Пламя: строение и описание. Урок-практикум "горение свечи"

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».

Свечи создают праздник. Они дают свет, тепло и уют. Однако для любознательных людей пламя свечи всегда являлось объектом исследования. Что происходит в пламени? Почему оно не однородно по цвету? Какая температура внутри? Если отвечать на вопросы кратко, только для справки, то о парафиновой свече известно следующее:

В пламени различают три основные зоны. Первая зона - почти бесцветная, с синим оттенком, самая близкая к фитилю. Это зона испарения парафина. Так как кислород сюда не проникает, то газы здесь не горят. Температура самая низкая - около 600 °С. Во второй, самой яркой зоне, происходит горение. Температура достигает 800-1000 °С. Свечение оранжевого и красного цвета вызвано раскаленными частицами углерода. Третья, внешняя зона - самая горячая. Здесь происходит полное сжигание углерода и температура достигает 1400 °С. Достаточно, чтобы обжечься!

Интересно то, что объединение свечей в связки реально позволяет понизить температуру пламени примерно на 200°C или 15%. Этот феномен можно объяснить наличием большого числа фитилей внутри пламени, которое обуславливает интенсивное испарение воска, который в свою очередь вытесняет газы из зоны горения, еще прежде, чем они успевают полностью прогореть. Однако даже таким понижением температуры нельзя объяснить тот факт, что связки свечей по 33 шт., зажженных от святого огня в православную пасху, не обжигают людей. Здесь может быть только психологическое объяснение, а не физическое.

Майкл Фарадей писал, что «Явления, наблюдающиеся при горении свечи, таковы, что нет ни одного закона природы, который при этом не был бы так или иначе затронут». Хочется отдельно отметить его великолепный исследовательский труд, опубликованный в 1861 г. «История свечи». На русском языке он был опубликован в серии «Библиотечка „Квант“», выпуск 2. В Интернете книга доступна по ссылке История свечи . На английском по ссылке M. Faraday, "The chemical history of a candle" Фарадей был удивительным ученым. Он изучал физические явления самозабвенно, с любовью. Он всегда находил самый простой и доступный способ изложения своих результатов. Вот строчки из вводной главы книги:

«Прежде чем я приступлю к изложению, разрешите мне предупредить вас: несмотря на глубину избранного нами предмета и несмотря на наше честное намерение разобраться в нем серьезно и на подлинно научном уровне, я хочу подчеркнуть, что не собираюсь адресоваться только к подготовленным ученым из числа здесь присутствующих. Я беру на себя смелость говорить с молодежью, и говорить так, как если бы я сам был юношей. Так я поступал и раньше, так, с вашего разрешения, буду поступать и теперь. И хотя я с полной ответственностью сознаю, что каждое произносимое мною слово адресуется в конечном счете всему миру, такая ответственность не отпугнет меня от того, чтобы и на этот раз говорить так же просто и доступно с теми, кого я считаю всего ближе к себе.»

Лекции Фарадея не были сухими и скучными. В них всегда присутствовала поэзия и личное отношение автора к предмету. В вышеупомянутом научном труде о свече он пишет:

«Сравните блеск золота и серебра и еще большую яркость драгоценных камней - рубина и алмаза, - но ни то, ни другое не сравнится с сиянием и красотой пламени. И действительно, какой алмаз может светить как пламя? Ведь вечером и ночью алмаз обязан своим сверканием именно тому пламени, которое его освещает. Пламя светит в темноте, а блеск, заключенный в алмазе, - ничто, пока его не осветит пламя, и тогда алмаз снова засверкает. Только свеча светит сама по себе и сама для себя или для тех, кто ее изготовил.»

