K čemu je oheň? Vlastnosti a význam ohně

- udržitelného řetězová reakce, který zahrnuje spalování, což je exotermická reakce, při které oxidační činidlo, obvykle kyslík, oxiduje palivo, obvykle uhlík, což vede ke vzniku produktů spalování, jako je oxid uhličitý, voda, teplo a světlo. Typickým příkladem je spalování metanu:

CH 4 + 2 O 2 -> CO 2 + 2 H20

Teplo vznikající při spalování může být využito jako palivo pro samotné spalování a v případě, kdy to stačí a není potřeba další energie pro udržení spalování, dojde k požáru. Chcete-li zastavit oheň, můžete odstranit palivo (vypnout hořák na sporáku), okysličovadlo (zakrýt oheň speciálním materiálem), zahřát (pokropit oheň vodou) nebo samotnou reakci.

Spalování je v jistém smyslu opakem fotosyntézy, endotermní reakce, při které se využívá světlo, voda a oxid uhličitý k produkci uhlíku.

Je lákavé předpokládat, že uhlík nacházející se v celulóze se používá při spalování dřeva. Zdá se však, že se děje něco složitějšího. Pokud je dřevo vystaveno teplu, prochází pyrolýzou (na rozdíl od spalování, které nepotřebuje kyslík), přeměňuje ho na hořlavější látky, jako jsou plyny, a právě tyto látky se při požárech vznítí.

Pokud dřevo hoří dostatečně dlouho, plamen zhasne, ale doutnání bude pokračovat a zejména dřevo bude dál svítit. Doutnání je nedokonalé spalování, při kterém na rozdíl od úplného spalování vzniká oxid uhelnatý.

Každodenní předměty neustále vyzařují teplo, z nichž většina je v infračervené oblasti. Jeho vlnová délka je delší než vlnová délka viditelného světla, takže jej nelze vidět bez speciálních kamer. Oheň je dostatečně jasný, aby vyhasl viditelné světlo, i když má dostatek infračerveného záření.

Dalším mechanismem vzniku barvy v ohni je emisní spektrum hořeného předmětu. Na rozdíl od záření černého tělesa má spektrum záření diskrétní frekvence. To je způsobeno skutečností, že elektrony generují fotony na určitých frekvencích, které přecházejí z vysokoenergetického do nízkoenergetického stavu. Tyto frekvence lze použít k určení, které prvky jsou ve vzorku přítomny. Podobná myšlenka (pomocí absorpčního spektra) se používá k určení složení hvězd. Emisní spektrum je také zodpovědné za barvu ohňostrojů a barevného ohně.

Tvar plamene na Zemi závisí na gravitaci. Jak oheň ohřívá okolní vzduch, dochází ke konvekci: horký vzduch, obsahující mimo jiné horký popel, stoupá vzhůru, zatímco studený vzduch (obsahující kyslík) klesá, podporuje oheň a dává plameni tvar. V nízké gravitaci, například na vesmírné stanici, se to nestane. Oheň je poháněn difúzí kyslíku, takže hoří pomaleji a ve tvaru koule (protože ke spalování dochází pouze tam, kde se oheň dostane do kontaktu se vzduchem obsahujícím kyslík. Uvnitř koule nezůstal žádný kyslík).

Záření černého tělesa

Záření černého tělesa popisuje Planckův vzorec, který odkazuje na kvantovou mechaniku. Historicky to byla jedna z prvních aplikací kvantové mechaniky. Z kvantové statistické mechaniky jej lze odvodit následujícím způsobem.

Vypočítáme frekvenční rozložení ve fotonovém plynu při teplotě T. To, že se shoduje s frekvenčním rozložením fotonů emitovaných absolutně černým tělesem o stejné teplotě, vyplývá z Kirchhoffova radiačního zákona. Myšlenka je taková, že černé těleso lze uvést do tepelné rovnováhy s fotonovým plynem (protože mají stejnou teplotu). Fotonový plyn je absorbován černým tělesem, které také emituje fotony, takže pro rovnováhu je nutné, aby pro každou frekvenci, na které černé těleso vyzařuje záření, jej pohlcovalo stejnou rychlostí, která je dána rozložením frekvencí v plynu.

