Čemu služi vatra? Svojstva i značenje vatre

– održivo lančana reakcija, što uključuje sagorijevanje, što je egzotermna reakcija u kojoj oksidacijski agens, obično kisik, oksidira gorivo, obično ugljik, što rezultira produktima izgaranja kao što su ugljični dioksid, voda, toplina i svjetlost. Tipičan primjer je sagorijevanje metana:

CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O

Toplota nastala tokom sagorevanja može se iskoristiti za gorivo samog sagorevanja, a u slučaju kada je to dovoljno i nije potrebna dodatna energija za održavanje sagorevanja, dolazi do požara. Da biste zaustavili vatru, možete ukloniti gorivo (ugasiti gorionik na štednjaku), oksidant (pokriti vatru posebnim materijalom), zagrijati (vatru poprskati vodom) ili samu reakciju.

Izgaranje je, na neki način, suprotno fotosintezi, endotermnoj reakciji koja uključuje svjetlost, vodu i ugljični dioksid za proizvodnju ugljika.

Primamljivo je pretpostaviti da se ugljenik koji se nalazi u celulozi koristi kada se drvo sagorijeva. Međutim, čini se da se dešava nešto složenije. Ako je drvo izloženo toplini, ono se podvrgava pirolizi (za razliku od sagorijevanja za koje nije potreban kisik), pretvarajući ga u zapaljivije tvari, poput plinova, a upravo se te tvari zapale u požarima.

Ako drvo gori dovoljno dugo, plamen će se ugasiti, ali tinjanje će se nastaviti, a posebno će drvo nastaviti da sija. Tinjanje je nepotpuno sagorijevanje, koje, za razliku od potpunog izgaranja, proizvodi ugljični monoksid.

Svakodnevni predmeti neprestano zrače toplotu, od čega je većina u infracrvenom spektru. Njegova talasna dužina je duža od talasne dužine vidljive svetlosti, pa se ne može videti bez posebnih kamera. Vatra je dovoljno jaka da ugasi vidljivo svetlo, iako ima dovoljno infracrvenog zračenja.

Drugi mehanizam za pojavu boje u vatri je emisioni spektar izgorjelog predmeta. Za razliku od zračenja crnog tijela, spektar zračenja ima diskretne frekvencije. To je zbog činjenice da elektroni stvaraju fotone na određenim frekvencijama, prelazeći iz stanja visoke energije u stanje niske energije. Ove frekvencije se mogu koristiti za određivanje koji su elementi prisutni u uzorku. Slična ideja (koristeći apsorpcijski spektar) se koristi za određivanje sastava zvijezda. Emisioni spektar je također odgovoran za boju vatrometa i obojene vatre.

Oblik plamena na Zemlji zavisi od gravitacije. Kako vatra zagrijava okolni zrak, dolazi do konvekcije: vrući zrak, koji sadrži, između ostalog, vrući pepeo, podiže se, dok hladni zrak (koji sadrži kisik) tone, podržavajući vatru i dajući plamenu oblik. U niskoj gravitaciji, na primjer, na svemirskoj stanici, to se ne događa. Vatra se pokreće difuzijom kiseonika, pa gori sporije iu obliku kugle (pošto do sagorevanja dolazi samo tamo gde vatra dolazi u kontakt sa vazduhom koji sadrži kiseonik. Unutar kugle nema kiseonika).

Zračenje crnog tela

Zračenje crnog tijela opisano je Planckovom formulom, koja se odnosi na kvantnu mehaniku. Istorijski gledano, to je bila jedna od prvih primjena kvantne mehanike. Može se izvesti iz kvantne statističke mehanike na sljedeći način.

Izračunavamo raspodjelu frekvencije u fotonskom plinu na temperaturi T. Činjenica da se ona poklapa sa frekvencijskom distribucijom fotona koje emituje apsolutno crno tijelo iste temperature proizlazi iz Kirchhoffovog zakona zračenja. Ideja je da se crno tijelo može dovesti u termičku ravnotežu sa fotonskim gasom (jer imaju istu temperaturu). Fotonski gas apsorbuje crno telo, koje takođe emituje fotone, pa je za ravnotežu potrebno da za svaku frekvenciju na kojoj crno telo emituje zračenje, ono ga apsorbuje istom brzinom, što je određeno distribucijom frekvencija u gas.

U statističkoj mehanici, vjerovatnoća da je sistem u mikrostanju s, ako je u termalnoj ravnoteži na temperaturi T, proporcionalna je

Gdje je E s energija stanja s, a β = 1 / k B T, ili termodinamička beta (T je temperatura, k B je Boltzmannova konstanta). Ovo je Boltzmannova distribucija. Jedno objašnjenje za ovo je dato u blog postu Terencea Taoa. To znači da je vjerovatnoća

P s = (1/Z(β)) * e - β E s

Gdje je Z(β) normalizirajuća konstanta

Z(β) = ∑ s e - β E s

Da bismo opisali stanje fotonskog gasa, potrebno je znati nešto o kvantnom ponašanju fotona. U standardnoj kvantizaciji elektromagnetnog polja, polje se može posmatrati kao skup kvantnih harmonijskih oscilacija, od kojih svaka osciluje sa različitim ugaonim frekvencijama ω. Energije vlastitog stanja harmonijskog oscilatora su označene nenegativnim cijelim brojem n ∈ ℤ ≥ 0 , koji se može tumačiti kao broj fotona frekvencije ω. Energije sopstvenog stanja (do konstante):

Zauzvrat, kvantna normalizujuća konstanta predviđa da je na niskim frekvencijama (u odnosu na temperaturu) klasični odgovor približno tačan, ali na visokim frekvencijama prosječna energija opada eksponencijalno, pri čemu pad postaje sve veći na nižim temperaturama. To je zato što na visokim frekvencijama i niskim temperaturama, kvantni harmonijski oscilator provodi većinu svog vremena u osnovnom stanju i ne prelazi tako lako na sljedeći nivo, što je eksponencijalno manje vjerovatno. Fizičari kažu da je većina ovog stepena slobode (sloboda oscilatora da osciluje na određenoj frekvenciji) "zamrznuta".

Gustina stanja i Plankova formula

Sada, znajući šta se dešava na određenoj frekvenciji ω, potrebno je sabrati sve moguće frekvencije. Ovaj dio proračuna je klasičan i nisu potrebne kvantne korekcije.

Koristimo standardno pojednostavljenje da je fotonski gas zatvoren u zapremini sa stranicom dužine L sa periodičnim graničnim uslovima (to jest, to će zapravo biti ravan torus T = ℝ 3 / L ℤ 3). Moguće frekvencije su klasifikovane prema rješenjima jednadžbe elektromagnetnih valova za stajaće valove u zapremini sa navedenim graničnim uvjetima, koji zauzvrat odgovaraju, do faktora, vlastitim vrijednostima Laplasovog Δ. Preciznije, ako je Δ υ = λ υ, gdje je υ(x) glatka funkcija T → ℝ, tada je odgovarajuće rješenje jednadžbe elektromagnetnih valova za stojeći val

υ(t, x) = e c √λ t υ(x)

Dakle, s obzirom na to da je λ obično negativan, pa je √λ obično imaginaran, odgovarajuća frekvencija bi bila

ω = c√(-λ)

Takva frekvencija se javlja dim V λ puta, gdje je V λ λ-svojstvena vrijednost Laplasijana.

Mi pojednostavljujemo uslove korišćenjem volumena sa periodičnim graničnim uslovima, jer je u ovom slučaju vrlo lako zapisati sve sopstvene funkcije Laplasijana. Ako se koristi radi jednostavnosti kompleksni brojevi, tada su definisani kao

υ k (x) = e i k x

Gdje je k = (k 1 , k 2 , k 3) ∈ 2 π / L * ℤ 3 , talasni vektor . Odgovarajuća vlastita vrijednost Laplasijana će biti

λ k = - | k | 2 = - k 2 1 - k 2 2 - k 2 3

Odgovarajuća frekvencija bi bila

I odgovarajuća energija (jedan foton ove frekvencije)

E k = ℏ ω k = ℏ c |k|

Ovdje aproksimiramo distribuciju vjerovatnoće preko mogućih frekvencija ω k , koje su strogo govoreći diskretne, kontinuiranom raspodjelom vjerovatnoće i izračunavamo odgovarajuću gustinu stanja g(ω). Ideja je da g(ω) dω treba da odgovara broju dostupnih stanja sa frekvencijama u rasponu od ω do ω + dω. Zatim integrišemo gustinu stanja i dobijemo konačnu normalizujuću konstantu.