Исследование горения свечи продолжается и в настоящее время. Несмотря на то, что экспериментировать с огнём на космических станциях очень опасно, в 1996 г. на МКС «Мир» были сожжены 80 свечей, и оказалось, что свеча, полностью сгорающая на Земле за 10 мин, может гореть на станции 45 мин. Однако пламя было очень слабым и голубоватым, его даже нельзя было заснять на видеокамеру и, чтобы доказать существование этого пламени, пришлось вносить в него кусочек воска и снимать, как он плавится. Процесс горения в условиях невесомости может поддерживаться только за счёт молекулярной диффузии или искусственной вентиляции. Без вентиляции тепловое излучение очага горения лишь охлаждает его и в конце концов может остановить процесс, не оставляя даже дыма. В обычных же условиях тепловое излучение служит положительной обратной связью, поддерживающей горение. Поэтому для прекращения пожара в невесомости достаточно выключить вентиляцию и немного подождать.

И в заключение заметки отметим, что сколько бы новых энергосберегающих лампочек не изобретали в наше время, свеча останется самой красивой, волшебной и притягательной для людей. Наверное, природное горение отражает все те же законы гармонии, по которым создан и живет человек.

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

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.

Форма проведения урока: исследование с элементами межпредметной интеграции.

Нельзя кого-либо изменить, передавая ему готовый опыт.
Можно лишь создать атмосферу, способствующую развитию человека.
К.Роджерс

Цель урока: посмотреть на пламя свечи и на саму свечу глазами исследователя.

Задачи урока:

Начать формирование важнейшего метода познания химических явлений – наблюдения и умения описывать его;

Показать в ходе практической работы существенные отличия физических и химических реакций;

Актуализировать опорные знания о процессе горения с учетом материала, усвоенного на уроках других учебных дисциплин;

Проиллюстрировать зависимость реакции горения свечи от условий проведения реакции;

Начать формирование простейших приемов проведения качественных реакций по обнаружению продуктов горения свечи;

Развивать познавательную активность, наблюдательность, расширять кругозор в области естественнонаучного и художественно- эстетического познания действительности.

Этапы урока:

I Организационный момент. Вступительное слово учителя.

Свеча? - традиционное приспособление для освещения, представляющее собой чаще всего цилиндр из твердого горючего материала (воск, стеарин, парафин) служащий своего рода резервуаром твёрдого топлива, подводимого в расплавленном виде к пламени фитилём. Предки свечи - светильники; чаши, наполненные растительным маслом или легкоплавким жиром, с фитилем или просто щепочкой для подъёма горючего в зону горения. Некоторые народы использовали в качестве примитивных светильников фитили, вставленные в необработанный жир (даже тушку) животных, птиц или рыб. Первые восковые свечи появились в Средневековье. Свечи долгое время были очень дороги. Чтобы осветить большое помещение, требовались сотни свечей, они чадили, черня потолки и стены. Свечи прошли огромный путь с момента их создания. Люди изменили их предназначение и сегодня у человека есть другие источники света в домах. Но, тем не менее, сегодня свечи символизируют праздник, помогают создать романтическую обстановку в доме, успокаивают человека, и являются неотъемлемой частью декора наших жилищ, принося с собой в дом комфорт и уют. Свечку можно изготовить из свиного или говяжьего жира, масел, пчелиного воска, китового жира, парафина, который получают из нефти. Сегодня легче всего встретить свечи, изготовленные из парафина. С ними мы сегодня и будем проводить опыты.

II Актуализация знаний учащихся.

Инструктаж. Правила по технике безопасности

Беседа:

Зажгите свечу. Вы увидите, как начинает таять парафин около фитиля, образуя круглую лужицу. Какой процесс здесь имеет место? Что происходит, когда горит свеча? Ведь парафин просто плавится. Но откуда тогда тепло и свет?

Что происходит, когда горит электрическая лампочка?

Ответы учеников.

Учитель:

Когда парафин просто плавится, нет ни тепла, ни света. Большая часть парафина сгорает, превращаясь в углекислый газ и водяной пар. Из-за этого и появляется тепло и свет. А от тепла часть парафина плавится, ведь он боится горячего. Когда свеча сгорит, парафина останется меньше, чем было вначале. Но когда горит электрическая лампочка, тоже выделяется тепло и свет, а лампочка не становится меньше? Горение лампочки – это не химическое, а физическое явление. Она горит не сама по себе, а превращает в свет и тепло энергию электричества. Как только электричество отключаешь, лампочка гаснет. А свечу стоит лишь зажечь, дальше она горит сама.

