Kjemisk rakett.tex

   1 \documentclass[a4paper,norsk]{report}
   2 %\documentclass[twocolumn,a4paper]{report}
   3 \usepackage[norsk]{babel}
   4 \usepackage{multicol}
   5 \usepackage{fancyhdr}
   6 \usepackage{varioref}
   7 \usepackage{graphicx}
   8 \usepackage{colordvi}
   9 \usepackage{times}
  10 \usepackage[latin1]{inputenc}            %%%input encoding
  11 \usepackage{makeidx}
  12 \usepackage{xspace}
  13 \usepackage{minitoc}
  14 \makeindex
  15 %%----------------------------------------------------------%%
  16 %\pagestyle{fancyplain}
  17 \pagestyle{plain}
  18  \addtolength{\headwidth}{\marginparsep}
  19 \addtolength{\headwidth}{\marginparwidth}
  20 \renewcommand{\chaptermark}[1]{\markboth{#1}{}}
  21 \renewcommand{\subsectionmark}[1]{\markright{\thesubsection\ #1}}
  22
  23 \lhead[\fancyplain{}{\bfseries\thepage}]{\fancyplain{}{\bfseries\rightmark}}
  24 \rhead[\fancyplain{}{\bfseries\leftmark}]{\fancyplain{}{\bfseries\thepage}}
  25 \cfoot{}
  26 %%----------------------------------------------------------%%
  27 \begin{document}
  28 \newcommand{\sv}{svovelsyre, H$_{2}$SO$_{4}$\xspace}
  29 \newcommand{\trijodid}{nitrogentrijodid, NI$_{3}$\xspace}
  30 \newcommand{\pik}{C$_{6}$H$_{2}$O$_{7}$N$_{3}$, Pikrinsyre\xspace}
  31 \newcommand{\vann}{H$_{2}$O\xspace}
  32 \newcommand{\amm}{ammoniakk, NH$_{3}$\xspace}
  33 \newcommand{\sal}{salpetersyre, HNO$_{3}$\xspace}
  34 \newcommand{\ma}{malonsyre CH$_{2}$(COOH)$_{2}$}
  35 \newcommand{\hyd}{hydrogenperoksyd, H$_{2}$O$_{2}$\xspace}
  36 \newcommand{\am}{NH$_{3}$\xspace}
  37 \newcommand{\HRule}{\rule{\linewidth}{1mm}}
  38
  39 \makeatletter
  40 \newcommand\figcaption{\def\@captype{figure}\caption}
  41 \newcommand\tabcaption{\def\@captype{table}\caption}
  42 \makeatother
  43
  44 \subsection*{Raketter}
  45 \addcontentsline{toc}{subsection}{\numberline{}Raketter}
  46 (Kloratenes oksyderende virkning på organiske stoffer).\\
  47 \newline \index{Cellulose} \index{natriumklorat} \index{Ugrassalt}
  48 Overskriften kan kanskje minne om en av Werner von Brauns villeste
  49 idèer. Selv om det kanskje høres noe mistenkelig ut, å bruke gamle
  50 vaskefiller til et kjemiforsøk, så viser det seg at forsøket er både
  51 spennende og fascinerende. Det som er spesielt med dette forsøket er
  52 at det er like spennende hver gang for den som utfører forsøket, så
  53 vel for den som er førstegangstilskuer. Hele forsøket går altså ut
  54 på å lage raketter med klorat og et eller annet organisk materiale
  55 (i dette tilfellet cellulose) som drivstoff.
  56
  57 \begin{figure}[h]
  58 \centering
  59 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/rakett55}
  60 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/rakett56}
  61 \caption{Kloratraketter på tur opp!}
  62 \end{figure}
  63
  64
  65 \subsubsection{Framgangsmåte}\index{Raketter|textbf}
  66 En mettet natriumklorat-oppløsning (ugrassalt) lages ved å løse opp
  67 400 gram natriumklorat pr. liter vann. Normalt er det ikke nødvendig
  68 å lage mer enn to liter løsning. To liter natriumklorat-løsning er
  69 etter mitt skjønn nok til å lage 20
  70 raketter av en middels størrelse (se nærmere angivelse bak).\\
  71 \newline
  72 I denne løsningen dyppes så et eller annet absorberende
  73 celluloseholdig materiale, for eksempel gamle vaskefiller eller mer
  74 billig i lengden, ark med kjøkkenpapir, eller avispapir. Knut Jynge fant i sin tid ut at vanlig grått porøst kjøkkenpapir var det beste. Det
  75 absorberte mer løsning enn avispapir og beholdt sin styrke når det
  76 ble gjennombløtt. Avispapiret hadde en større
  77 tendens til å falle fra hverandre.\\
  78 \newline
  79 Vætingen foregikk slik:\\
  80 I en 10 liters plast bøtte ble 25 ark med vanlig grått kjøkkenpapir
  81 på A-4 størrelse presset ned i 2 liters natriumklorat- løsningen.
