|
|||
Изучаем процесс горения |
|||
В сегодняшнем эксперименте мы будем изучать химические основы горения на примере парафиновых свечей. Для проведения опыта нам понадобятся: одна 2-хлитровая банка, две пол-литровых, две свечи подходящей высоты, а также секундомер или часы с секундной стрелкой. Две свечи можно получить из одной большой, аккуратно разрезав ее ножом. Высота свечей должна быть немного меньше высоты пол-литровой банки. Перед проведением эксперимента убедитесь, что вы соблюдаете все правила пожарной безопасности. Для начала закрепим наши свечи в стеклянных банках: для этого достаточно поджечь одну из них, накапать расплавленного парафина на дно каждой банки и быстро поставить на него свечку. После затвердевания парафина свечи будут твердо стоять в банках. На следующем шаге зажигаем правую свечу. Она горит стабильно, так как ее пламя действует в роли своеобразной “вытяжной трубы”: нагретый углекислый газ уходит вверх, а снизу подсасывается свежий воздух, содержащий кислород. В общем виде химическая реакция горения парафина описывается следующим образом: CnH2n+2 + (1.5n+0.5)O2 = nCO2 + (n+1)H2O (сам парафин представляет собой смесь углеводородов C18H38...C35H72) Однако как только мы закроем горящую свечу сверху большой банкой, приток кислорода к пламени прекратится: доступным останется только тот, который был в банках. Следует ожидать, что, погорев немного, свеча погаснет сама собой (весь кислород “преобразуется” в углекислый газ, который заполнит всю банку). Так оно и происходит. Зафиксируем время, сколько смогло “продержаться” пламя: в нашем эксперименте оно составляет около 40 секунд. В принципе, на этом можно было бы остановиться. Мы уже убедились, что образуется углекислый газ, который не поддерживает дальнейшее горение. Кроме того, при охлаждении на стенках банки можно наблюдать сконденсировавшиеся капли воды – это второй продукт реакции. Однако можно и продолжить эксперимент. Убедимся, что в большой банке остался углекислый газ от горения правой свечи. Для этого закроем ее, пока разгорается левая свеча (в качестве крышки можно использовать любую тонкую пластину (я использовал обычный компакт-диск, заклеенный скотчем)). Потом быстро перенесем большую банку на левую свечу и уберем крышку. Так как в ней остался углекислый газ, то кислорода в новом объеме будет совсем немного, и левая свеча погаснет быстрее. Итак, в ходе эксперимента мы выяснили следующее: Домашнее задание: - Можно ли сделать так, чтобы при горении свеча коптила? (Копчение указывает на неполное сгорание парафина, образующийся при этом свободный углерод и является копотью) - Почему левая свеча горит так долго? Сделаем простую оценку: в момент закрытия правой свечи ей был доступен объем воздуха с кислородом 0.5 + 2 = 2.5 литра. Для левой – всего 0.5 литра (в 2-хлитровой банке остался только углекислый газ). Следовательно, она должна была погаснуть в 5 раз быстрее. В реальности же – всего раза в два. С чем это может быть связано? За каждый из развернутых ответов на эти два вопроса – бонус 20 рублей на ваш номер сотового телефона. Школьная программа: Химия (8 класс) |
Рассказать друзьям
© | права на опубликованные материалы принадлежат их авторам |
Купить научно-популярные книги
Комаров В. Н.., "Новая занимательная астрономия." |
К. Э. Эрглис, И. П. Степаненко, "Электронные усилители" |
Другие статьи этого раздела
Комментарии ( 19 )
-
Михаил Матвеев 1 июля 2010, 07:59
2. В большой банке кислород выгорел не полностью, а остался какой–то процент его, поэтому левая свеча горела дольше, чем в идеале. -
Administrator 1 июля 2010, 08:17
1. По первому вопросу нужно точное решение. Общее направление мысли правильное – горение при недостатке кислорода, но у меня так не получилось. Пробовал просто прикрывать банку крышкой, пламя просто постепенно гаснет, и все. Никакого копчения нет .