А теперь наша задача посмотреть на пламя свечи и на саму свечу глазами исследователя.

III Изучение нового материала.

Опыт “Строение свечи”

ЧТО ДЕЛАЛИ?	ЧТО НАБЛЮДАЛИ?	ВЫВОДЫ
1. Рассмотрели парафиновую и восковую свечу. 2. Отделили фитиль.	Свеча состоит из стержня и фитиля из туго скрученных ниток в центре столбика.	Основу свечи составляет воск или парафин. Фитиль - это своеобразный капилляр, по которому расплав свечной массы попадает в зону горения. Фитили сплетают из хлопчатобумажных нитей. Восковые свечи должны иметь рыхло сплетенный фитиль из толстых волокон, для всех остальных свечей фитили делают из туго сплетенных нитей. Это связано с вязкостью свечной массы в расплавленном состоянии: для вязкого воска нужны широкие капилляры, а легкоподвижные парафин, стеарин и жиры требуют более тонких капилляров, иначе из-за избытка горючего материала свеча станет сильно коптить.

Опыт “Изучение физических и химических процессов, происходящих при горении свечи”

ЧТО ДЕЛАЛИ?	ЧТО НАБЛЮДАЛИ?	ВЫВОДЫ
1.Зажгли свечу.	1.Горение свечи. Если поднести ладони к пламени чувствуется тепло.	1.Свеча - источник тепла, т.к. процесс сгорания газообразного парафина является экзотермическим.
2.Изучили последовательность процесса горения свечи. Наблюдали фазовые превращения, которые происходят со свечой.	2. Парафин начинает таять около фитиля и из твердого состояния переходит в жидкое состояние, образуя круглую лужицу.	2. При горении свечи наблюдаются фазовые превращения парафина (физические явления), осмотическое явление, химические превращения.
3. Вели наблюдение за хлопчатобумажным фитилем, выяснили его роль при горении свечи.	3. Свеча не горит вдоль всего фитиля. Жидкий парафин смачивает фитиль, обеспечивая его горение. Сам парафин не горит. Хлопчатобумажный фитиль перестает гореть на том уровне, где появляется жидкий парафин.	3. Роль жидкого парафина – не дать фитилю сгореть быстро, способствовать его долгому горению. Жидкий парафин возле огня испаряется, освобождая углерод, пар которого поддерживает горение. При достаточном количестве воздуха возле пламени оно горит ясно. Растопленный парафин гасит пламя, поэтому свеча не горит вдоль всего фитиля.

Опыт “Изучение строения пламени свечи. Обнаружение продуктов горения в пламени. Наблюдение за неоднородностью пламени”