Zašto je ova aproksimacija razumna? Potpuna normalizirajuća konstanta može se opisati na sljedeći način. Za svaki talasni broj k ∈ 2 π / L * ℤ 3 postoji broj n k ∈ ℤ ≥0, koji opisuje broj fotona sa ovim talasnim brojem. Ukupan broj fotona n = ∑ n k je konačan. Svaki foton dodaje ℏ ω k = ℏ c |k| energiji, što implicira da

Z(β) = ∏ k Z ω k (β) = ∏ k 1 / (1 - e -βℏc|k|)

Prema tome, preko svih talasnih brojeva k, njegov logaritam je zapisan kao zbir

Log Z(β) = ∑ k log 1 / (1 - e -βℏc|k|)

I želimo da ovu sumu aproksimiramo integralom. Ispostavilo se da se za razumne temperature i velike zapremine integrand vrlo sporo mijenja sa k, tako da će ova aproksimacija biti vrlo bliska. Prestaje raditi samo na ultra niskim temperaturama, gdje nastaje Bose-Einstein kondenzat.

Gustina stanja se izračunava na sljedeći način. Vektori talasa se mogu predstaviti kao uniformne tačke rešetke koje žive u "faznom prostoru", to jest, broj talasnih vektora u određenom području faznog prostora je proporcionalan njegovom zapremini, barem za regione velike u poređenju sa korakom rešetke 2π/L . U suštini, broj talasnih vektora u oblasti faznog prostora je V/8π 3 , gde je V = L 3 , naš ograničeni volumen.

Ostaje da se izračuna zapremina regiona faznog prostora za sve talasne vektore k sa frekvencijama ω k = c |k| u rasponu od ω do ω + dω. Ovo je sferna ljuska debljine dω/c i poluprečnika ω/c, tako da njen volumen

2πω 2 /c 3 dω

Dakle, gustina stanja za foton

G(ω) dω = V ω 2 / 2 π 2 c 3 dω

Zapravo, ova formula je dvostruko niža: zaboravili smo da uzmemo u obzir polarizaciju fotona (ili, ekvivalentno, spin fotona), što udvostručuje broj stanja za dati talasni broj. Ispravna gustina:

G(ω) dω = V ω 2 / π 2 c 3 dω

Činjenica da je gustina stanja linearna u volumenu V ne funkcioniše samo u ravnom torusu. Ova nekretnina svojstvene vrijednosti Laplacijan prema Weylovom zakonu. To znači da je logaritam normalizirajuće konstante

Log Z = V / π 2 c 3 ∫ ω 2 log 1 / (1 - e - βℏω) dω

Derivat u odnosu na β daje prosječnu energiju fotonskog plina

< E >= - ∂/∂β log Z = V / π 2 c 3 ∫ ℏω 3 / (e βℏω - 1) dω

Ali ono što je važno za nas je integrand, koji daje "gustinu energije"

E(ω) dω = Vℏ / π 2 c 3 * ω 3 / (e βℏω - 1) dω

Opisivanje količine energije fotona gasa koja dolazi od fotona sa frekvencijama u rasponu od ω do ω + dω. Rezultat je oblik Planckove formule, iako je potrebno malo poigravanja da bi se pretvorila u formulu za crno tijelo, a ne za formulu fotonskog gasa (morate podijeliti sa V da biste dobili gustinu po jedinici zapremine, i uradite još malo da biste dobili mjeru radijacije).

Plankova formula ima dva ograničenja. U slučaju kada je βℏω → 0, imenilac teži βℏω, i dobijamo

E(ω) dω ≈ V / π 2 c 3 * ω 2 /β dω = V k B T ω 2 / π 2 c 3 dω

Tagovi:

• vatra
• kvantna fizika

Dodaj oznake

Tokom sagorevanja nastaje plamen čija je struktura posledica reagujućih supstanci. Njegova struktura je podijeljena na regije ovisno o temperaturnim indikatorima.

Definicija

Plamen je plin u vrućem obliku, u kojem su komponente ili tvari plazme prisutne u čvrstom dispergiranom obliku. Oni vrše transformacije fizičkog i hemijskog tipa, praćene luminiscencijom, oslobađanjem toplotne energije i zagrevanjem.

Prisustvo ionskih i radikalnih čestica u plinovitom mediju karakterizira njegovu električnu provodljivost i posebno ponašanje u elektromagnetnom polju.

Šta je plamen

Obično je ovo naziv procesa povezanih sa sagorijevanjem. U poređenju sa vazduhom, gustina gasa je manja, ali visoke temperature izazivaju porast gasa. Tako nastaju plamenovi, dugi i kratki. Često postoji glatki prijelaz iz jednog oblika u drugi.

Plamen: struktura i struktura

Za utvrđivanje izgled Dovoljno je da se zapali opisani fenomen.Nesvetleći plamen koji se pojavio ne može se nazvati homogenim. Vizuelno se mogu razlikovati tri glavna područja. Inače, proučavanje strukture plamena pokazuje da razne tvari izgaraju s formiranjem različite vrste baklje.

Kada se izgori mješavina plina i zraka, prvo se formira kratka baklja čija boja ima plave i ljubičaste nijanse. U njemu je vidljiva jezgra - zeleno-plava, nalik na konus. Razmotrite ovaj plamen. Njegova struktura je podijeljena u tri zone:

1. Odredite pripremno područje u kojem se mješavina plina i zraka zagrijava na izlazu iz otvora za gorionik.
2. Slijedi zona u kojoj se događa sagorijevanje. Zauzima vrh konusa.
3. Kada postoji nedostatak protoka vazduha, gas ne sagoreva u potpunosti. Oslobađaju se dvovalentni ugljen oksid i ostaci vodika. Njihovo naknadno sagorevanje odvija se u trećem delu, gde postoji pristup kiseoniku.

Sada ćemo posebno razmotriti različite procese sagorijevanja.

Svijeća gori

Paljenje svijeće je slično paljenju šibice ili upaljača. A struktura plamena svijeće podsjeća na mlaz vrućeg plina, koji se povlači prema gore zbog uzgonskih sila. Proces počinje zagrijavanjem fitilja, nakon čega slijedi isparavanje parafina.

Najniža zona, koja se nalazi unutar i uz nit, naziva se prva regija. Ima mali sjaj zbog velike količine goriva, ali male zapremine smjese kisika. Ovdje se odvija proces nepotpunog sagorijevanja tvari čije se oslobađanje dalje oksidira.

Prva zona je okružena svjetlećom drugom ljuskom, koja karakterizira strukturu plamena svijeće. U njega ulazi veći volumen kisika, što uzrokuje nastavak oksidativne reakcije uz sudjelovanje molekula goriva. Pokazatelji temperature ovdje će biti viši nego u tamnoj zoni, ali nedovoljni za konačno raspadanje. Upravo u prva dva područja se javlja svjetlosni efekat kada se kapljice neizgorenog goriva i čestice uglja snažno zagriju.

Druga zona je okružena neupadljivom školjkom s visokim temperaturnim vrijednostima. U njega ulaze mnoge molekule kiseonika, što doprinosi potpunom sagorevanju čestica goriva. Nakon oksidacije tvari, svjetlosni efekat se ne opaža u trećoj zoni.

Šematski prikaz

Radi jasnoće, predstavljamo vam sliku upaljene svijeće. Shema plamena uključuje:

1. Prvo ili tamno područje.
2. Druga svijetleća zona.
3. Treća prozirna školjka.

Navoj svijeće ne sagorijeva, već dolazi samo do ugljenisanja savijenog kraja.

