Пламя - это явление, которое вызвано свечением газообразной раскалённой среды. В некоторых случаях оно содержит твёрдые диспергированные вещества и (или) плазму, в которых происходят превращения реагентов физико-химического характера. Именно они и приводят к саморазогреву, тепловыделению и свечению. В газообразной среде пламени содержатся заряженные частицы - радикалы и ионы . Это объясняет существование электропроводности пламени и его взаимодействие с электромагнитными полями. На таком принципе построены приборы, которые могут приглушить огонь, изменить его форму или оторвать его от горючих материалов при помощи электромагнитного излучения.
Виды пламени
Свечение огня делится на два вида:
- несветящиеся;
- светящиеся.
Почти каждое свечение видимо для человеческого глаза, но не каждое способно испускать нужное количество светового потока.
Свечение пламени обуславливается следующими факторами .
- Температурой.
- Плотностью и давлением газов, которые участвуют в реакции.
- Наличием твёрдого вещества.
Наиболее общая причина свечения - это присутствие в пламени твёрдого вещества .
Многие газы горят слабо светящимся или несветящимся пламенем. Из них наиболее распространены сероводород (пламя голубого цвета как при горении), аммиак (бледно-жёлтое), метан, окись углерода (пламя бледно-голубого цвета), водород. Пары летучих некоторых жидкостей горят едва светящимся пламенем (спирт и сероуглерод), а пламя ацетона и эфира становится немного коптящим из-за небольшого выделения углерода.
Для разных горючих паров и газов температура пламени неодинакова. А ещё неодинакова температура
разных частей пламени, а область полного сгорания имеет более высокие показатели температуры.
Некоторое количество горючего вещества при сжигании выделяет определённое количество теплоты. Если строение вещества известно, то можно рассчитать объём и состав полученных продуктов горения. А если знать удельную теплоту этих веществ, то можно рассчитать ту максимальную температуру, которую достигнет пламя.
Стоит помнить о том, что если вещество горит в воздухе, то на каждый объём вступающего в реакцию кислорода приходится четыре объёма инертного азота. А так как в пламени присутствует азот, он нагревается теплотой, которая выделяется при реакции. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что температура пламени будет состоять из температуры продуктов горения и азота.
Невозможно точно определить температуру, но можно это сделать приблизительно, так как удельная теплота изменяется с температурой.
Вот некоторые показатели по температуре открытого огня в разных материалах .
Пламя свечи
Пламя, которое каждый человек может наблюдать при горении свечи, спички или зажигалки, представляет из себя поток раскалённых газов, которые вытягиваются вертикально вверх, благодаря силе Архимеда. Фитиль свечи вначале нагревается и начинает испаряться парафин. Для самой нижней части характерно небольшое свечение синего цвета - там мало кислорода и много топлива. Именно из-за этого топливо не полностью сгорает и образуется оксид углерода, который при окислении на самом крае конуса пламени ему придаёт синий цвет.
За счёт диффузии в центр поступает немного больше кислорода. Там происходит последующее окисление топлива и температурный показатель растёт. Но для полного сгорания топлива этого недостаточно. Внизу и в центре содержатся частицы угля и несгоревшие капельки. Они светятся из-за сильного нагревания. А вот испарившееся топливо, а также продукты сгорания, вода и углекислый газ практически не светятся. В самом верху наибольшая концентрация кислорода. Там не догоревшие частицы, которые в центре светились, догорают. Именно по этой причине эта зона практически не светится, хотя там наиболее высокий температурный показатель.
Классифицируют свечение огня следующим образом.
В диффузном ламинарном пламени выделяют три оболочки (зоны). Внутри конуса пламени существует:
- зона тёмная, где нет горения из-за малого количества окислителя - 300−350 градусов;
- зона светящаяся, где осуществляется термическое разложение горючего и оно сгорает частично - 500−800 градусов;
- зона слегка светящаяся, где окончательно сгорают продукты разложения горючего и достигается максимальный температурный показатель в 900−1500 градусов.
Температурный параметр пламени зависит от интенсивности подвода окислителя и природы горючего вещества. Пламя распространяется по предварительно перемешанной среде. Происходит распространение по нормали от каждой точки фронта
к поверхности пламени.
По реально существующим смесям газовоздушным распространение всегда осложнено возмущающими внешними воздействиями, которые обусловлены трением, конвективными потоками, силами тяжести и прочими факторами.
