Jan Šafka, 2. L
Vědecký Jarmark 18. 9. 2013 Dne 8. 9. 2013 naše třída 2. L v doprovodu paní profesorky Strádalové navštívila „Vědecký jarmark“, tradiční akci, která se letos konala na Vítězném náměstí v Praze. Akce byla zorganizována VŠCHT Praha, ČVUT v Praze, Ústavem organické chemie a biochemie AV ČR a dalšími školami a institucemi. Celá akce má za cíl přiblížit vědu zábavnou a zajímavou formou studentům základních a středních škol. U každého stánku se dozvíte mnoho zajímavého o různých jevech, postupech a věcech, které bereme jako samozřejmost, a které jsou přitom takovým malým zázrakem… Naše třída vyslechla dvě zajímavé přednášky na VŠCHT. První o zdrojích energie a nakládání s ní a druhou o velice pozoruhodném českém vědci, který si dokázal poradit téměř v jakékoli situaci.
Od parního stroje k vesmírným letům. Prvním motorem byl parní stroj. Jeho kořeny sahají až do starověku, kde byl v chrámech ukazován, jako „zázrak boží“. Později jej vylepšil J. Watt – snížil množství potřebného paliva a zároveň mnohonásobně zvýšil výkon. Wattův parní stroj byl nejdříve používán v průmyslu, později se začal používat u parních lokomotiv. Odtud byl parní stroj dále využíván také jako pohon pro lodě. Nejdříve pro malá říční plavidla a později i u velkých zaoceánských parníků. Byl sice využíván v mnoha dopravních prostředcích, ale nikdy nemohl být použit u letadel pro svou vysokou váhu. Již při vývoji parního stroje zde byly plány na motory s vnitřním spalováním přímo v reakční komoře. U prvních takovýchto motorů se jako palivo používal střelný prach. Od toho se ale velmi brzy upustilo – bylo velice nebezpečné manipulovat se střelným prachem v uzavřených prostorech, mohl dokonce i roztrhat reakční nádrž. Později se proto začala využívat kapalná paliva. Oproti uhlí, které se do té doby používalo, nevznikalo spalováním kapalných paliv tolik jedovatých odpadních látek a to hlavně kvůli tomu, že uhlí má vysoký podíl uhlíku, ze kterého vzniká mnoho oxidu uhličitého. Oproti tomu v kapalných palivech tolik uhlíku není, proto jejich spalováním nevzniká tolik oxidu uhličitého. V dnešní době se používá jako zdroj energie mnoho fosilních paliv – ta ovšem při spalování vytváří mnoho oxidu uhličitého a nedokážeme je spalovat s takovou účinností (nedostaneme se skoro ani na 50 %). Je zde ovšem také další zdroj energie s velikým potenciálem a to palivový článek. Spaluje se v něm vodík. Jeho spalování probíhá s mnohonásobně vyšší účinností než spalování fosilních paliv. Navíc jedinou „odpadní látkou“ je vodní pára. Palivový článek má v sobě speciální polymerovou fólii, na kterou je z jedné strany přiveden vodík a na druhou kyslík. Skrz fólii nemohou projít elektrony vodíku. Ty se proto odštěpí a odchází jako čistá energie, zbytek atomu vodíku pak projde přes fólii a sloučí se s kyslíkem za vzniku vodní páry. Celý postup získání energie tedy probíhá v jednom kroku a tak je tento
zdroj velice účinný a také pohotový – může být připraven k výrobě energie během jedné sekundy. Palivový článek byl použit již v 60. letech minulého století jako zdroj energie u vesmírných lodí programu Apollo. Dnes se používá například jako záložní zdroj energie v nemocnicích, zdroj energie u ponorek (hlavně v Německu, kde nemohou být ponorky poháněny jaderným reaktorem) nebo jako zdroj energie pro elektromobily. Automobilka TOYOTA dokonce zahájila výrobu první série automobilů poháněných palivovým článkem. Hlavním problémem palivového článku je získávání paliva – tedy vodíku. Vodík je sice ve vesmíru nejrozšířenějším prvkem, ale na zemi se vyskytuje v drtivé většině vázaný. Musí se tedy získávat buď energeticky náročnou elektrolýzou vody, nebo rozkladem sloučenin, ve kterých je obsažen. Vodík je také nutno nějakým způsobem uchovat – jedním způsobem je jeho uchování v kapalné formě, tedy hluboce zmrazený. Vodík se ale v této formě odpařuje, a tak by vznikaly velké ztráty. Další možností jsou pak tlakové nádoby, ale ty jsou velmi těžké a nejsou dostatečně objemné. Je zde ještě jedna varianta – a to uchování vodíku v látce, ze které ho můžeme snadno a rychle získat (jako houba, která se napustí vodou) tento způsob je ale opět nepoužitelný a to hlavně kvůli hmotnosti takovýchto prostředků v použitelném množství. Palivový článek je zdroj energie, který má veliký potenciál, ale naplno ho využít bude možné až po dlouhé a náročném vývoji. Jak napsal už spisovatel J. Verne: ”Voda je uhlím budoucnosti.“