Goruća duhovna lampa

Mali rezervoari alkohola često se koriste za hemijske eksperimente. Zovu se alkoholne lampe. Fitilj plamenika je impregniran tečnim gorivom koje se sipa kroz otvor. Ovo je olakšano kapilarnim pritiskom. Kada dođe do slobodnog vrha fitilja, alkohol počinje da isparava. U stanju pare se pali i gori na temperaturi koja ne prelazi 900 °C.

Plamen lampe je uobičajenog oblika, gotovo je bezbojan, sa blagom nijansom plave boje. Njegove zone nisu tako jasno vidljive kao one kod svijeće.

Nazvan po naučniku Bartelu, početak vatre se nalazi iznad užarene rešetke gorionika. Ovo produbljivanje plamena dovodi do smanjenja unutrašnjeg tamnog konusa, a srednji dio izlazi iz rupe, koja se smatra najtoplijom.

Karakteristika boje

Različita zračenja su uzrokovana elektronskim prijelazima. Nazivaju se i termalnim. Dakle, kao rezultat sagorijevanja ugljikovodične komponente u zraku, plavi plamen nastaje zbog oslobađanja H-C konekcije. A kada se emituju C-C čestice, baklja postaje narandžasto-crvena.

Teško je razmotriti strukturu plamena, čija kemija uključuje spojeve vode, ugljičnog dioksida i ugljičnog monoksida, OH vezu. Njegovi jezici su praktički bezbojni, jer gore navedene čestice emituju ultraljubičasto i infracrveno zračenje kada se sagore.

Boja plamena je međusobno povezana sa indikatorima temperature, uz prisustvo jonskih čestica u njemu, koje pripadaju određenom emisionom ili optičkom spektru. Dakle, gorenje nekih elemenata dovodi do promjene boje vatre u gorioniku. Razlike u bojama baklje povezane su s rasporedom elemenata različite grupe periodični sistemi.

Vatra na prisustvo zračenja vezanog za vidljivi spektar proučava se spektroskopom. Istovremeno je utvrđeno da jednostavne tvari iz opće podgrupe također imaju sličnu boju plamena. Radi jasnoće, sagorevanje natrijuma se koristi kao test za ovaj metal. Kada se stave u vatru, jezici postaju jarko žuti. Na osnovu karakteristika boje, linija natrija je izolirana u spektru emisije.

Za karakteristično svojstvo brzog pobuđivanja svjetlosnog zračenja atomskih čestica. Kada se niskohlapljiva jedinjenja takvih elemenata unesu u vatru Bunsenovog plamenika, ona je obojena.

Spektroskopski pregled pokazuje karakteristične linije u području vidljivom ljudskom oku. Brzina pobuđivanja svjetlosnog zračenja i jednostavna spektralna struktura usko su povezani s visokom elektropozitivnom karakteristikom ovih metala.

Karakteristično

Klasifikacija plamena zasniva se na sljedećim karakteristikama:

• agregatno stanje gorućih jedinjenja. Dolaze u gasovitom, aerodisperznom, čvrstom i tečnom obliku;
• vrsta zračenja, koja može biti bezbojna, svijetleća i obojena;
• brzina distribucije. Postoji brzo i sporo širenje;
• visina plamena. Struktura može biti kratka i duga;
• priroda kretanja reagujućih smeša. Odredite pulsirajuće, laminarno, turbulentno kretanje;
• vizuelna percepcija. Supstance sagorevaju oslobađanjem dimnog, obojenog ili prozirnog plamena;
• indikator temperature. Plamen može biti niske temperature, hladan i visoke temperature.
• stanje faze gorivo - oksidant.

Paljenje nastaje kao rezultat difuzije ili prethodnog miješanja aktivnih komponenti.

Područje oksidacije i redukcije

Proces oksidacije se odvija u neupadljivoj zoni. Ona je najzgodnija i nalazi se na vrhu. U njemu se čestice goriva potpuno sagorevaju. A prisutnost viška kisika i manjka goriva dovodi do intenzivnog procesa oksidacije. Ovu funkciju treba koristiti kada zagrijavate predmete iznad plamenika. Zbog toga je tvar uronjena u gornji dio plamena. Takvo sagorijevanje se odvija mnogo brže.

Reakcije redukcije odvijaju se u središnjem i donjem dijelu plamena. Sadrži veliku zalihu zapaljivih materija i malu količinu molekula O 2 koji izvode sagorevanje. Kada se unese u ove oblasti, O element se odcjepljuje.

Kao primjer redukcionog plamena koristi se proces cijepanja željeznog sulfata. Kada FeSO 4 uđe u središnji dio plamena gorionika, on se prvo zagrijava, a zatim se razlaže na željezni oksid, anhidrid i sumpordioksid. U ovoj reakciji primećuje se redukcija S sa naelektrisanjem sa +6 na +4.

plamen za zavarivanje

Ova vrsta požara nastaje kao rezultat sagorijevanja mješavine plina ili tečne pare s kisikom u čistom zraku.

Primjer je formiranje oksi-acetilenskog plamena. Ističe:

• jezgra zona;
• prosječno područje oporavka;
• krajnja zona baklje.

Ovo je koliko mješavina plina i kisika gori. Razlike u omjeru acetilena i oksidansa dovode do drugačiji tip plamen. Može biti normalne, karburirajuće (acetilenske) i oksidirajuće strukture.

Teoretski, proces nepotpunog sagorevanja acetilena u čistom kiseoniku može se okarakterisati sledećom jednačinom: HCCH + O 2 → H 2 + CO + CO (za reakciju je potreban jedan mol O 2).

Nastali molekularni vodik i ugljični monoksid reagiraju s kisikom iz zraka. Krajnji proizvodi su voda i četverovalentni ugljični monoksid. Jednačina izgleda ovako: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 + H 2 O. Za ovu reakciju je potrebno 1,5 mola kiseonika. Kada se zbroji O 2, ispada da se 2,5 mola potroši na 1 mol HCCH. A pošto je u praksi teško pronaći idealno čisti kiseonik (često ima blagu kontaminaciju nečistoćama), odnos O 2 prema HCCH će biti 1,10 do 1,20.

Kada je omjer kisika i acetilena manji od 1,10, javlja se plamen karburizacije. Njegova struktura ima uvećano jezgro, njegovi obrisi postaju mutni. Čađ se emituje iz takve vatre, zbog nedostatka molekula kiseonika.

Ako je omjer plinova veći od 1,20, tada se dobiva oksidirajući plamen s viškom kisika. Njegov višak molekula uništava atome željeza i druge komponente čeličnog plamenika. U takvom plamenu nuklearni dio postaje kratak i ima vrhove.

Indikatori temperature

Svaka zona vatre svijeće ili plamenika ima svoje značenje, zbog opskrbe molekulima kisika. Temperatura otvorenog plamena u njegovim različitim dijelovima kreće se od 300 °C do 1600 °C.

Primjer je difuzijski i laminarni plamen, koji je formiran od tri ljuske. Njegov konus se sastoji od tamnog područja s temperaturom do 360 ° C i nedostatkom oksidacijskog sredstva. Iznad njega je zona sjaja. Njegov temperaturni indeks se kreće od 550 do 850 °C, što doprinosi razgradnji termički zapaljive smjese i njenom sagorijevanju.

Vanjski dio je jedva vidljiv. U njemu temperatura plamena dostiže 1560 ° C, što je zbog prirodne karakteristike molekule goriva i brzinu ulaska oksidacijskog sredstva. Ovdje je sagorijevanje najsnažnije.

Supstance se pale pod različitim temperaturnim uslovima. Dakle, metalni magnezijum gori samo na 2210 °C. Za mnoge čvrste materije, temperatura plamena je oko 350°C. Paljenje šibica i kerozina moguće je na 800 °C, dok drva - od 850 °C do 950 °C.

Cigareta gori plamenom čija temperatura varira od 690 do 790 °C, au mješavini propan-butana - od 790 °C do 1960 °C. Benzin se pali na 1350°C. Plamen zapaljenog alkohola ima temperaturu ne veću od 900 °C.