Именно из-за этого реальная скорость распространения от нормальной всегда отличается. В зависимости от того, какой характер носит скорость распространения, различают такие диапазоны:
- При горении детонационном - более 1000 метров в секунду.
- При взрывном - 300−1000.
- При дефлаграционном - до 100.
Пламя окислительное
Оно располагается в самой верхней части огня, которая имеет наибольший температурный показатель. В этой зоне горючие вещества почти полностью превращены в продукты горения. Здесь наблюдается недостаток топлива и избыток кислорода. Именно по этой причине вещества , которые помещены в эту зону, окисляются интенсивно.
Пламя восстановительное
Эта часть наиболее близка к центру или находится чуть ниже его. Здесь мало кислорода для горения и много топлива. Если в эту область внести вещество, в котором имеется кислород, то он отнимется у вещества.
Температура огня в зажигалке
Зажигалка - это устройство портативное, которое предназначено для получения огня. Она может быть бензиново или газовой, в зависимости от применяемого топлива. Ещё существуют зажигалки, в которых собственного топлива нет. Они предназначаются для поджига газовой плиты. Качественная турбозажигалка - это прибор относительно сложный. Температура огня в ней может достигать 1300 градусов.
Химический состав и цвет пламени
У карманных зажигалок небольшой размер, это позволяет их переносить без каких-либо проблем. Довольно редко можно встретить настольную зажигалку. Ведь они из-за своих больших размеров для переноски не предназначены. Их дизайн разнообразен . Есть зажигалки каминные. Они имеют небольшую толщину и ширину, но довольно длинные.
На сегодняшний день становятся популярными рекламные зажигалки. Если в доме нет электроэнергии, то невозможно ей поджечь газовую плиту. Газ поджигает образующаяся электрическая дуга. Достоинствами этих зажигалок являются следующие качества.
- Долговечность и простота конструкции.
- Быстрое и надёжное зажигание газа.
Первая зажигалка с современным кремнём создана в Австрии в 1903 году после изобретения ферроцериевого сплава бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом.
Ускорилось развитие зажигалок в период Первой мировой войны. Солдаты начали применять спички для того, чтобы видеть в темноте дорогу, но их местоположение выдавала интенсивная вспышка при поджиге. Необходимость в огне без значительной вспышки способствовало развитию зажигалок.
В то время лидерами производства зажигалок «кремнёвых» были Германия и Австрия. Такое портативное устройство, которое предназначено для получения огня, находящиеся в кармане многих курильщиков, при неправильном обращении может таить в себе немало опасностей.
Зажигалка в период работы не должна вокруг себя разбрызгивать искры. Огонь должен быть стабильным и ровным. Температура огня в зажигалках карманных достигает примерно 800−1000 градусов. Свечение красного или оранжевого цвета вызвано частицами углерода, которые раскалились. Для бытовых горелок и турбозажигалок применяется в основном газ бутан, который легко сжигается, не имеет запаха и цвета. Бутан получают путём переработки при высоких температурах нефти, а также её фракций. Бутан - это легковоспламенимые углеводороды, но он абсолютно безопасен в конструкциях современных зажигалок.
Подобные зажигалки в быту очень полезны. Ими можно поджечь любой воспламеняющийся материал. В комплект турбозажигалок входит настольная подставка. Цвет пламени зависит от горючего материала и температуры горения. Пламя костра или камина в основном имеет пёстрый вид . Температура горения дерева ниже температуры горения фитиля свечи. Именно из-за этого цвет костра не жёлтый, а оранжевый.
Медь, натрий и кальций при высоких температурных показателях светятся различными цветами.
Электрическая зажигалка была изобретена в 1770 году. В ней водородная струя воспламенялась от искры машины электрофорной. Со временем бензиновые зажигалки уступили место газовым, которые более удобные. В них обязательно должна находиться батарейка - источник энергии.
Не очень давно появились зажигалки сенсорные, в которых без механического воздействия происходит зажигание газа воздействием на сенсорный датчик. Сенсорные зажигалки карманного типа. В основном, в них содержится информация рекламного типа, которая нанесена при помощи тампонной или шелкотрафаретной печати.
Виды топлива . Горение топлива - один из наиболее распространённых источников энергии, используемой человеком.
Различают несколько видов топлива по агрегатному состоянию: твёрдое топливо, жидкое топливо и газообразное топливо. Соответственно можно привести примеры: твёрдое топливо - это кокс, уголь, жидкое - нефть и продукты её переработки (керосин, бензин, масло, мазуты, газообразное топливо - это газы (метан, пропан, бутан и т.д.)
