Что наблюдается при горении свечи

Что наблюдается при горении свечи

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 к старшим из числа здесь присутствующих. Я беру на себя смелость говорить с молодежью 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.

Восковые свечи делаются совершенно иначе. Вот смотрите. На раму навешиваются фитили с металлическими наконечниками, чтобы воск не целиком покрывал фитиль. Рама подвешивается так, чтобы она могла вращаться над котлом с растопленным воском. Рабочий зачерпывает ложкой воск из котла и, поворачивая раму, поливает фитили, один за другим; за это время воск на них успевает застыть, и рабочий их поливает вторично, и так далее, до требуемой толщины. Тогда их снимают.

Благодаря любезности мистера Филда у меня есть несколько образчиков восковых свечей на разных стадиях изготовления, в том числе одна еще только половинной толщины. Сняв свечи с рамы, их катают по гладкой каменной плите, верхушке придают надлежащую коническую форму, а нижний конец аккуратно обрезают. Делается все это столь тщательно, что таким образом можно изготовлять свечи четвериковые, шестериковые и т. д., т. е. такие, которых на фунт идет ровно по 4, по 6 или сколько потребуется.

Прежде всего вы видите, что на свече образуется хорошенькая ямка вроде чашечки. По мере того как воздух притекает к свече, он движется вверх силой восходящего тока, производимого жарким пламенем свечи; эта струя воздуха так охлаждает со всех сторон воск, сало или другое вещество, из которого сделана свеча, что его внешний слой гораздо холоднее, чем середина. Середина плавится от пламени, доходящего по фитилю до того места, ниже которого оно гаснет в расплавленном воске; наружная же часть не плавится.

Если бы я устроил в одном направлении ветерок, восковая чашечка оказалась бы однобокой: в ее крае получилась бы выемка, через которую полился бы жидкий воск. Ведь та же самая сила тяготения, которая не позволяет небесным телам разлетаться в разные стороны, держит и эту жидкость в горизонтальном положении; и если чашечка будет не горизонтальная, жидкий воск, конечно, перельется через край и образует наплыв на свече.

Итак, вы видите, что чашечка правильной формы образуется благодаря этому равномерному восходящему току воздуха, действующему на всю внешнюю поверхность свечи и не дающему ей разогреваться. Для выделки свечей не годилось бы никакое горючее, не обладающее свойством образовывать такую чашечку; исключение составляет «дерево-свечка», т. е. та ирландская болотная древесина, которую я вам показывал. Там сам материал пористый, как губка, и пропитан собственным горючим.

Сейчас я разъясню, что такое капиллярное притяжение, и приведу примеры. Это то действие или притяжение, которое заставляет плотно притягиваться друг к другу взаимно нерастворимые тела. Когда вы моете руки, вы их как следует смачиваете; мыло улучшает прилипание воды к рукам, и руки так и остаются мокрыми. Это происходит именно благодаря тому притяжению, которое я сейчас имею в виду. Больше того, если руки у вас совершенно чистые (а в житейских условиях они всегда чем-нибудь запачканы), то стоит вам опустить кончик пальца в теплую воду, как она поднимается по пальцу немножко выше уровня воды в сосуде, хотя, может быть, вы и не обратите на это внимания.

Наблюдать явления, обусловленные капиллярностью, очень интересно, и при этом можно отметить некоторые любопытные обстоятельства. Когда вы вымыли руки, вы вытираете их полотенцем; полотенце намокает от воды именно благодаря такому смачиванию, так же как и фитиль напитывается салом или воском. Иногда неряшливые дети (да, впрочем, это случается и с людьми вообще аккуратными), вымыв руки в тазу, вытрут их, да и бросят полотенце так, что оно окажется висящим через край таза; понемногу вся вода из таза очутится на полу, так как полотенце будет играть роль сифона.

Я могу продемонстрировать вам еще один опыт, чтобы показать, как пламя направляется либо вверх, либо вниз, в зависимости от тока воздуха. Для этого опыта берется уже не пламя свечи, но теперь вы, несомненно, настолько привыкли к обобщениям, что можете улавливать сходство между различными явлениями. Так вот, я собираюсь тот восходящий ток воздуха, который уносит пламя вверх, превратить в ток нисходящий. Вот прибор, с помощью которого это легко сделать. Чтобы пламя не слишком коптило, мы вместо свечи будем сжигать спирт. Но это пламя я подкрасил особым веществом *; дело в том, что если взять чистый спирт, его пламя вряд ли будет достаточно хорошо видно, чтобы вы могли проследить за ним.

Итак, вы видите, что мы можем придавать пламени различные направления.

Я расскажу вам еще вот о чем. Форма пламени многих из тех свечей и ламп, которые вы здесь видите, очень изменчива оттого, что их все время обдувает воздухом с разных сторон. Однако при желании мы можем придать пламени неподвижную форму и сфотографировать его. И действительно, если мы хотим выяснить все его свойства и особенности, нам придется делать снимки пламени, чтобы его зафиксировать в неподвижности.

Взгляните на эти тонкие огненные язычки. Вы видите то же направление общей массы пламени снизу вверх, но, кроме этого, вы видите, что из пламени вырываются язычки, чего у свечи вы не наблюдали. Так почему же это происходит? Я объясню вам: ведь если вы в этом разберетесь как следует, вы лучше сможете следить за ходом моей мысли при изложении дальнейшего. Вероятно, кое-кто из вас сам проделывал опыт, который я собираюсь вам показать. Я не ошибусь, полагая, что многим из вас случалось забавляться игрой с горящим изюмом?