Tekst rada je postavljen bez slika i formula.
Puna verzija rad je dostupan u kartici "Radni fajlovi" u PDF formatu

Vatra svijeća, logorska vatra,

Vatra moćne vatre.

Svjetla - svi su majstori

Poklon poslat ljudima.

Uvod

Može se roditi, ojačati i rasti. Može oslabiti i umrijeti. Može biti drhtav i privržen ili okrutan i pohlepan. Nabacuje, proždire, upija. Možete se boriti protiv njega i on će se povući poražen. To može spasiti ili se pretvoriti u strašnu tragediju.

"Vatra!" - ovo je i usklik nade za izgubljene, i oštra zapovest koja donosi smrt neprijateljima.

Vatrena kosa, goruće oči, uvenuli pogled. Izliv besa, izliv smeha. Igrajte se vatrom, zapalite se mislima, žarite entuzijazmom, gorite od strasti. “Iskra je mala, veliki će plamen roditi”, “Vatra i voda će sve smrviti”, “U vatri je i gvožđe topivo”, “Vatra je prijatelj i neprijatelj čoveku”.

Dosta primera. Oni samo moraju podsjetiti kakvu ulogu ovaj dar prirode igra u našem životu. Naš jezik ga je obdario osobinama živog bića i, obrnuto, izgled i emocije osobe često se povezuju sa svojstvima plamena.

Vatra je dugo bila sastavni dio ljudskog života. Možemo li zamisliti naše postojanje bez vatre? Naravno da ne. Savremeni čovek se svakodnevno suočava sa procesima sagorevanja.

Svrha rada: proučavanje procesa sagorijevanja sa različitih stajališta.

Studijska literatura i Internet resursi vezani za temu sagorijevanja;

Upoznajte istoriju ovladavanja vatrom;

Pronađite informacije i precizna uputstva za izvođenje eksperimenata vezanih za procese sagorevanja.

Malo istorije

Sagorijevanje- ovo je prvi hemijska reakcija da je osoba upoznala.

Prema legendi, vatru je smrznutim i nesretnim ljudima doneo titan Prometej, uprkos Zevsovoj zabrani. Ali, najvjerovatnije, primitivni humanoidni pojedinci su naišli na vatru tokom požara uzrokovanih udarima groma i vulkanskim erupcijama. Nisu znali kako da ga sami izvuku, ali su ga mogli nositi i održavati. Prvi dokazi o upotrebi vatre od strane ljudi odnose se na arheološka nalazišta drevnog čovjeka kao što je Chesovanya u Istočna Afrika, Swartkrans u Južna Afrika, Zhoukoudian i Xihoudu u Kini i Trinil, na ostrvu Java. Pronađene su lomače, pepeo i ćumur od prije 1,5-2 miliona godina, spaljena oruđa rada primitivnih ljudi i kosti sisara.

Kada je osoba počela sama da loži vatru nije se sa sigurnošću znalo sve do 2008. godine, kada je grupa izraelskih arheologa imenovala relativno tačan datum prije 790 hiljada godina. Naučnici su do ovog zaključka došli na osnovu rezultata iskopavanja na poznatom ranopaleolitskom lokalitetu Gesher-Bnot-Yaakov. Prema izvještaju u časopisu Quaternary Science Reviews, oni su pronašli tragove upotrebe primitivnih sredstava za paljenje vatre, korištenih tokom života gotovo dvanaest generacija koje su naseljavale to područje. Isti zaključci doneseni su i na osnovu detaljnijih istraživanja kamenja i kamenog oruđa pronađenog ranije.

Trenje je bila prva metoda samoproizvodnje vatre od strane čovjeka. Ova metoda se povremeno koristi u naše vrijeme, na primjer, u terenskim uvjetima.

Postepeno, kako je čovječanstvo gomilalo praktično iskustvo i nova znanja o svijetu koji ga okružuje, zamijenio ga je drugi način paljenja vatre, zasnovan na paljenju iskre. Leži u tome da kada kamen oštro udari u neke minerale, s njihove površine izlete sitne čestice koje se odmah zapale i, pavši na zapaljivi materijal, zapale ga. To uključuje, na primjer, pirit (gvožđe (II) disulfid - FeS 2). Poznati su i drugi minerali sa istim svojstvom. Vremenom je ovaj metod poboljšan: počeli su da pale vatru tako što su iskre iz uobičajenijeg i pristupačnijeg minerala silicijuma gvozdenim kremenom. Zapaljive materije bile su tinder ili spaljena kudelja. Da bi se vatra na ovaj način dobila u Evropi sve do sredine XIX veka. Korišten je uređaj koji je u Rusiji dobio naziv "tinderbox".

Još jedan zanimljiv metod koristili su od antike do sredine dvadesetog veka plemena ostrva Sumatra, Java, Kalimantan i Sulawesi: paljenje vatre oštrim sabijanjem vazduha u posebnim uređajima.

Trenutno se osoba stalno suočava s procesima sagorijevanja. Moglo bi biti izgaranje plina šporet na plin, mikroeksplozije goriva u dizel motorima automobila, sistemima grijanja u privatnim kućama ili radu termoelektrane i sl. U vojnom sektoru vatra se podrazumijeva kao pucanje iz vatrenog oružja.

Vatra kroz oči naučnika

Šta je vatra? Sa gledišta kemije, ovo je zona egzotermne reakcije oksidacije, ponekad praćene pirolizom (termički razlaganje organskih i mnogih anorganskih spojeva). Sa stanovišta fizike - emisija svjetlosti zagrijanih tvari iz zone takve reakcije.

Zašto vidimo vatru? Čestice zapaljivog materijala i produkti sagorevanja sijaju jer imaju visoku temperaturu (normalno zračenje crnog tela). Visoka temperatura omogućava atomima da se neko vrijeme pomaknu u viša energetska stanja, a zatim, po povratku u prvobitno stanje, emituju svjetlost određene frekvencije, koja odgovara strukturi elektronskih ljuski datog elementa.

Koja je razlika između "vatre" i "gorenja"? Vatra To je brz oblik sagorijevanja u kojem se oslobađaju i svjetlost i toplina. Sagorijevanje- složeni fizičko-hemijski proces transformacije polaznih materijala u produkte sagorevanja tokom egzotermnih reakcija. Za proces sagorevanja potrebno je:

zapaljiva tvar (gorivo);

Oksidant (najčešće kiseonik);

Izvor paljenja (ne uvijek)

Oksidator i zapaljiva supstanca zajedno čine zapaljivi sistem. Može biti homogena i heterogena:

Homogene su sistemi u kojima su zapaljiva supstanca i oksidant ravnomerno pomešani jedni s drugima (mešavine zapaljivih gasova, para). Sagorevanje takvih sistema naziva se kinetičko sagorevanje. Pod određenim uslovima takvo sagorevanje može imati karakter eksplozije.

Heterogena- sistemi u kojima se zapaljiva supstanca i vazduh međusobno ne mešaju i imaju međuprostor (čvrsti zapaljivi materijali i neprskane tečnosti). U procesu sagorevanja nehomogenih zapaljivih sistema, kiseonik iz vazduha prodire kroz produkte sagorevanja do zapaljive supstance i reaguje sa njom. Takvo sagorijevanje naziva se difuzijsko sagorijevanje. Kiseonik, hlor, fluor, brom i druge supstance mogu delovati kao oksidaciono sredstvo.

Vatra je glavna (slobodno sagorevanje) faza sagorevanja, ovo je fizički i hemijski fenomen, što znači da je nerazumno posmatrati samo sa stanovišta hemije. Sa stanovišta fizike vatra- skup vrućih plinova koji se oslobađaju kao rezultat:

proizvoljno ili nehotično zagrijavanje goriva (zapaljive tvari) do određene temperature u prisustvu oksidacijskog sredstva;

hemijska reakcija (na primjer, eksplozija);

protok električne struje u mediju (električni luk, električno zavarivanje)

Faze gorenja

Proces sagorevanja je podeljen na određene faze (faze):

1. Početna faza (faza rasta),

2. faza slobodnog gorenja (potpuno razvijena faza),

3. Faza tinjanja (faza raspadanja).

U prvoj - početnoj - fazi, potrošnja kisika se povećava, a zatim počinje opadati. Određena količina toplote se stvara i ta količina se povećava tokom procesa sagorevanja. Plamen se može zagrijati do preko 5370°C, ali sobna temperatura može biti niska u ovoj fazi.