Важным параметром каждого вида топлива является его теплотворная способность , которая, во многих случаях и определяет направление использования топлива.
Теплотворная способность - это такое количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг (или 1 м 3) топлива при давлении 101,325 кПа и 0 0 C, то есть при нормальных условиях. Выражается теплотворная способность в единицах кДж/кг (килоджоуль на кг). Естественно, у разных видов топлива различные теплотворные способности:
Уголь бурый - 25550
Уголь каменный - 33920
Торф - 23900
- керосин - 35000
- дерево - 18850
- бензин - 46000
- метан - 50000
Видно, что метан из выше перечисленных видов топлива имеет самую высокую теплотворную способность.
Для того, чтобы получить тепло, содержащееся в топливе, его нужно нагреть до температуры воспламенения и, конечно же, при наличии достаточного количество кислорода. В процессе химической реакции - горения - выделяется большое количество теплоты.
Как горит уголь. Уголь нагревается, раскаляется под действием кислорода, образуя при этом оксид углерода (IV), то есть CO 2 (или углекислый газ). Затем CO 2 в верхнем слое раскалённых углей снова реагирует с углём, в результате чего образуется новое химическое соединение - оксид углерода (II) или CO - угарный газ. Но это вещество очень активное и как только в воздухе появляется достаточное количества кислорода, то вещество CO сгорает голубым пламенем с образованием того же углекислого газа.
Наверное, когда-нибудь задавали себе вопрос, какова температура пламени ?! Всем известно, что, например, для проведения некоторых химических реакций требуется произвести нагрев реагентов. Для таких целей в лабораториях используют газовую горелку, работающую на природном газе, имеющем прекрасную теплотворную способность . При горении топлива - газа химическая энергия горения превращается в тепловую энергию. Для газовой горелки пламя можно изобразить так:
Самая верхняя точка пламени - одно из самых горячих мест пламени. Температура в этой точке около 1540 0 C - 1550 0 C
Чуть ниже (около 1/4 части) - в середине пламени - самая горячая зона 1560 0 C
В процессе горения образуется пламя, строение которого обусловлено реагирующими веществами. Его структура поделена на области в зависимости от температурных показателей.
Определение
Пламенем называют газы в раскаленном виде, в которых присутствуют составляющие плазмы или вещества в твердой дисперсной форме. В них осуществляются преобразования физического и химического типа, сопровождающиеся свечением, выделением тепловой энергии и разогревом.
Наличие же в газообразной среде ионных и радикальных частичек характеризует его электрическую проводимость и особое поведение в электромагнитном поле.
Что такое языки пламени
Обычно так называют процессы, связанные с горением. По сравнению с воздухом, газовая плотность меньше, но высокие температурные показатели обуславливают поднятие газа. Так и образуются языки пламени, которые бывают длинными и короткими. Часто происходит и плавный переход одних форм в другие.
Пламя: строение и структура
Для определения внешнего вида описываемого явления достаточно зажечь Появившееся несветящееся пламя нельзя назвать однородным. Визуально можно выделить три его основные области. Кстати, изучение строения пламени показывает, что различные вещества горят с образованием различного типа факела.
При горении смеси из газа и воздуха вначале происходит формирование короткого факела, цвет которого имеет голубые и фиолетовые оттенки. В нем просматривается ядро - зелено-голубое, напоминающее конус. Рассмотрим это пламя. Строение его разделяется на три зоны:
- Выделяют подготовительную область, в которой происходит нагревание смеси из газа и воздуха при выходе из отверстия горелки.
- За ней следует зона, в которой происходит горение. Она занимает верхушку конуса.
- Когда имеется недостаток воздушного потока, газ сгорает не полностью. Выделяется углерода двухвалентный оксид и водородные остатки. Их догорание протекает в третьей области, где есть кислородный доступ.
Теперь отдельно рассмотрим разные процессы горения.
Горение свечи
Горение свечи подобно горению спички или зажигалки. А строение пламени свечи напоминает раскаленный газовый поток, который вытягивается вверх за счет выталкивающих сил. Процесс начинается с нагревания фитиля, за которым следует испарение парафина.
Самую нижнюю зону, находящуюся внутри и прилегающую к нити, называют первой областью. Она обладает небольшим свечением из-за большого количества топлива, но малого объема кислородной смеси. Здесь осуществляется процесс неполного сгорания веществ с выделением который в дальнейшем окисляется.