Ve statistické mechanice je pravděpodobnost, že systém je v mikrostavu s, pokud je v tepelné rovnováze při teplotě T, úměrná

Kde Es je energie stavu s a β = 1 / k B T, neboli termodynamická beta (T je teplota, kB je Boltzmannova konstanta). Jedná se o Boltzmannovu distribuci. Jedno vysvětlení je uvedeno v příspěvku na blogu Terence Taa. To znamená, že pravděpodobnost je

Ps = (1/Z(β))* e - βEs

Kde Z(β) je normalizační konstanta

Z(β) = ∑ s e - β E s

Abychom popsali stav fotonového plynu, potřebujeme vědět něco o kvantovém chování fotonů. Při standardním kvantování elektromagnetického pole lze na pole nahlížet jako na soubor kvantových harmonických kmitů, z nichž každý kmitá s různými úhlovými frekvencemi ω. Energie vlastního stavu harmonického oscilátoru jsou označeny nezáporným celým číslem n ∈ ℤ ≥ 0 , které lze interpretovat jako počet fotonů o frekvenci ω. Energie vlastního stavu (až do konstanty):

Kvantová normalizační konstanta zase předpovídá, že při nízkých frekvencích (vzhledem k teplotě) je klasická odpověď přibližně správná, ale při vysokých frekvencích průměrná energie klesá exponenciálně, přičemž pokles se zvětšuje při nižších teplotách. Je to proto, že při vysokých frekvencích a nízkých teplotách tráví kvantový harmonický oscilátor většinu času v základním stavu a nepřechází tak snadno na další úroveň, což je exponenciálně méně pravděpodobné. Fyzici říkají, že většina tohoto stupně volnosti (volnosti oscilátoru kmitat na určité frekvenci) je „zamrzlá“.

Hustota stavů a ​​Planckův vzorec

Nyní, když víme, co se děje na určité frekvenci ω, je nutné sčítat přes všechny možné frekvence. Tato část výpočtů je klasická a nejsou potřeba žádné kvantové korekce.

Použijeme standardní zjednodušení, že fotonový plyn je uzavřen v objemu se stranou délky L s periodickými okrajovými podmínkami (tj. ve skutečnosti půjde o plochý torus T = ℝ 3 / L ℤ 3). Možné frekvence jsou klasifikovány podle řešení rovnice elektromagnetického vlnění pro stojaté vlnění v objemu se zadanými okrajovými podmínkami, které zase až faktorem odpovídají vlastním číslům Laplacianova Δ. Přesněji, pokud Δ υ = λ υ, kde υ(x) je hladká funkce T → ℝ, pak odpovídající řešení rovnice elektromagnetického vlnění pro stojaté vlnění je

υ(t, x) = e c √λ t υ(x)

A tak, vzhledem k tomu, že λ je obvykle záporné, a tedy √λ je obvykle imaginární, odpovídající frekvence by byla

ω = c√(-λ)

Taková frekvence se vyskytuje dim V λ krát, kde V λ je λ-vlastní hodnota Laplaciana.

Podmínky zjednodušíme použitím objemu s periodickými okrajovými podmínkami, protože v tomto případě je velmi snadné zapsat všechny vlastní funkce Laplaciana. Pokud se používá pro jednoduchost komplexní čísla, pak jsou definovány jako

υ k (x) = e i k x

Kde k = (k 1, k 2, k 3) ∈ 2 π / L * ℤ 3, vlnový vektor . Odpovídající vlastní hodnota Laplaciánu bude

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

Odpovídající frekvence by byla

A odpovídající energie (jeden foton této frekvence)

E k = ℏ ω k = ℏ c |k|

Zde aproximujeme rozdělení pravděpodobnosti na možných frekvencích ω k , které jsou přísně vzato diskrétní, spojitým rozdělením pravděpodobnosti a vypočítáme odpovídající hustotu stavů g(ω). Myšlenka je taková, že g(ω) dω by mělo odpovídat počtu dostupných stavů s frekvencemi v rozsahu od ω do ω + dω. Poté integrujeme hustotu stavů a ​​dostaneme konečnou normalizační konstantu.

Proč je toto přiblížení rozumné? Úplnou normalizační konstantu lze popsat následovně. Pro každé vlnové číslo k ∈ 2 π / L * ℤ 3 existuje číslo n k ∈ ℤ ≥0 , které popisuje počet fotonů s tímto vlnovým číslem. Celkový počet fotonů n = ∑ n k je konečný. Každý foton k energii přidá ℏ ω k = ℏ c |k|, což znamená, že

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

Přes všechna vlnová čísla k se tedy jeho logaritmus zapíše jako součet

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

A tento součet chceme aproximovat integrálem. Ukazuje se, že pro rozumné teploty a velké objemy se integrand mění velmi pomalu s k, takže tato aproximace bude velmi blízká. Přestává fungovat až při ultranízkých teplotách, kde vzniká Bose-Einsteinův kondenzát.