Tokom druge faze slobodnog sagorevanja, vazduh bogat kiseonikom se uvlači u plamen jer konvekcija prenosi toplotu u gornji sloj zatvorenog prostora. Vrući plinovi putuju odozgo prema dolje, tjerajući hladniji zrak da traži niže nivoe i na kraju zapali sav zapaljivi materijal u gornjim nivoima prostorije. U ovoj fazi, temperatura u gornjim slojevima može preći 7000°C. Vatra nastavlja da troši slobodni kiseonik sve dok ne dođe do tačke u kojoj nema dovoljno kiseonika da reaguje sa gorivom. Plamen se svodi na fazu tinjanja i potreban mu je samo kisik da bi se brzo zapalio.

U trećoj fazi, plamen može prestati ako je područje gorenja hermetički zatvoreno. U ovom slučaju, sagorijevanje se smanjuje na žar. Emituje se gust dim i gasovi, javlja se višak pritiska. Ugljevi nastavljaju da tinjaju, prostorija će biti potpuno ispunjena gustim dimom i plinovima izgaranja na temperaturi od 5370 ° C. Intenzivna toplota će ispariti lakše sastojke goriva. , kao što su vodonik i metan iz zapaljivih materijala u prostoriji. Ovi gorljivi gasovi će se kombinovati sa derivatima vatre i dodatno povećati rizik od ponovnog paljenja i stvoriti mogućnost obrnutog potiska.

Vrste sagorevanja

Flash- ovo je brzo sagorijevanje zapaljive smjese, koje nije praćeno stvaranjem komprimiranih plinova.

vatre- pojava sagorevanja pod uticajem izvora paljenja.

Živopisan primjer paljenja je "trik" drevnih indijskih svećenika: u staroj Indiji, tokom obavljanja svetih obreda, u sumraku hramova, misteriozno crveno svjetlo iznenada su se rasplamsavale i raspršile iskrima, izazivajući praznovjeran strah kod vjernika. . Naravno, moćni Buda nije imao ništa s tim, već su njegove vjerne sluge, svećenici, uplašili i obmanuli vjernike uz pomoć pjenušavih svjetiljki. Soli stroncijuma, koje su plamenu davale crvenu boju, pomešane su sa ugljem, sumporom i kalijum hloratom (bertolet so). U pravo vrijeme, smjesa je zapaljena.

2KClO 3 + S + 2C \u003d 2KCl + SO 2 + 2CO 2

Spontano sagorevanje- ovo je fenomen naglog povećanja brzine egzotermnih reakcija, što dovodi do sagorijevanja tvari (materijala, smjese) u odsustvu izvora paljenja.

Termičko spontano sagorevanje tvari nastaju kao rezultat samozagrijavanja pod utjecajem latentnog ili vanjskog izvora grijanja. Samozapaljenje je moguće samo ako količina toplote koja se oslobađa u procesu autooksidacije premašuje prenos toplote u okolinu.

Primjer termalnog spontanog sagorijevanja je spontano sagorijevanje isparljivih tvari esencijalna ulja po toplom vremenu. Svi poznata legenda o gorućem grmu, ili Mojsijevom grmu, ima potpuno naučno objašnjenje: naučnici veruju da je to bio diptam grm koji emituje eterična ulja koja svetle pod dejstvom sunčeve svetlosti. Za mirnog vremena oko grma se povećava koncentracija hlapljivih eteričnih ulja koje luči biljka, koja se zapale kada se postigne određena temperatura. Jednačina hemijske reakcije samozapaljenja etra:

C 4 H 10 O + 6O 2 \u003d 4CO 2 + 5H 2 O

Termičko samozapaljenje takođe objašnjava pojavu grobljanske rasvete. Prilikom razgradnje organskih ostataka oslobađa se bezbojni, toksični gas fosfin (PH3) koji ima tendenciju da se spontano zapali u vazduhu, tj. u prisustvu kiseonika. Ako ovaj plin izađe iz zemlje, u kojoj se raspadaju organski ostaci, dolazi do samozapaljenja, formiraju se mali bljeskovi, kojima su crkvenjaci plašili praznovjerne ljude. Ovaj fenomen se može posmatrati samo u toplo vrijeme godine, pošto je temperatura samozapaljenja fosfina = 38°C. Jednačina kemijske reakcije samozapaljenja fosfina:

2PH 3 + 4O 2 = P 2 O 5 + 3H 2 O

Do spontanog sagorijevanja može doći i pod utjecajem vitalne aktivnosti mikroorganizama u masi tvari (materijala, smjese).

Zapaljivi materijali, posebno navlaženi, služe kao hranljivi medij za mikroorganizme čija je vitalna aktivnost povezana sa oslobađanjem toplote (treset, piljevina) imaju tendenciju mikrobiološkog spontanog sagorevanja. Istovremeno, temperatura samozagrijavanja ne prelazi uobičajene vrijednosti temperature. okruženje i može biti negativan.

Stoga se većina požara i eksplozija dešava kada se poljoprivredni proizvodi (silaža, vlažno sijeno) skladište u elevatorima. Najčešći način da se izbjegne samozagrijavanje i samozapaljenje sijena (i sličnih materijala) je da se osigura da se tokom skladištenja ti materijali ne smoče.

Postoji razlika između procesa paljenja i spontanog sagorevanja: da bi došlo do paljenja, potrebno je uvesti toplotni impuls u zapaljivi sistem, čija je temperatura veća od temperature samozapaljenja supstance.

Temperatura samozagrevanja- minimalna temperatura okoline iznad koje je, pod povoljnim uslovima, moguć razvoj egzotermnog procesa samozagrevanja povezanog sa termičkom razgradnjom i oksidacijom određene zapremine (mase) zapaljive supstance.

Temperatura automatskog paljenja- ovo je najniža temperatura tvari pri kojoj dolazi do naglog povećanja brzine egzotermnih reakcija, koje završavaju pojavom vatrenog sagorijevanja.

Eksplozija je izuzetno brza kemijska transformacija tvari, praćena brzim oslobađanjem toplinske energije i stvaranjem komprimiranih plinova sposobnih za mehanički rad.

Bez ove vrste sagorevanja, teško je i zamisliti savremeni svet, budući da je mehanička eksplozija goriva u osnovi rada većine automobilskih motora. Eksplozije malih razmjera također se koriste u pirotehničkim sredstvima. Pirotehnika (drugi grčki πῦρ - vatra, toplota; τεχνικός - umjetnost, zanatstvo) je grana tehnologije povezana s tehnologijom pripreme zapaljivih smjesa i njihovog spaljivanja radi postizanja određenog efekta. Podijeljena:

vojska (baklene, dimne bombe)

specijalizirani (filmsko snimanje specijalni efekti, civilna signalna sredstva)

zabavne (pirotehnička sredstva - petarde, pjenice, petarde, vatromet.

produkti sagorevanja

Tokom procesa sagorevanja nastaju proizvodi sagorevanja. Mogu biti tečni, čvrsti i gasoviti. Njihov sastav zavisi od sastava goruće supstance i od uslova njenog sagorevanja. Organske i neorganske zapaljive tvari se uglavnom sastoje od ugljika, kisika, vodika, sumpora, fosfora i dušika. Od toga, ugljenik, vodonik, sumpor i fosfor mogu da oksidiraju na temperaturi sagorevanja i formiraju produkte sagorevanja: CO, CO 2 , SO 2 , P 2 O 5 . Dušik na temperaturi sagorevanja se ne oksidira i oslobađa se u slobodnom stanju, a kiseonik se troši za oksidaciju zapaljivih elemenata supstance. Svi ovi produkti sagorevanja (sa izuzetkom ugljen-monoksida CO) neće moći da izgore u budućnosti.