Первую зону окружает светящаяся вторая оболочка, характеризующая строение пламени свечи. В нее поступает больший кислородный объем, что обуславливает продолжение окислительной реакции с участием топливных молекул. Температурные показатели здесь будут выше, чем в темной зоне, но недостаточные для конечного разложения. Именно в первых двух областях при сильном нагревании капелек несгоревшего топлива и угольных частичек появляется светящийся эффект.
Вторая зона окружена слабозаметной оболочкой с высокими температурными значениями. В нее заходит много кислородных молекул, что способствует полному догоранию топливных частичек. После окисления веществ, в третьей зоне светящийся эффект не наблюдается.
Схематическое изображение
Для наглядности представляем вашему вниманию изображение горения свечи. Схема пламени включает:
- Первую или темную область.
- Вторую светящуюся зону.
- Третью прозрачную оболочку.
Нить свечи не подвергается горению, а только происходит обугливание загнутого конца.
Горение спиртовки
Для химических экспериментов часто используют небольшие резервуары со спиртом. Их называют спиртовками. Фитиль горелки пропитывается залитым через отверстие жидким топливом. Этому способствует давление капиллярное. При достижении свободной верхушки фитиля, спирт начинает испаряться. В парообразном состоянии он поджигается и горит при температуре не более 900 °C.
Пламя спиртовки имеет обычную форму, оно практически бесцветное, с небольшим оттенком голубого. Его зоны не так четко видны, как у свечки.
У названной в честь ученого Бартеля, начало огня располагается над калильной сеткой горелки. Такое заглубление пламени приводит к уменьшению внутреннего темного конуса, а из отверстия выходит средний участок, который считается самым горячим.
Цветовая характеристика
Излучения различных вызывается электронными переходами. Их еще называют тепловыми. Так, в результате горения углеводородного компонента в воздушной среде, синее пламя обусловлено выделением соединения H-C. А при излучении частичек C-C, факел окрашивается в оранжево-красный цвет.
Трудно рассмотреть строение пламени, химия которого включает соединения воды, углекислого и угарного газа, связь OH. Его языки практически бесцветны, так как вышеуказанные частички при горении выделяют излучения ультрафиолетового и инфракрасного спектра.
Окраска пламени взаимосвязана с температурными показателями, с наличием в нем ионных частиц, которые относятся к определенному эмиссионному или оптическому спектру. Так, горение некоторых элементов приводит к изменению цвета огня в горелке. Отличия в окрашивании факела связаны с расположением элементов в разных группах системы периодической.
Огонь на наличие излучений, относящихся к видимому спектру, изучают спектроскопом. При этом было установлено, что простые вещества из общей подгруппы оказывают и подобное окрашивание пламени. Для наглядности используют горение натрия в качестве теста на данный металл. При внесении его в пламя, языки становятся ярко-желтыми. На основании цветовых характеристик выделяют натриевую линию в эмиссионном спектре.
Для характерно свойство быстрого возбуждения светового излучения атомарных частиц. При внесении труднолетучих соединений таких элементов в огонь горелки Бунзена происходит его окрашивание.
Спектроскопическое исследование показывает характерные линии в области, видимой для глаза человека. Быстрота возбуждения светового излучения и простое спектральное строение тесно взаимосвязаны с высокой электроположительной характеристикой данных металлов.
Характеристика
В основе классификации пламени лежат следующие характеристики:
- состояние агрегатное сгорающих соединений. Они бывают газообразной, аэродисперсной, твердой и жидкой формы;
- тип излучения, которое может быть бесцветным, светящимся и окрашенным;
- распределительная скорость. Существует быстрое и медленное распространение;
- высота пламени. Строение может быть коротким и длинным;
- характер передвижения реагирующих смесей. Выделяют пульсирующее, ламинарное, турбулентное перемещение;
- визуальное восприятие. Вещества горят с выделением коптящего, цветного или прозрачного пламени;
- температурный показатель. Пламя может быть низкотемпературным, холодным и высокотемпературным.
- состояние фазы топливо - окисляющий реагент.
Возгорание происходит в результате диффузии или при предварительном перемешивании активных компонентов.
Окислительная и восстановительная область
Процесс окисления протекает в слабозаметной зоне. Она самая горячая и располагается вверху. В ней топливные частицы подвергаются полному сгоранию. А наличие в кислородного избытка и горючего недостатка приводит к интенсивному процессу окисления. Этой особенностью следует пользоваться при нагревании предметов над горелкой. Именно поэтому вещество погружают в верхнюю часть пламени. Такое горение протекает намного быстрее.