  82 Arkene fikk ligge å suge opp løsningen (la overflødig løsning renne
  83 av og tilbake i bøtten) og forsiktig skilt fra hverandre, for
  84 deretter å bli hengt opp enkeltvis til
  85 tørk.\\
  86 Dette gjøres best ved å spenne opp en hyssing som tørkesnor et eller
  87 annet sted i rommet langt fra åpen ild, gnister og liknende
  88 tennkilder. Papiret blir svært brannfarlig når det tørker!\\
  89 Papiret må ikke tørkes på elektriske ovner og liknende elektrisk
  90 utstyr! Sentralvarmeradiatorer kan benyttes, men lufttørking er å
  91 foretrekke av sikkerhetsmessige grunner.\\
  92 \begin{figure}[h]
  93 \centering
  94 \includegraphics[width=0.70\textwidth]{images/rakettbilder/1}
  95 \caption{Preparering av rakettlegemene - rull kloratpapiret rundt en passende pinne}
  96 \label{rakett1}
  97 \end{figure}
  98 \begin{figure}[h]
  99 \centering
 100 \includegraphics[width=0.40\textwidth]{images/rakettbilder/2a}
 101 \includegraphics[width=0.40\textwidth]{images/rakettbilder/2b}
 102 \caption{Rullen brettes ved ca. 1/3 av lengden og festes med tape}
 103 \label{rakett2}
 104 \end{figure}
 105 \noindent Når papiret er tørt, kan rakettlegmenene prepareres. Best er det å
 106 bruke gamle aviser til å lage rakett-kroppen. Det tørkede
 107 kloratpapiret (drivstoffet) som er på størrelse med et A-4 papir,
 108 rulles rundt en pinne med tykkelse som en kulepenn (se fig. \vref{rakett1} og \vref{rakett2}).\\
 109 Drivstoffrullen bøyer en slik at 1/3 av rullen blir liggende
 110 parallelt med den resterende 2/3 av rullen. Festes med tape.\\
 111 \newline
 112 Denne drivstoffrullen rulles så inn i avispapir. Et blad avispapir
 113 brettes dobbelt, hvoretter drivstoffrullen rulles inn i dette
 114 avispapiret (se fig.\vref{rakett3}).\\
 115
 116 \begin{figure}[h]
 117 \centering
 118 \includegraphics[width=0.6\textwidth]{images/rakettbilder/3}
 119 \caption{Flik av det som skal bli rakettens hode brettes oppover}
 120 \label{rakett3}
 121 \end{figure}
 122
 123 \begin{figure}[h]
 124 \centering
 125 \includegraphics[width=0.6\textwidth]{images/rakettbilder/4}
 126 \caption{Avispapiret rulles rundt drivstoffrullen slik at
 127 rakettkroppen blir tett i toppen}
 128 \label{rakett4}
 129 \end{figure}
 130 \newpage
 131
 132 \begin{figure}[h]
 133 \centering
 134 \includegraphics[width=0.6\textwidth]{images/rakettbilder/5}
 135 \caption{Viktig å sjekke at toppen på raketten er tett}
 136 \label{rakett5}
 137 \end{figure}
 138 \begin{figure}[h]
 139 \centering
 140 \includegraphics[width=0.6\textwidth]{images/rakettbilder/6}
 141 \caption{Avispapiret rulles deretter rundt drivstoffrullen og danner
 142 en tett topp}
 143 \label{rakett6}
 144 \end{figure}
 145 \newpage
 146
 147 \begin{figure}[h]
 148 \centering
 149 \includegraphics[width=0.60\textwidth]{images/rakettbilder/7}
 150 \caption{Rakettkroppen tapes rundt det hele med grå 2 cm pakketape i
 151 plast (den seige typen)}
 152 \label{rakett7}
 153 \end{figure}
 154 \begin{figure}[h]
 155 \centering
 156 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/8a}
 157 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/8b}
 158 \caption{Tape-prosessen steg for steg}
 159 \label{rakett8}
 160 \end{figure}
 161 Den type tape som er benyttet her i forsøket er gråbrun 2 cm bred
 162 pakke-tape i plast. Denne tape typen har gode klebeeggenskaper og
 163 er seig.\\
 164 \newline
 165 Tapen strammes ekstra godt til i den nederste del av raketten slik
 166 at åpningen til drivstoffet blir trangere.Dette fordi en oppnår en
 167 dyse effekt og hardere jet-stråle (se figur \vref{rakett9})
 168 \newpage
 169
 170 \begin{figure}[h]
 171 \centering
 172 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/9a}
 173 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/9b}
 174 \caption{Tapen strammes hardt rundt rakett-kroppen. Stram tapen ekstra godt til i den nederste delen av
 175 raketten}
 176 \label{rakett9}
 177 \end{figure}
 178 Lunta stikkes inn slik at en ser at den kommer i kontakt med
 179 drivstoffet (se figur \vref{rakett10}). Lunta kan godt være av den typen som er
 180 beskrevet som eget forsøk eller den kan enkelt og greit være en
 181 strimmel av drivstoffet (papiret), som stappes opp i rakettens
 182 åpning. Raketten skulle nå være klar for oppskytning!\\
 183 \newline
 184 Har en en mistanke om at pinnen er for kort eller for lett. Kan
 185 utmerket godt to pinner festes til rakettkroppen. Raketten skytes
 186 best opp fra en flaske eller en kan rett og slett bare stikke pinnen
 187 ned i snøen (hvis det finnes) (se figur \vref{rakett11}).