Nepotpunim sagorijevanjem organskih tvari pri niskim temperaturama i nedostatku zraka nastaju raznovrsniji proizvodi - ugljični monoksid (II), alkoholi, aldehidi, kiseline i druga složena hemijska jedinjenja. Ovi proizvodi proizvode oštar i otrovan dim. Osim toga, sami proizvodi nepotpunog sagorijevanja mogu sagorjeti i stvoriti eksplozivne smjese sa zrakom. Takve eksplozije nastaju pri gašenju požara u podrumima, sušarama i u zatvorenim prostorima sa velikom količinom zapaljivog materijala.

boja plamena

Sposobnost nečistoća da oboje plamen u različite boje koristi se ne samo u pirotehnici, već i u analitičkoj hemiji: pirokemijska analiza je metoda za otkrivanje nekih hemijski elementi(na primjer, u mineralima) prema različitoj boji plamena.

Element	boja plamena
	smaragdno zelena
kobalt (Co)
mangan (Mn)	Ljubičasti ametist
željezo (Fe)	žuto-braon
nikl (Ni)	Crveno-braon
natrijum (Na)	Narandžasta
kalcijum (Ca)	jarko crvene

Plinski plamenik gori plavim plamenom zbog prisustva ugljičnog monoksida (CO). Žuto-narandžasti plamen šibice nastaje zbog prisustva natrijumovih soli u drvetu. Žuto-narandžasta boja vrha plamena u normalnim uvjetima je posljedica sjaja čestica čađi koje struja vrućeg zraka prenosi prema gore.

Zaključak

Kao rezultat rada na temi, ispunjeni su postavljeni zadaci: proučeni su literarni izvori i internet resursi o istoriji savladavanja požara i procesa sagorevanja; odabrani laboratorijski eksperimenti vezani za procese sagorijevanja i upute za njihovu provedbu.

Svrha rada je postignuta. Takav naizgled poznat fenomen modernom čovjeku kao što je sagorijevanje je najsloženiji fizički i kemijski proces. Ovo je prva hemijska reakcija poznata čoveku! Ovaj proces igra veoma važnu ulogu u našem životu, iako je ponekad veoma opasan.

Zanimljive činjenice i laboratorijski eksperimenti predstavljeni u radu mogu se koristiti u demonstracijske svrhe u obrazovne institucije upoznati učenike sa neverovatna tema kao vatra.

Praktični dio

Iskustvo broj 1. "Hemijski fitilj".

Ova metoda daljinskog paljenja fitilja bombi korišćena je još krajem 19. veka. Zasnovan je na sposobnosti glicerola da se zapali iz reakcije sa jakim oksidantom (kalijev permanganat).

Svrha eksperimenta: osigurati da se vatra može "roditi" ne samo iz iskre, već i jednostavno iz miješanja određenih supstanci koje su odvojeno potpuno bezopasne.

Reagensi i oprema: papir, kristalni kalijum permanganat, bezvodni glicerin, pipeta.

Napredak rada i posmatranje: sipajte malu količinu kalijum permanganata na zgužvani list papira, nakapajte 3-5 kapi glicerina; Iznad smjese će se pojaviti dim, a nakon nekog vremena (5-15 sekundi) smjesa i zgužvani list će zasvijetliti.

Iskustvo broj 2. "Mini vatromet"

Reagensi i oprema: ugalj u prahu, kristalni kalijum permanganat, gvozdene opiljke, list papira, lončić, klešta za lončiće, suvo gorivo.

Napredak rada i posmatranje: na list papira sipamo tri male identične hrpice fino usitnjenog praha: kalijum permanganata, gvozdenih strugotina i uglja. Nakon toga, preklopite list papira na pola tako da se prašci slažu u jednu hrpu. Činjenica je da pri mljevenju kalijevog permanganata s gvozdenim strugotinama, smjesa se može rasplamsati. Dobijenu smjesu sipajte u lončić. Stavljamo ga na vatru suvog goriva i čekamo nekoliko sekundi. Kako se smjesa zagrije, počet će svjetlucati kao šprica.

Iskustvo broj 3. "Neugasivi magnezijum".

Magnezijum je jedna od rijetkih supstanci koje se ne mogu ugasiti vodom.

Reagensi i oprema: magnezijum, voda, staklo, kašika sa dugom drškom, špiritus.

Napredak rada i posmatranje: upalimo malu količinu magnezijuma u kašičici iz plamena alkoholne lampe. Stavljamo zapaljeni magnezijum u čašu vode i posmatramo da se ne gasi, već da gori i dalje ostaje na površini vode.

Iskustvo br. 4 "Faraonova zmija iz kalcijum glukonata."

Faraonske zmije su brojne reakcije koje su praćene stvaranjem poroznog proizvoda iz male količine reaktanata. Ove reakcije su praćene brzom evolucijom gasa.

Svrha eksperimenta: promatrati termičku razgradnju kalcijum glukonata.

Reagensi i oprema: tablete kalcijum glukonata, suvo gorivo, pinceta.

Napredak rada i posmatranje: na upaljenu tabletu suvog goriva, uz pomoć pincete, staviti 1-2 tablete kalcijum glukonata. Kalcijum glukonat će se značajno povećati u zapremini, poprimiti "crvičasti" oblik i "ispuzati" iz plamena. Rezultirajuća "zmija" je vrlo krhka i raspašće se na prvi dodir.

Iskustvo broj 5. "Soda Viper".

Svrha eksperimenta: promatrati termičku razgradnju mješavine sode i šećer u prahu.

Reagensi i oprema: pijesak, soda, šećer u prahu, alkohol.

Napredak rada i posmatranje: sipajte malo peska (4-5 kašika), napravite malu udubinu na vrhu dobijene "piramide". U ovo udubljenje sipajte mješavinu jednake količine sode i šećera u prahu. Sve to prelijemo alkoholom, zapalimo. Prvo promatramo stvaranje malih tamnih mjehurića, zatim pojavu samog "soda zmija". Kao iu prethodnom eksperimentu, faraonova zmija postepeno se povećava u veličini.

Iskustvo broj 6. "Eksplozija mješavine plinova".

Svrha eksperimenta: promatrati eksploziju mješavine zraka sa zapaljivim plinom.

Reagensi i oprema: cink, hlorovodonična kiselina, uređaj za dobijanje gasova, čaša vode, deterdžent za suđe, upaljeni iver.

Napredak rada i posmatranje: sipajte malo deterdženta u čašu vode, promiješajte da se dobije lagana pjena. Pomiješamo cink i klorovodičnu kiselinu u uređaju za dobivanje plinova, usmjerimo cijev za izlaz plina u čašu vode i deterdženta. Kada cink reaguje sa hlorovodoničnom kiselinom, oslobađa se vodonik koji stvara pjenu u čaši. Kada ima dovoljno

pjene, uklonite cijev za izlaz plina, donesite zapaljeni komadić do pjene i uočite malu eksploziju.

Iskustvo broj 7. "Plamen u boji"

Reagensi i oprema: bakar hlorid, bakar (II) sulfat, kuhinjska so, kalcijum fluorid, amonijum hlorid, voda, špiritna lampa, nikrom žičana omča.

Napredak rada i posmatranje: pomiješati amonijum hlorid u omjeru 1:1 sa svakim od reagensa, razrijediti vodom i pomiješati nastalu suspenziju. Zatim zakačimo malu količinu svake od tvari omčom od nihromske žice i unesemo je u plamen plamenika, promatramo reakciju bojenja plamena. Kao rezultat toga, ispostavilo se: originalni plamen je bio proziran, s plavičastom nijansom; natrijum hlorid (kuhinjska so) obojio je plamen u žuto; bakar sulfat (II) - plavi vitriol- zeleno; bakar hlorid - u svijetloplavoj boji, a kalcijum fluorid dao je plamenu jedva primjetnu crvenu nijansu.