Восстановительные реакции проходят в центральной и нижней части пламени. Здесь содержится большой запас горючих веществ и малое количество O 2 молекул, осуществляющих горение. При внесении в эти области осуществляется отщепление O элемента.
В качестве примера восстановительного пламени используют процесс расщепления железа двухвалентного сульфата. При попадании FeSO 4 в центральную часть факела горелки, происходит вначале его нагревание, а затем разложение на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В данной реакции наблюдается восстановление S с зарядом от +6 до +4.
Сварочное пламя
Данный вид огня образуется в результате сгорания смеси из газа или пара жидкости с кислородом чистого воздуха.
Примером служит формирование пламени кислородно-ацетиленового. В нем выделяют:
- зону ядра;
- среднюю область восстановления;
- факельную крайнюю зону.
Так горят многие газокислородные смеси. Различия в соотношении ацетилена и окислителя приводят к разному типу пламени. Оно может быть нормального, науглероживающего (ацетиленистого) и окислительного строения.
Теоретически процесс неполного сгорания ацетилена в чистом кислороде можно охарактеризовать следующим уравнением: HCCH + O 2 → H 2 + CO +CO (для реакции необходима одна моль O 2) .
Полученный же молекулярный водород и угарный газ реагируют с воздушным кислородом. Конечными продуктами является вода и оксид четырехвалентного углерода. Уравнение выглядит так: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 +H 2 O. Для этой реакции необходимо 1,5 моля кислорода. При суммировании O 2 получается, что 2,5 моль затрачивается на 1 моль HCCH. А так как на практике трудно найти идеально чистый кислород (часто он имеет небольшое загрязнение примесями), то соотношение O 2 к HCCH будет 1,10 к 1,20.
Когда значение пропорции кислорода к ацетилену меньше 1,10, возникает науглероживающее пламя. Строение его имеет увеличенное ядро, очертания его становятся расплывчатыми. Из такого огня выделяется копоть, вследствие недостатка кислородных молекул.
Если же соотношение газов больше 1,20, то получается окислительное пламя с кислородным избытком. Лишние его молекулы разрушают атомы железа и другие компоненты стальной горелки. В таком пламени ядерная часть становится короткой и имеет заострения.
Температурные показатели
Каждая зона огня свечи или горелки имеет свои значения, обусловленные поступлением кислородным молекул. Температура открытого пламени в разных его частях колеблется от 300 °C до 1600 °C.
Примером служит пламя диффузионное и ламинарное, которое образовано тремя оболочками. Конус его состоит из темного участка с температурой до 360 °C и недостатком окисляющего вещества. Над ним располагается зона свечения. Ее температурный показатель колеблется от 550 до 850 °C, что способствует разложению термическому горючей смеси и ее горению.
Внешняя область едва заметная. В ней температура пламени доходит до 1560 °C, что обусловлено природными характеристиками топливных молекул и быстротой поступления окисляющего вещества. Здесь горение наиболее энергичное.
Вещества воспламеняются при разных температурных условиях. Так, металлический магний горит только при 2210 °С. Для многих твердых веществ температура пламени около 350 °С. Возгорание спичек и керосина возможно при 800 °С, тогда как древесины - от 850 °С до 950 °С.
Сигарета горит пламенем, температура которого варьируется от 690 до 790 °С, а в пропан-бутановой смеси - от 790 °С до 1960 °С. Бензин воспламеняется при 1350 °С. Пламя горения спирта имеет температуру не более 900 °С.
Пламя, огонь: что это?
Пламя — это одна из форм огня, возникающего при горении, газообразная среда, состоящая из частиц ионов. Температура может быть различной, сам огонь с цветным пламенем, желтым или даже невидимым. Пламя, которое обычно наблюдает человек, это поток раскаленного газа, поднятого вверх за счет Архимедовой силы (газы всегда поднимаются). Парафин или воск постепенно прогревается от горения. Поэтому у основания фитиля пламя синего цвета за счет того, что там практически нет доступа кислорода. Соединение с кислородом, образует желтое горение. Зоны желтого пламени горячее, зона синего — холоднее.
Материал свечи и температура горения
Существует несколько видов свечей на основании материала, используемого при изготовлении. Это:
- восковые;
- парафиновые;
- стеариновые.