Но, видя одновременно все эти язычки, не думайте, будто пламени свойственна именно эта форма. В действительности в каждый данный момент это пламя не имеет такой формы. Сильное пламя, какое вы только что видели на комке ваты, смоченной спиртом, никогда не имеет той формы, в которой вы его воспринимаете. Дело в том, что оно состоит из множества различных форм, сменяющих друг друга с такой быстротой, что глаз способен воспринять их только слитно.

Воспроизведено по изданию:
М. Фарадей, История свечи, М., Изд. «Наука», 1980 г.
Ноябрь 2000

Источник

Как горит свеча?

20 часов горения, 40 часов горения… Легко оперировать цифрами, пока нам не задают прямой и логичный вопрос, который однако может загнать в тупик.

Куда девается воск, когда свеча горит? Давайте разберемся вместе.

Независимо от того, соевая свеча у вас или кокосовая, состав любого воска – это цепочка атомов углерода, окруженных атомами водорода. Когда вы поджигаете свечу, запускается циклический процесс, который позволяет веществу пройти все 4 агрегатных состояния – твердое, жидкое, газообразное и плазменное.

Но почему при горении не остается золы и никаких следов?

За чистое горение отвечает хлопковый фитиль. Особенности его плетения позволяют применять такую научную силу, как капиллярный эффект – когда пористый материал способен преодолевать силу тяжести, использую адгезию, когезию и поверхностное натяжение. Иными словами, пока воск находится в контакте с зажженным фитилем, пламя будет подпитываться топливом за счет капиллярного эффекта.

Но получается, что мы вдыхаем воск, когда свечка горит?

Это в корне неправильно, так как все пары воска сосредоточены непосредственно вокруг пламени свечи, а в воздух помещения выделяется только углекислый газ и вода. И именно здесь важно отметить, что только качественный соевый воск способен обеспечить чистое сгорание. В то время, как парафин, помимо углекислого газа и воды выделит в воздух 11 вредных соединений, 2 из которых будут канцерогенами.

Источник

В этой статье мы рассмотрим вопрос о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, обоснуем свою точку зрения и докажем ее верность. Однако для начала мы уделим внимание общим сведениям о том, что представляет собой процесс горения. Также поговорим, из-за чего его сложно отнести к конкретно физическим или химическим процессам.

Горение – что это с точки зрения науки

Горение – сложный процесс с физическими и химическими реакциями, при котором исходные вещества превращаются в продукты сгорания. Происходит это из-за экзотермической реакции, которая сопровождается обильным выделением тепловой энергии. Из этого определения уже понятно, почему четко разобраться в том, горение свечи – это физическое или химическое явление, довольно сложно.

Отдельно стоит поговорить о таком термине, как «пламя». Это образованная в результате реакций горения зона, от которой исходят свет и тепло. Температура пламени зависит от условий, при которых происходит само горение, а также от смесей, участвующих в этом процессе.

Что представляет собой горение свечи

Теперь, когда мы знаем немного теории, можно плавно переходить к вопросу о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, и почему сложно разобраться в этом вопросе. На основе приведенных выше фактов, мы можем с уверенностью утверждать, что горение – это смесь из химических и физических явлений. Если отбросить в сторону сам момент, когда свеча поджигается, то при горении можно обозначить несколько моментов.

Первым делом, происходит физический процесс. От горячего пламени во все стороны исходит тепло, в том числе и в нижнюю часть. Излучение, попадающее на саму парафиновую свечу (возьмем в качестве примера самый простой вариант этого изделия), нагревает ее материал.

Далее происходит расплавление парафина, который под воздействием капиллярных сил равномерно идет вдоль фитиля прямо к его горящей части. В этом месте происходит испарение парафина.

Пары парафина подхватываются восходящим воздухом и смешиваются с ним.

Однако это далеко не вся информация о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, ведь дальше в дело вступает химический процесс, а именно, начинается окисление парафина. Говоря иными словами, происходит распадение его молекул, если не вдаваться в подробности, вплоть до самих атомов. Парафины представляют собой углеводороды, чьи молекулы составлены из атомов C и H. Они соединяются с кислородом, вследствие чего появляются вода и углекислый газ. А в результате окисления идет выделение энергии, относящееся к химическим процессам.

На этом можно было бы остановиться и закрыть вопрос о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, ведь мы наглядно видим, что здесь происходят сразу оба процесса. Однако давайте рассмотрим процесс горения до конца. За окислением снова начинается физическая часть процесса. Образовавшаяся энергия поступает ко всем задействованным в работе молекулам, благодаря чему повышается их кинетическая сила. Иногда часть этой силы выделяется в качестве света или обычного свечения. Затем поднимающиеся потоки горячих газов способствуют образованию пламени свечи.

Подводим итоги

Выходит, что споры о том, горение свечи – это физическое или химическое явление, наблюдения, о чем ведутся уже очень давно, можно смело закрывать. В горении свечи присутствуют и химические, и физические процессы одновременно.

Источник

Урок-практикум «Горение свечи»

Разделы: Химия

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.

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?

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”

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”

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”

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”

Опыт “Доказательство горения свечи в кислороде воздуха”

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”

1.Пламя отклоняется в сторону комнаты.

2. Пламя отклоняется в сторону коридора.

Опыт “Изучение дыма погасшей свечи”

Опыт “Качественная реакция по обнаружению продуктов горения свечи”

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.

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.

Источник