2. Не думаю, что в большой банке останется кислород. Пламя вызывает сильное перемешивание во всем объеме. Горячий углекислый газ поднимается вверх – остывает от банки – опускается вниз. Плюс у него плотность в 1.5 раза больше, чем у воздуха, поэтому тоже будет опускаться вниз. -
Павел К 1 июля 2010, 11:03
P. S.
CO2 = 46
Воздух = 29
Итого разница в 1,5 раза
Зажечь свечу можно например химической реакцией марганцовки с серной кислотой
KMnO4 + H2SO4 (конц.)
получившийся оксид при взаймодействии с парафином воспламенит его -
Михаил Матвеев 1 июля 2010, 11:14
По существу: в башке больше ничо нет, шерстить инет щас нет возможности... -
Administrator 1 июля 2010, 13:43
Инет щерстить не надо, тут больше логики и базовых знаний физики и химии. Ну и, естественно, представлять в голове все нюансы эксперимента. -
Сергей 9 июля 2010, 19:40
газа пламя меньше.
По первому вопросу, есть предположение, возможно свеча будет коптить, когда фитиль длинный, т. е. фитиль горит и сжигает вокруг кислород. -
Administrator 10 июля 2010, 08:42 -
Андрей 4 августа 2010, 06:01
Ну, а кроме того, есть ещё такая вещь, как конвекция. Углекислый газ тяжелее воздуха и собирается снизу, а воздух сверху, таким образом, получается несколько богаче кислородом. Вот это и позволило свече прогореть подольше
А как сделать, чтобы она коптила – навскидку и не скажу, поиграться надо. -
Anatoly 4 августа 2010, 14:30 -
Administrator 4 августа 2010, 18:06
Anatoly, также можно внести любой предмет в среднюю зону пламени, где происходит неполное сгорание. Тогда копоть осаждается на предмете. Именно так коптят стекла. А еще это можно пронаблюдать вот здесь:
http://livescience.ru/article_11/
Тут отлично видно, как закоптился стержень и полиэтиленовый пакет.
До сих пор жду последний правильный ответ, откуда в закрывающей банке мог взяться лишний кислород . Подсказка: думать в сторону теплового расширения газов. -
Anatoly 4 августа 2010, 19:49
Интересно опыт повторить переставив банку быстро. Время горения второй свечи должно уменшиться. -
Anatoly 4 августа 2010, 19:50 -
Administrator 5 августа 2010, 06:36
Т. е. зажечь обе свечи, потом закрыть первую, дождаться, пока погаснет, и потом быстро переставить банку на вторую? Думаю, можно, т. к. долгое ожидание было сделано лишь для красоты эксперимента. -
Алексей 20 октября 2011, 21:17
По поводу второго пункта:
Вообще, горение свечи в таком случае можно рассматривать как инерционное звено n–го порядка. В самом простом случае, если скорость сгорания кислорода прямопропорциональна(хотя она может быть пропорциональна квадрату, кубу... концетрации). В таком случае, чем меньше кислорода в банке, тем медленнее он и сгорает. В общем случае VCO2(t)=K1*e^(–k2/t). Это нелинейное уравнение содержания углекислого газа объясняет, почему при "чистом" воздухе в 0,5 литра свеча будет гореть в два раза дольше, чем при 2,5 литрах–просто сначала горение будет очень интесивное и за первые 10 секунд используется почти 2 литра воздуха и останется как во втором случае только 0,5 литра, которые и будут догорать еще 30 секунд. -
esfir 2 января 2014, 06:37
Вариант: подложить в расплавленный около фитиля парафин кусок рыхлой веревки. -
арт 22 декабря 2015, 22:17 -
Павел 22 февраля 2016, 02:03 -
Павел 5 января 2017, 04:39 -
Administrator 5 января 2017, 06:15
Ваш комментарий