Иногда те экземпляры, которые попадают в розничную сеть, содержат некоторую долю стеарина (около 25%). В чистом виде стеариновые свечи в свободной продаже практически не встречаются. Это объясняется мерами безопасности, так как температура стеариновой свечи при горении, вернее ее пламени, может достигать 1500 градусов. Но использование стеарина выгоднее, так как он меньше выделяет вредных веществ при горении, раскладывается в грунте, не коптит при горении.
У многих людей часто возникает вопрос: является ли пламя свечи физическим телом? Вопрос странный и ответ можно найти в любом энциклопедическом справочнике.Огонь, как и пламя, не имеет постоянной массы, объема, соответственно не может являться физическим телом. Пламя — это тепловая, химическая реакция между горючим веществом и кислородом. Огонь не имеет ни постоянного веса, ни объема.
Оригинальная новинка — свечи с разноцветным пламенем
Так же людей, которые несерьезно относились к урокам физики, в школе, интересует, почему свечи горят с разноцветным пламенем. Предприимчивые люди использовали это свойство для создания собственного бизнеса. Сегодня в розничной сети можно встретить наборы праздничных свечей, которые способны гореть разным цветом. Как правило, сама свечка окрашена в цвет предполагаемого огня.
Технологию не так давно применил китайский бизнесмен, который создал компанию и заполнил мировой рынок оригинальными свечами. Такие свечи не производят из воска или парафина. Это специальные солевые соединения. Внешний вид и строение ничем не отличается от привычных аналогов, но вот при зажигании, похоже, что совершается некое таинство. Ничего таинственного, просто надо заныть, что и с чем соединять. Например:
- присутствие нитрата натрия (кухонная соль) дает желтый, оранжевый цвет;
- нитрат стронция окрасит пламя в ярко красный цвет;
- наличие солей меди и хлорида бария гарантирует зеленый цвет пламени;
- стеарат меди — синий цвет;
- соли хлорида калия окрасят огонь в красивый, насыщенный фиолетовый цвет.
Пламя свечи по Фарадею
Если внимательно присмотреться ксвечи, то можно увидеть, что она горит разными оттенками. Всего выделяют три зоны, среди которых самая горячая часть — верхняя часть пламени. Кончик и его температура может достигать 1300°С.
Температура в градусах возле самого фитиля обычно не превышает отметку в 350°С. Верхняя огненная часть, которая самая горячая, имеет самый светлый цвет пламени и обычно состоит из раскаленных паров влаги.
На основе учений Фарадея происходит обучение в современных школах. И хорошо, если учителя берут опыт ученого за основу. Ведь он вел уроки настолько увлеченно, что не заинтересованных учеников в аудитории просо не было. Он был просто влюблен в свою науку, и эта влюбленность моментально передавалась слушателю. Поэтому все теории Фарадея интересны по сегодняшний день.
Форма пламени, его цвета сравнивались им с драгоценными камнями. Он смог пояснить, почему у огня такая форма, в виде капли, и почему синее пламя внизу. Здесь уже рассматривался это вопрос. Стоит напомнить, что синее, значит, самое холодное и горение осуществляется без доступа кислорода. Форма петли или капли, так как огонь, на основании Закона Архимеда тянется вверх.
Иногда можно обнаружить, что не совсем привычное яркое пламя резные свечи дают. Кажется, что это двойное пламя, так как отчетливо видны два язычка. И этот факт науке известен, поэтому объяснить его не сложно. Это не больше чем декоративный эффект. В такой свече просто присутствуют для фитилька.
Почему пламя свечи горит вертикально?
Еще один вопрос, который крайне важен для познавательных личностей: почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально? Все достаточно просто и ответ есть в школьной программе. Если свеча горит в безветренном пространстве, то это заслуга такого явления как конвенция. У горячего воздуха малая плотность и он вытягивается, стремясь вверх, придавая пламени привычную для нас всех форму. Даже если наклонить свечу в бок, пламя все равно стремиться вверх.
Много магических сил приписывают люди свечам. Например, при колышущемся пламени, можно заподозрить непорядок в доме, семье. Но пусть это останется во власти магов и чародеев. Наука может объяснить, почему пламя горит неравномерно, почему дергается. Даже практические работы на уроках дают научное объяснение этим фактам. Вот примеры некоторых заданий:
- Приоткрыть входную дверь и проанализировать, как горит пламя в районе пола возле двери и в верхней части. Если пляшет, прыгает возле пола и отклоняется в сторону комнаты, значит, холодный поток воздуха заходит внутрь. Пламя направлено вверх, в сторону коридора, потоки теплого воздуха выходят.
