. Hőérzékeny papírral a következő módon demonstrálhatunk: készítünk vagy készíttetünk egy 1 literes, felül nyitott bádog-hengert, melynek összeerősítése az ábrán látható módon történik. A henger két összeérő lapja közé nittelünk egy befelé nyúló vörös rézlemezt (hővezető) és különböző hővezető képességű fémcsíkokat. Ez utóbbiak egyik oldalára ráragasztjuk a hőérzékeny papírt. 1 liter forrásban lévő víz beleöntése után szemmel láthatóan terjed tovább a pirosodás a sárga papíron mindaddig, amíg a környezettel az egyensúly be nem áll. A vezetőképességnek megfelelő hosszúságú piros csíkot kapunk.

Gelléri Emil
Textil- és Borvegyészeti Technikum
Budapest