Bibliografija

1. .Kendivan, O.D.-S. Čudo očima hemičara / O.D.-S. Kendivan //Hemija. Obrazovno-metodički časopis za nastavnike hemije i prirodnih nauka br. 5-6 izd. Prvi septembar - Moskva, 2014. - S.45-52

2. Krasitsky, V.A. Vatra koju je stvorio čovjek: istorija i modernost / V.A. Krasitsky // Kemija. Obrazovno-metodički časopis za nastavnike hemije i prirodnih nauka br. 1 izd. Prvi septembar - Moskva, 2014. - S.4-8

3. Nepoznato. Analitička hemija. Semi-microanalysis [Elektronski izvor] / Nepoznato // Analytical chemistry - Način pristupa: http://analit-himiya.ucoz.com/index/0-13

4. Nepoznato. Combustion [Elektronski izvor] / Nepoznato / / Besplatna enciklopedija Wikipedia - Način pristupa: https://ru.wikipedia.org/wiki/Combustion

5. Poltev, M.K. Poglavlje X Sigurnost od požara. §1. Procesi sagorevanja / M.K. Poltev // Zaštita na radu u mašinstvu, ur. "Viša škola" - Moskva, 1980.

6. Ryumin, V.V. Sagorevanje bez vazduha / V.V. Ryumin // Zabavna hemija, 7. izd. Mlada garda. - Moskva, 1936. - S.58-59

7. Ryumin, V.V. Samozapaljenje / V.V. Ryumin// Zabavna hemija, 7. izd. Mlada garda. - Moskva, 1936. - P.59

8. Stepin, B.D.; Alikberova, L.Yu. Spektakularni eksperimenti / B.D. Stepin, L.Yu. Alikberova // Zabavni zadaci i spektakularni eksperimenti u hemiji ed. Drfa - Moskva, 2006. - S.

Uvod

Relevantnost teme. Bez vatre život na Zemlji je nemoguć. Vidimo vatru svaki dan - peć, vatru, peć itd. On je svuda - u domovima i školama, u fabrikama i fabrikama, u motorima svemirskih brodova. Vječni plamen gori na Trgu slave, u hramovima uvijek gore svijeće...

Šumski požari su se prikazivali na TV-u cijelo ljeto. Veliki broj stabala koja su nam davala vazduh nepovratno je izgorela. mogao postati zanimljive knjige i naše školske sveske. Životinje su uginule. Cijela sela su izgorjela, ljudi su ostali bez krova nad glavom.

Zanimljiva i misteriozna ova vatra!

Za djecu je napisano dosta knjiga o požarima i mjerama sigurnosti, uključujući i književna djela („Ujka Stepa“ S. Mihalkova, „Zabuna“ K. Čukovskog, „Mačja kuća“ S. Maršaka itd.). Ali takvi izvori, koji detaljno opisuju i svojstva vatre i njene prednosti, rijetki su. Naš rad je pokušaj da popunimo ovu prazninu.

Svrha rada: Proučavanje značenja vatre za ljude.

Zadaci. U ovom radu proučavamo svojstva vatre i odgovaramo na pitanje: Šta je vatra? Također razumijemo kako ljudi koriste ova svojstva. Kako i zašto vatra može pomoći i naškoditi ljudima? (Dodatak 1).

Koristili smo referentnu literaturu: rečnik, enciklopediju, neke knjige za odrasle i informacije sa interneta.

1. Šta je vatra? Osnovna svojstva vatre

U dječijoj enciklopediji postoji takva definicija vatre i sagorijevanja: "ovo je kemijska reakcija u kojoj se jedna od tvari toliko zagrije da se spaja s kisikom zraka." U objašnjavajućem rečniku ruskog jezika čitamo: „Vatra - gorući svetleći gasovi visoke temperature” . Nakon čitanja ove informacije, autor ovog rada nije shvatio šta je vatra i odlučio je da mu da definiciju koja bi bila razumljiva studentima osnovna škola. Da biste to učinili, morate identificirati njegova glavna svojstva.

Proučavamo osnovna svojstva vatre metodom eksperimenta (eksperimenata) i posmatranja. Uradimo neke eksperimente.

Bilješka. Svi eksperimenti su izvedeni u prisustvu i uz pomoć odraslih, uz poštovanje sigurnosnih pravila: korištena je nezapaljiva površina (staklena ploča) i pripremljen vrč s vodom.

Opis iskustava:

Iskustvo br. 1. Noću su se u prostoriji gasila svjetla. Pao je mrak, ništa se nije moglo vidjeti. Zapalili su svijeću, postali su vidljivi obrisi predmeta i ljudi.

Zaključak: 1 svojstvo: Vatra emituje svjetlost! (Vidi: Dodatak, slajd 4)

Čak i mali plamen svijeće može osvijetliti sobu. Zato mama uvek ima sveće u rezervi - za slučaj nestanka struje.

Iskustvo br. 2. Vrlo pažljivo, hajde da prinesemo ruku plamenu svijeće. Na udaljenosti od 20 cm postaje jako toplo, niže - zbog osjećaja peckanja, ne možete spustiti ruku.

Zaključak: 2 svojstva: Vatra daje mnogo topline! (Vidi: Dodatak, slajd 5).

Iskustvo broj 3. Pokrijmo goruću svijeću staklenom teglom. Nakon nekoliko sekundi plamen se gasi. Ista stvar se dešava i sa plinskim gorionikom. Radi pouzdanosti, eksperiment smo ponovili 3 puta. Rezultat je uvijek isti - plamen prestaje da gori.

Zaključak: svojstvo 3: da bi vatra izgorjela potreban je zrak, odnosno kisik koji ona sadrži. (Vidi: Dodatak, slajd 6).

Dakle, saznali smo glavna svojstva vatre i već možemo odgovoriti na pitanje: šta je vatra?

Vatra je proces u kojem se kisik apsorbira, a svjetlost i toplina oslobađaju.

Nastavimo proučavanje svojstava vatre.

1) Posmatrajte plamen svijeće. Oblik mirnog plamena, usmjerenog prema gore, izgleda kao stožac. Ako polako pušete na plamen svijeće, tada se oblik mijenja, odstupa od strujanja zraka. Ista stvar se dešava ako prinesete svijeću na otvoren prozor.

Zaključak: oblik plamena se može mijenjati uz pomoć strujanja zraka. Ovo svojstvo se koristi pri paljenju vatre. (Vidi: Dodatak, slajdovi 9,10,11).

2) Razmotrite boju plamena. Boja nije svuda ista, plamen ima slojeve: najniži sloj plavičaste nijanse, zatim svijetložuti sloj, nakon toga - najgornji crvenkasto-narandžasti. (Vidi: Dodatak, slajd 13).

Ali nije sve u boji.

Primijetili smo da je plin u kuhinji uvijek plav, a drvo žuto-narandžasto. Posmatrajući kako gori tanka bakrena žica, iz električnog kabla, otkrili smo da plamen postaje zelen. (Vidi: Dodatak, slajdovi 14, 17, 18, 19).

Zaključci: 1. Različite tvari i materijali gore s različitim bojama plamena. Tako ćete dobiti tako prekrasan vatromet! 2. Dakle, nepoznatu supstancu možete odrediti po boji plamena, samo je trebate zapaliti (kao jedan od načina).

Eksperiment br. 5. Temperatura plamena. Uzmite istu tanku bakrenu žicu. Vrh takve žice, držeći je preko plamena, postavlja se na različita mjesta i na različite visine u plamenu i promatra se djelovanje plamena na žicu. Zapažanja otkrivaju sljedeće:

• U donjem dijelu plamena žica ne svijetli, ne gori, samo je prekrivena crnim premazom.
• U srednjem dijelu žica svijetli i počinje svijetliti crveno.
• Na samom vrhu plamena, žica se zapali, pretvarajući plamen u zelenkast.

To znači da je temperatura u različitim slojevima plamena različita. To potvrđuje i eksperiment sa prinošenjem ruke plamenu. Sjećamo se da ruku možete podići samo do 20 cm odozgo.Ako stavite prst na dno plamena, toplina se osjeća samo na udaljenosti od 1 cm.