 188 \newpage
 189 \begin{figure}[h]
 190 \centering
 191 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/10}
 192 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/11}
 193 \caption{Pinnen bør være minst 3 ganger så lang som selve rakett kroppen}
 194 \label{rakett10}
 195 \end{figure}
 196 \begin{figure}[h]
 197 \centering
 198 \includegraphics[width=0.25\textwidth]{images/rakettbilder/12}
 199 \includegraphics[width=0.25\textwidth]{images/rakettbilder/13}
 200 \caption{Oppskyting av raketten. Reaksjonskraften i raketten}
 201 \label{rakett11}
 202 \end{figure}
 203 Etter antenning på lunta, gå 6 - 7 skritt bakover! Raketten kan
 204 eksplodere! Eksploderer raketten er det oftest fordi en har laget
 205 for trang dyse eller laget for kraftig drivstoff. For svak tapeing
 206 og for svak rakett-kropp kan også være årsaken.\\
 207 \newline
 208 Har en laget raketten riktig, skal den kunne gå en 100 til 200 meter
 209 med enorm hasitghet og en grå-svart røykstripe etter seg. Man
 210 anbefales å prøve seg fram flere ganger før en endelig kommer fram
 211 til riktig utforming av raketten avstemt etter drivstoff-blandingens
 212 styrke.
 213
 214 \subsubsection{Teori}
 215 En antar at forbrenningen av drivstoffblandingen foregår etter
 216 følgende likning:\\
 217 \newline
 218 (C$_{6}$H$_{10}$O$_{5}$)$_{n}$  +  4n NaClO$_{3}$
 219 $\rightleftharpoons$ 4n NaCl + 6n CO$_{2}$ (g)  +  5n H$_{2}$O  +
 220 energi\\
 221 \newline
 222 Det er altså forbrenningsgassene som blir presset ut gjennom dysa på
 223 raketten som gir reaksjons-kraften som gjør at raketten går til værs
 224 (se figur \vref{rakett11}).
 225 \newpage
 226
 227 Grunnen til denne reaksjonskraften er at de stoffene (CO$_{2}$ og
 228 H$_{2}$O) som dannes i reaksjonen er i gassfase og trenger det
 229 mangedobbelte av plass enn det som var i fast fase.
 230 \index{reaksjonskraft} \index{rakettbrennstoff}
 231
 232 \newpage
 233
 234 \subsubsection{Forsiktig}
 235 Organiske stoffer som har kommet i kontakt med klorat løsning og har
 236 tørket er svært ildsfarlige! Dette gjelder da organiske stoffer som
 237 er i stand til å suge opp klorat -løsningen. For
 238 eksempel tøy, papir og liknend.\\
 239 \textbf{Natriumklorat er giftig!}\\
 240 Rakettene må kun antennes utendørs, helst på vinteren. Rakettene må
 241 ikke rettes mot noen. Reaksjonsstrålen fra raketten inneholder
 242 gloheite forbrenningsgasser og partikler.
 243
 244
 245
 246 \subsubsection{Tips}
 247 Brukes vaskefille til preparering av drivstoff er det verdt å merke
 248 seg at denne absorberer mye mer klorat -løsning og blir av denne
 249 grunn mye kraftigere. Brukes vaskefille (gulvfille) trenger en ikke
 250 å dosere mer enn 200 - 300 gram pr. liter løsning, eller en kan
 251 bruke 400 gram pr. liter løsning men bruke mye mindre drivstoff for
 252 å få raketten til å gå!
 253 \newpage
 254
 255 \begin{figure}[h]
 256 \centering
 257 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/rakett30}
 258 \includegraphics[width=0.45\textwidth]{images/rakettbilder/rakett31}
 259 \caption{Som regel går det bra, men av og til er dysa for trang.....}
 260 \end{figure}
 261
 262
 263 \subsubsection{Kjemikalieliste}
 264
 265 \begin{table}[h]\begin{tabular}{ll}
 266   NaClO$_{3}$ & Natriumklorat \\
 267   papir &  \\
 268   vaskefille &    \\
 269 \end{tabular}
 270 \caption{Kjemikalieliste til forsøket - Raketter}
 271 \end{table}
 272
 273 \subsubsection{Referanse}
 274 \begin{description}
 275     \item[\lbrack1\rbrack] Knut Jynge $\&$~Bjørn Riise.
 276 \newblock Funny reactions.
 277 \newblock Chemistry reports, University Of Tromsø; Institute Of Mathematical
 278   and Physical Sciences, July 1985.
 279    \item[\lbrack2\rbrack] Bassam~Z. Shakhashiri.
 280 \newblock {\em Chemical Demonstrations - A Handbook for Teachers of Chemistry},
 281   volume~1.
 282 \newblock The University of Winsconsin Press, 1 edition, 1983.
 283 \end{description}
 284
 285 \end{document}