ЧТО ДЕЛАЛИ?	ЧТО НАБЛЮДАЛИ?	ВЫВОДЫ
1.Зажгли свечу, поставленную в подсвечник. Дали ей хорошо разгореться.	Пламя свечи имеет продолговатую форму. В разных частях пламени наблюдается разный цвет. В спокойном пламени свечи выделяются 3 зоны. Пламя имеет несколько вытянутый вид; вверху оно ярче, чем внизу, где среднюю его часть занимает фитиль, и некоторые части пламени вследствие неполного сгорания не так ярки, как вверху.	Явление конвенции, теплового расширения, закона Архимеда для газов, а также закон всемирного тяготения с силами тяжести заставляют приобрести характерную конусовидную форму пламени. Восходящий ток воздуха придает пламени продолговатую форму: т.к. пламя, которое мы видим, вытягивается под воздействием этого тока воздуха на значительную высоту.
2. Взяли тоненькую длинную щепку, которую держим горизонтально и медленно проводим ее сквозь самую широкую часть пламени, не позволяя ей загореться и сильно задымиться.	На щепке остается след, оставленный пламенем. Над его внешними краями копоти больше, над серединой больше.	Часть пламени, которая непосредственно прилегает к фитилю, состоит из тяжелого пара парафина – кажется, что она сине – фиолетового цвета. Это самая холодная часть пламени. Вторую, самую светлую часть, создают раскаленные пары парафина и частички угля. Это самая горячая зона. Третий, внешний слой содержит больше всего кислорода и светится слабо. Температура его достаточно высока, но несколько ниже температуры светлой части. Он как бы охлаждается окружающим воздухом.
3. Взяли кусок белого плотного картона, держим его горизонтально в руке, быстро опускаем его сверху на пламя горящей свечи.	На верхней стороне картона появляется опалина от пламени.	На картоне образовалась кольцевидная опалина, т.к. центральная часть пламени является недостаточно горячей, чтобы обуглить картон. Пламя имеет разные температурные участки.
4. В пламя свечи внесли стеклянную палочку.	Пламя свечи имеет желтовато оранжевый цвет и светится. На поверхности стеклянной палочки образуется копоть.	Светящийся характер пламени обусловлен степенью расходования кислорода и полнотой сгорания парафина, конденсацией углерода и свечением его раскалившихся частиц. Копоть свидетельствует о неполном сгорании парафина и о выделении свободного углерода.
5. Сухую пробирку закрепили в держателе, перевернули вверх дном и держали над пламенем спиртовки.	Стенки пробирки запотели. На стенках пробирки образуются капельки воды.	Вода – продукт сгорания свечи.

Опыт “Изучение зависимости высоты пламени свечи от длины фитиля”

ЧТО ДЕЛАЛИ?	ЧТО НАБЛЮДАЛИ?	ВЫВОДЫ
1.Зажгли свечу.	Фитиль свечи загорается, пламя свечи – высокое.	Жидкий парафин смачивает фитиль, обеспечивая его горение. Сам парафин не горит. Роль жидкого парафина – не дать фитилю сгореть быстро, способствовать его долгому горению. Жидкий парафин возле огня испаряется, освобождая углерод, пар которого поддерживает горение. При достаточном количестве воздуха возле пламени оно горит ясно.
2. Подрезали часть подгоревшего фитиля	Размеры пламени изменились, оно уменьшилось в размерах. Пламя опускается вниз по фитилю до расплавленного парафина и меркнет. В верхней части оно горит дольше. Часть парафина, более близкая к фитилю, от тепла плавится.	Капли жидкого парафина притягиваются друг к другу слабее, чем к фитилю, и легко втягиваются в мельчайшие щели между нитками. Такое свойство вещества называется капиллярностью.

Опыт “Доказательство горения свечи в кислороде воздуха”

ЧТО ДЕЛАЛИ?	ЧТО НАБЛЮДАЛИ?	ВЫВОДЫ
1. Посреди тарелки поставили горящую свечку (тоненькую, небольшую, прикрепленную при помощи пластилина) В тарелку долили подкрашенную воду (чтобы скрыло дно), свечу накрыли граненым стаканом.	Вода начинает забираться под стакан Свечка постепенно гаснет.	Свеча горит, пока в стакане есть кислород. По мере расходования кислорода, свеча гаснет. За счет вакуума, который там образовался, вода поднимается вверх. Горение – это сложный физико-химический процесс взаимодействия компонентов горючего вещества с кислородом, протекающий с достаточно большой скоростью, с выделением тепла и света.

Опыт “Влияние воздуха на горение свечи. Наблюдение за пламенем горящей свечи”

ЧТО ДЕЛАЛИ?

ЧТО НАБЛЮДАЛИ?

ВЫВОДЫ

Поднесли зажженную свечу к приоткрытой двери. 1. Поставили свечку на пол. 2. Осторожно встали на табуретку возле приоткрытой двери, держим зажженную свечу в верхней части двери.

1.Пламя отклоняется в сторону комнаты.

2. Пламя отклоняется в сторону коридора.