Zaključak: plamen ima nekoliko slojeva koji se razlikuju ne samo po boji, već i po temperaturi. Na dnu plamena je najhladniji, a na vrhu - najtopliji. (Vidi: Dodatak, slajd 20).

2. Značenje vatre: korist i šteta

Kao rezultat eksperimenata, vlastitih zapažanja, kao i iz materijala koji smo pročitali, uvjerili smo se da ljudi stalno koriste vatru u svom životu, a ona im donosi velike koristi.

1. U svakodnevnom životu: za grijanje prostora, kuhanje, grijanje vode, rasvjetu - ako ne radi struja. Vatra je također za udobnost. Na primjer, kamin ili mirisne svijeće.
2. Kako se ispostavilo, korisne karakteristike Vatra se koristi u mnogim postrojenjima i fabrikama. Vatra topi metal, nakon čega mu se daje neki oblik. Također, metal se reže vatrom, ili obrnuto, zavaruje se. Tako se koristi, na primjer, za izradu raznih mašina i mehanizama.

Vatra se takođe koristi za:

• Proizvodnja staklenog i zemljanog posuđa.
• Proizvodnja plastike, boja.
• Proizvodnja lijekova.
• Reciklaža.

I ovo nije cijela lista "dobrih" vatrenih djela.

Zaključak: Ljudima je zaista potrebna vatra. Zagreva, hrani i osvetljava. Savremeni čovek stalno koristi vatru. Nemoguće je zamisliti život bez vatre.

Ali vatra je veoma opasna! Uvek se mora kontrolisati. On je u stanju da napravi veliku štetu. Radi se o požarima. Vatra je kada vatra gori bez želje osobe i uništi sve.

Požari nanose veliku štetu našoj državi i stanovništvu. Vatra je veoma užasna, okrutna, neprijateljska pojava prema svim živim bićima. (Vidi: Dodatak, slajd 26).

Vatra je štetna jer: ljudi umiru od požara i dobijaju teške opekotine, ljudi gube svoje domove, šume nestaju od požara i svi njihovi stanovnici umiru: životinje, ptice, vatra može uništiti sve što je čovjek stvorio svojim radom.

Neka statistika. Zamislite samo da svake godine u svijetu bude oko 5 miliona požara! Svakog sata jedna osoba pogine u požaru, dvije su povrijeđene i izgorene. Svaka treća osoba koja je umrla je dijete.

Kako nastaju? Zbog nepažljivog rukovanja vatrom, nepoštenog odnosa prema mjerama sigurnosti.

Mnogo je knjiga napisano o požarima, o nevoljama koje vatra donosi. Uključujući i djecu. Zašto je toliko knjiga o požarima napisano za djecu? Mislimo da zato što požari vrlo često nastaju krivicom djece.

Podsjećamo svu djecu:

Nikad se ne igrajte vatrom!

Paljenje vatre moguće je samo u prisustvu odraslih i pod njihovim nadzorom.

Oprema za gašenje treba biti pri ruci na mjestima za loženje logorske vatre i za druge svrhe.

Vatra se ne smije ostaviti bez nadzora.

Kada vatra više nije potrebna, treba je dobro ugasiti.

Zaključak

Tako smo kao rezultat obavljenog rada dali definiciju vatre koja je razumljiva djeci: „Vatra je proces u kojem se apsorbira kisik i oslobađa svjetlost i toplina.“

I također saznali: Plamen ima određeni oblik, nekoliko slojeva koji se razlikuju ne samo po boji, već i po temperaturi. U tom slučaju se oblik plamena može promijeniti uz pomoć strujanja zraka. Poznavanje ovih svojstava pomaže ljudima da efikasnije koriste vatru.

Različite tvari i materijali gore s različitim bojama plamena. Dakle, možete odrediti neku tvar po boji plamena, samo je trebate zapaliti (kao jedan od načina).

Općenito, ljudima je zaista potrebna vatra, ona grije, hrani, osvjetljava. Savremeni čovek stalno koristi vatru. Nemoguće je zamisliti život bez vatre.

Ali vatra je veoma opasna! Uvek se mora kontrolisati, ne sme se ostaviti bez nadzora. On je u stanju da napravi veliku štetu. Vatra je veoma užasna, okrutna, neprijateljska pojava prema svim živim bićima.

Naravno, nismo istražili sve o tako neverovatnom fenomenu kao što je vatra. Stoga je u budućnosti moguće istražiti takva pitanja: kako su ljudi naučili da zapale vatru, koji su bili prvi načini? Koje supstance ne sagorevaju i zašto? Kako se rade vatrogasni trikovi? Zanimljiva je i tema „Vatra i oružje“.

Rezultati ovog rada mogu se koristiti kao pomoćni materijal u nastavi o svijetu oko nas (svijetu oko nas) u vrtić i osnovna škola. Za djecu zainteresiranu za vatru, takav materijal će biti koristan, jer je vizualan i prilično jednostavan.

Spisak izvora i literature

1. John Farndon, Ian James, Jeannie Johnson, Angela Royston i dr. Enciklopedija pitanja i odgovora. Prevod s engleskog: E. Kulikova, D. Belenkaya i dr. Atticus Publishing Group LLC, 2008. 255 str.
2. Kaidanova O.V (sastavljač) Vatra i čovjek. Moskva, 1912. 98 str.
3. Ozhegov S.I. Rječnik ruskog jezika: M.: Rus. yaz., 1984. 797 str.
4. Safronov M.A., Vakurov A.D. Požar u šumi. Novosibirsk: nauka, 1991. 130 str.
5. Internet resursi:

Element vatre. http://salamand.ru/sootvettstviya-stixii-ognya

Ruska statistika. http://www.statp.ru

Nakon što ste izvršili ovaj jednostavan eksperiment, uvjerit ćete se da se bez kisika plamen gasi. Uzmite svijeću i pričvrstite je na tanjir. Zamolite odraslu osobu da zapali svijeću, a zatim je pokrijte staklenom teglom. Nakon nekog vremena videćete da se plamen ugasio, jer je kiseonik u tegli nestao.

Plamen nastaje tokom sagorevanja supstanci u različitim stanjima - one mogu biti čvrste, tečne, pa čak i gasovite. Plamen nastaje samo u prisustvu zapaljive supstance, kiseonika i toplote. Razmotrimo proces na primjeru šibice: sumpor i sama šibica su zapaljiva tvar, trenje o kutije; energija koja nastaje trenjem postaje toplota, a kada reaguje sa kiseonikom, šibica počinje da gori. Duvanjem u zapaljenu šibicu temperatura se smanjuje i sagorevanje prestaje.

Kako se mjeri temperatura?

Za mjerenje temperature koriste se različite vage. Svaka skala nosi ime svog tvorca: Celzijus, Farenhajt, Kelvin i Rankin. Većina zemalja koristi skalu Celzijusa (°C).
Evo nekoliko primjera temperatura:
250 °C - temperatura paljenja drveta;
100 °C je tačka ključanja vode;
37 °C je temperatura ljudskog tijela;
O ° S - tačka smrzavanja vode;
- 39 °C - temperatura očvršćavanja žive;
- 273°C je apsolutna nula temperatura na kojoj atomi prestaju da se kreću.

produkti sagorevanja

Dim, pepeo i čađ su proizvodi sagorevanja. Kada neka tvar izgori, ona ne nestaje, već se pretvara u druge tvari i toplinu.

oblik plamena

Plamen ima izdužen oblik jer topli vazduh, koji je lakši od hladnog, juri naviše.

Šta je gorivo ili gorivo

Tvari koje sagorevaju u prisustvu kiseonika uz oslobađanje velike količine toplote nazivaju se zapaljivim i koriste se za proizvodnju različite vrste energije. Drvo i ugalj su čvrsta goriva. Benzin, dizel gorivo i kerozin su tečna goriva, dobijaju se iz nafte. Prirodni gas, koji se sastoji od metana, etana, propana i butana, je gasovito gorivo.