- Затушить свечу и понаблюдать за направлением дыма. Видно, что струйка направлена вверх? Значит, движения холодного, теплого воздуха в комнате нет. Пока парафин не остынет, направление дыма указывает, как горело бы пламя.
- Небольшую свечу ставят на блюдце и поджигают, затем нарывают стаканом. Пламя сначала вытягивается, заостряется сверху, а затем гаснет. Вывод прост, без доступа кислорода огонь поддерживаться не будет.
- Зажечь свечу, видно, что пламя тянется, горит ярко, сильно, но фитиль не сгорает? Материал, из которого изготовлен фитиль, быстро впитывает жидкий парафин, предохраняя его от преждевременного сгорания. Парафин по мере нагревания выделяет углерод, который поддерживает горение.
- Если зажечь свечу и заметно, как сильно трепещет пламя, это может говорить об изменении движения теплых и холодных потоков. Оно движется за теплым воздухом и противостоит холодному.
Наблюдать за движением пламени горящей свечи интересно. Есть в этом что-то магическое, необыкновенное. Этот огонь успокаивает нервы, умиротворяет душу. Недаром все церковные обряды проводятся с горящими свечами. А ведь многие абсолютно не знают, почему в церквях они постоянно горят.
Почему в церквях постоянно зажигают свечи?
Обычай зажигать свечи во время молитвы достаточно древний. Считается, что пришел он из Византии. Считалось, что огонь от свечи — это символ, указывающий путь человеку. Со временем начали вырабатываться определенные правила для зажигания свечей. Сначала зажигали одну свечу, в то время как выносили Евангелие, и только во время его чтения можно было зажигать все остальные. Позже зажигать свечи стали перед всеми иконами и перед священными церковными предметами.
Этот обычай дошел до нашего времени. Зажигая свечу, человек не только мысленно обращается в молитве к богу. В этот момент он обдумывает свои поступки. И горящая свеча — это символ покаяния, стремления к богу. Она дает возможность понять, что человек грешен и раскаивается в своих грехах, просит прощения не только за себя, а и за своих близких, живых или тех, кого уже нет на этом свете.
Ставить свечи нельзя автоматически. В этот момент сердце каждого должно наполняться покаянием, смирением и ощущением полной любви к тому, кому произносится молитва. Свеча, приобретенная в церкви, это символ безграничной любви и веры, полного покаяния.
Не забывайте ставить свечи дома, когда обращаетесь к всевышнему с просьбами. В горящем виде свеча очищает дом от негативной энергии, а разум наполняет светлыми, позитивными мыслями.
Химии
Тема: «Горение. Строение пламени».
Учитель
Девиз:
«Познание начинается с удивления»
Аристотель
Сегодня мы познакомимся с одной из многочисленных реакций взаимодействия веществ с кислородом. Объект изучения вы постараетесь определить, прослушав небольшой отрывок поэмы.
« … Огонь
Я смертным дал и вот за что наказан,
Похитил я божественную искру.
Сокрыл в стволе сухого тростника,
И людям стал огонь любезным братом,
Помощником, учителем во всем…»
Как вы думаете, о чем сегодня пойдёт разговор?
(Ответы детей: об огне).
Правильно. Тема нашего урока «Горение. Строение пламени» и проведем его под девизом: «Познание начинается с удивления».
(Учитель зажигает свечу).
Перед нами пример химической реакции – горение парафиновой свечи. Мы исследуем огонь с позиции химии: выясним, какое строение и состав он имеет, как его можно экономно использовать, как бороться, если огонь выходит из-под контроля.
В начале работы проведем эксперимент: у нас есть 2 колбы, одна из которых заполнена кислородом, а другая – углекислым газом. Ваше мнение: будут ли происходить какие-либо изменения с пламенем горящей лучины, помещенной в колбы с этими газами или нет?
(Дети высказывают свои предположения.)
Ваши предположения по-другому можно назвать гипотезами (гипотезой). Как мы можем убедиться, верны они или нет? Правильно. Нужно провести опыт.
Опыт.
Помещаем горящую лучину в колбу, заполненную углекислым газом, а затем тлеющую лучину вносим в колбу с кислородом.
Что наблюдаем?
(Ответы детей: в колбе с кислородом лучина горит, а в колбе с углекислым газом тухнет).
Вывод: кислород поддерживает горение, а углекислый газ – нет.