Теплый воздух наверху вытекает из комнаты, тогда как внизу холодный поток направлен внутрь нее.

3.Опрокинули свечку так, чтобы горючее стекало на фитиль.

Свечка погаснет

Пламя не успело нагреть горючее настолько, чтобы оно могло гореть, как это происходит наверху, где горючее поступает в фитиль в небольшом количестве и подвергается полному воздействию пламени.

Опыт “Изучение дыма погасшей свечи”

Опыт “Качественная реакция по обнаружению продуктов горения свечи”

ЧТО ДЕЛАЛИ?	ЧТО НАБЛЮДАЛИ?	ВЫВОДЫ
1.В стакан налили известковую воду. Огарок свечи насадили на проволоку, чтобы его удобнее было опускать в стакан.		Известковую воду можно приготовить следующим образом: надо взять немного негашеной извести, разболтать ее в воде и процедить сквозь промокательную бумагу. Если раствор получится мутный, необходимо процедить его еще раз, чтобы он был совсем прозрачный.
2. Зажгли огарок свечи и опустили его осторожно на дно пустого стакана. Вытащили огарок, зажгли его и снова опустили в банку.	Огарок некоторое время горит, а затем гаснет. Огарок сразу же гаснет	В стакане находится газ без цвета и запаха, который не поддерживает горения и мешает свече гореть. Это - углекислый газ - СО 2. .
3. Добавили в стакан известковой воды.	Вода в стакане становится мутной.	При горении свечи образуется углекислый газ. Углекислый газ делает известковую воду мутной.

IV Закрепление изученного материала.

Фронтальный опрос:

Перечислите последовательность процессов горения свечи.

Какие фазовые превращения наблюдаются при горении свечи?

Что является горючим материалом свечи?

Для чего нужен хлопчатобумажный фитиль?

Какое явление позволяет поднимать жидкий парафин на некоторую высоту?

Где самая горячая часть пламени?

Почему происходит уменьшение длины свечи?

Почему пламя свечи не гаснет, хотя при горении образуются вещества, не поддерживающие горения?

Почему свеча гаснет, когда мы на нее дуем?

Какие условия необходимы для более длительного и качественного горения свечи?

Как можно погасить свечу? На каких свойствах основаны эти способы?

Что является качественной реакцией на углекислый газ?

Учитель:

Рассмотрение строения и горения свечи убедительно иллюстрирует сложность окружающих нас самых тривиальных бытовых предметов, свидетельствует о том, насколько неразрывны такие науки как химия и физика Свеча – настолько интересный объект изучения, что считать тему исчерпанной никак нельзя.

В заключение нашего урока хочу вам пожелать, чтобы вы, как и свеча, излучали свет и тепло для окружающих, и чтобы вы были красивыми, яркими, нужными, как пламя свечи, о котором мы с вами сегодня говорили.

V Домашнее задание.

1. Задание для желающих осуществить дома исследовательскую работу:

Возьмите для опыта любую вещь, где есть застежка – молния. Несколько раз откройте и закройте застежку молнии. Запомните свои наблюдения. Натрите парафиновой свечкой застежку молнии, например, на спортивной кофте. (Не забудьте спросить разрешения у мамы, когда будете брать кофту для опыта). Изменилось ли движение застежки молнии?

Ответьте на вопрос: “Зачем иногда натирают застежки молнии свечкой?”

(Вещества, из которых делают столбик свечки (стеарин, парафин), являются хорошей смазкой, которая уменьшает трение между звеньями застежки.)

2. Задание для желающих осуществить дома исследовательскую работу.

Возьмите 3 свечи разные по составу, сделанные из парафина, воска, стеарина. Свечи можно купить в магазине, а можно сделать самим. (Попросите маму или папу наблюдать с вами за прохождением опыта). Дождитесь сумерек, установите свечки недалеко друг от друга и подожгите их. Заполните таблицу, по мере наблюдения за горящими свечами.

Использованная литература.

1. Фарадей М.., История свечи, М., Наука, 1980.