Profesor Otto Wichterle Je jedním z nejgeniálnějších českých vědců, který se proslavil hlavně vynálezem kontaktních čoček, nebo silonu. Narodil se v roce 1913 v Prostějově a zemřel roku 1998. Byl velice vzdělaný, inteligentní, měl smysl pro humor, cit pro jazyk a logické uvažování. Byl pracovitý a nebál se problémů. Měl prý pořád pocit, že něco nestíhá a tak mnohdy nedotahoval svou práci osobně až dokonce, ale přenechával ji svým mladým kolegům. Nebyla to ovšem žádná negativní vlastnost ba právě naopak. Práce díky tomu byla vždy téměř bezchybná a on se mohl věnovat rozpracováním dalších složitějších problémů. Proslavil se hlavně použitím hydrogelů v lékařství. Vyráběl s jeho pomocí kontaktní čočky, které bezchybně přiléhaly na oko, daly se snadno a přesně vyrobit a nebyly ani moc drahé. Na nápad kontaktních čoček přišel pan profesor na vánoce 1961, když míchal kávu a všiml si, jak krásně oblý a pravidelný tvar se vytváří ve vodním víru. Ještě téhož večera sestrojil první čočkostroj a to z dětské stavebnice Merkur. Za pouhé dva dny vytvořil všechny podklady pro patent a 27. 12. 1961 měl registrován patent na výrobu měkkých kontaktních čoček. Později vyvinul i čočky, které se v tvrdém vysušeném stavu daly obrábět například na soustruhu a tak mohly čočky mít ještě přesnější tvar. Profesor Otto Wichterle také pracoval jako pedagog na VŠCHT. Učení jej velice bavilo. Měl prý velice přísné, ale spravedlivé známkování. Bohužel tehdy vzdělával pár studentů dělnického původu, kteří byly na VŠCHT dosazeni Komunistickou stranou. Mnohdy to pro ně znamenalo bezproblémové studium, protože dostávali dobré známky „zadarmo“. Ale profesor Wichterle je známkoval spravedlivě a tak byl z VŠCHT roku 1958 propuštěn, protože jinak by tito studenti neprospěli. Ještě téhož roku založil Institut makromolekulárních věd, kde se stal vedoucím laboratoře. Profesor Wichterle také stál za vznikem silonu nebo alkalických polyamidů, které podle něj mohou úplně nahradit barevné kovy – nejen pro svou pevnost, ale také pro snadnost jejich obrábění. Otto Wichterle toho za svůj život stihl opravdu mnoho a může být vzorem pro všechny vědce. Hlavně proto, s jakým nasazením pracoval a žil a kolika talenty byl obdařen.
Ramanova spektroskopie Je to metoda analytické chemie, patřící k metodám elektromagnetické spektroskopie. Používá se k analýze drog, inkoustů nebo vláken. Dále se používá v mineralogii k identifikaci minerálů a vůbec v dalších geologických, fyzikálních a chemických oborech. Celý princip je založen na osvícení dané látky- například tabletky nějakého neznámého léku, při kterém se molekuly v tomto daném vzorku rozvibrují. Tím jak se jejich vibrace uklidňuje, vydávají energii, kterou zachytíme přístrojem a pomocí databáze zjistíme, o jakou látku se jedná. Každá látka vibruje svým charakteristickým způsobem – funguje to jako otisk prstu. Na displeji přístroje na fotografii je například vidět křivka vibrace látky Ibuprofen – křivka, která klesá zprava doleva je naměřená vibrace, spodní křivky jsou uloženy v databázi. Na displeji se křivky příliš nepřekrývají – je to hlavně z důvodu nepříznivých podmínek při měření. Hlavní je, aby se křivky shodovaly v hlavních vrcholech (tzv. Peacích – z anglického slova peak). Výhodou této metody je jednoduchost a rychlost měření – byla využívána například při analýze metanolu v alkoholických nápojích.
Obrázek 1 – celkový pohled na přístroj
Obrázek 2 – Křivka vibrací, identifikována látka Ibuprofen