Огонь таит в себе много загадок. Но перед тем, как шагнуть в таинственный мир горящей свечи, запомним основное правило техники безопасности : предельная внимательность и аккуратность в работе.
(Дети зажигают свечи).
Рассмотрите внимательно пламя свечи, какую форму оно имеет?
(Ответы детей).
Вы догадываетесь: почему?
Во время горения воздух нагревается и поднимается вверх. Эти восходящие потоки и придают пламени своеобразную форму. Физики это явление называют – конвекция.
А что вы можете сказать о строении пламени: однородно ли оно?
(Ответы детей.)
(Вывешивается рисунок пламени.)
Нижнюю – темную зону пламени обозначим цифрой 1.
Средняя – яркоокрашенная зона 2.
Верхняя – светлая зона 3.
Как вы считаете, кроме цвета, чем еще могут различаться зоны пламени?
(Ответы детей: по температуре.)
Сейчас мы постараемся проверить ваше предположение, т. е. вашу гипотезу. Для этого вы зажжете 3 спички: одну в нижней зоне пламени, другую в средней, а третью – в верхней зоне пламени. Засечем время воспламенения спички, считая раз, два, три …
(Дети проводят опыт.)
Своими наблюдениями поделится …
(Ответы детей.)
Какой вывод о температуре в разных зонах пламени можно сделать?
(Ответы детей. Данные вносятся в таблицу.)
Числовые температурные данные дает учитель.
Цвет пламени по зонам | Температура | Состав зоны пламени |
||
газообразный парафин |
||||
красно-оранжевый | частицы углерода (сажа) |
|||
углекислый газ |
Чтобы приоткрыть завесу другой тайны, нам нужно подумать, одинаков ли состав разных зон пламени?
Проведем опыт.
1 зона - вносим край разогретой стеклянной трубочки в нижнюю зону пламени. Что наблюдаем?
(Из трубочки идет белый дым.)
Белый дым – парафин. Только в нижней зоне пламени он находится не в твердом виде, а в каком? (…газообразном)
Данные заносим в таблицу.
2 зона. На несколько секунд вносим фарфоровую чашечку в яркую зону пламени. Что наблюдаем?
Дно чашечки покрывается копотью (сажей).
Это очень мелкие частицы углерода. Почему он на нашей чашечке черный, а в пламени – имеет яркую окраску?
(Ответы детей: в пламени частицы раскалены.)
Горение свечи – это взаимодействие парафина (вещества, из которого изготовлена свеча) с кислородом. Какие вещества при этом образуются, мы сможем узнать, если исследуем 3 - светлую зону пламени.
(Проводится опыт по обнаружению воды и углекислого газа в верхней зоне пламени.)
Капельки воды на стакане и потухшая лучина подсказывают нам, что продуктами горения парафина свечи являются углекислый газ и вода.
Составим схему горения парафиновой свечи. (Знак = разделяет вещества, вступающие в реакцию и вещества, образовавшиеся в ходе превращений. О значении знака + постарайтесь догадаться самостоятельно.)
Парафин + кислород = вода + углекислый газ
А сейчас мы проверим, что произойдет с пламенем, если накрыть горящую свечу стаканом.
(Дети накрывают горящую свечу стаканом.)
Что наблюдаем?
Почему горение прекратилось?
(Ответы детей: нет поступления кислорода.)
Демонстрационный опыт : Сравним, есть ли различия в строении пламени свечи и спиртовки.
Составим схему горения спирта
Спирт + кислород = вода + углекислый газ
Учитывая результаты исследований, выполните задания.
Задания.
а) Для обогрева жилых помещений запрещается использовать открытый огонь газовых плит. Почему?
б) Предложите способ тушения загоревшейся на человеке одежды.
Обоснуйте свое предложение.
в) Как нужно отрегулировать высоту пламени газовой плиты на кухне для его рационального использования. Обоснуйте свое предложение.
г) Почему в школьной лаборатории для подогрева реактивов в лабораторной посуде используют спиртовки, а не парафиновые свечи? Обоснуйте свой выбор.
У нашего урока есть девиз. Вспомним его.
«Познание начинается с удивления»
У каждого из вас есть пламя трех цветов: желтого, оранжевого и голубого. Какое пламя вы выберете к нашему уроку? Почему?
Урок хотелось бы закончить словами М. Фарадея:
«…я только могу выразить вам мое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, т. е. могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно выполняя свой долг перед человечеством».