Hustota stavů se vypočítá následovně. Vlnové vektory mohou být reprezentovány jako stejnoměrné mřížkové body žijící ve „fázovém prostoru“, to znamená, že počet vlnových vektorů v určité oblasti fázového prostoru je úměrný jeho objemu, alespoň pro oblasti velké ve srovnání s krokem mřížky 2π/L . V podstatě je počet vlnových vektorů v oblasti fázového prostoru V/8π 3 , kde V = L 3 , náš omezený objem.

Zbývá vypočítat objem oblasti fázového prostoru pro všechny vlnové vektory k s frekvencemi ω k = c |k| v rozsahu od ω do ω + dω. Jedná se o kulový plášť o tloušťce dω/c a poloměru ω/c, tedy jeho objemu

2πω 2 /c 3 dω

Tedy hustota stavů pro foton

G(ω) dω = V ω 2 / 2 π 2 c 3 dω

Ve skutečnosti je tento vzorec dvakrát nižší: zapomněli jsme vzít v úvahu polarizaci fotonů (nebo ekvivalentně rotaci fotonu), která zdvojnásobuje počet stavů pro daný vlnočet. Správná hustota:

G(ω) dω = V ω 2 / π 2 c 3 dω

Skutečnost, že hustota stavů je v objemu V lineární, funguje nejen v plochém torusu. Tato vlastnost vlastní čísla Laplacián podle Weylova zákona. To znamená, že logaritmus normalizační konstanty

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

Derivace vzhledem k β udává průměrnou energii fotonového plynu

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

Pro nás je ale důležitý integrand, který udává "hustotu energie"

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

Popis množství energie fotonového plynu pocházející z fotonů s frekvencemi od ω do ω + dω. Výsledkem je forma Planckova vzorce, i když je potřeba si trochu pohrát, aby se z něj stal vzorec pro černé těleso a ne vzorec pro fotonový plyn (je třeba vydělit V, abyste získali hustotu na jednotku objemu, a udělat ještě něco, abyste získali měření záření).

Planckův vzorec má dvě omezení. V případě, že βℏω → 0, má jmenovatel tendenci k βℏω, a dostaneme

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

Štítky:

• oheň
• kvantová fyzika

Přidat štítky

Při spalování vzniká plamen, jehož struktura je dána reagujícími látkami. Jeho struktura je rozdělena do oblastí v závislosti na teplotních ukazatelích.

Definice

Plamen je plyn v horké formě, ve kterém jsou plazmové složky nebo látky přítomny v pevné disperzní formě. Provádějí přeměny fyzikálního a chemického typu, doprovázené luminiscencí, uvolňováním tepelné energie a ohřevem.

Přítomnost iontových a radikálových částic v plynném prostředí charakterizuje jeho elektrickou vodivost a zvláštní chování v elektromagnetickém poli.

Co jsou plameny

Obvykle se jedná o název procesů spojených se spalováním. Hustota plynu je ve srovnání se vzduchem nižší, ale vysoké teploty způsobují vzestup plynu. Tak vznikají plameny, které jsou dlouhé a krátké. Často dochází k hladkému přechodu z jedné formy do druhé.

Plamen: struktura a struktura

Pro určení vzhled Popisovaný jev stačí zapálit.Nesvítící plamen, který se objevil, nelze nazvat homogenním. Vizuálně lze rozlišit tři hlavní oblasti. Mimochodem, studium struktury plamene ukazuje, že různé látky hoří za vzniku jiného typu pochodně.

Při spalování směsi plynu a vzduchu se nejprve vytvoří krátká pochodeň, jejíž barva má modré a fialové odstíny. Je v něm vidět jádro – zelenomodré, připomínající kužel. Zvažte tento plamen. Jeho struktura je rozdělena do tří zón:

1. Přidělte přípravnou oblast, ve které se směs plynu a vzduchu ohřívá na výstupu z otvoru hořáku.
2. Následuje zóna, ve které dochází ke spalování. Zabírá horní část kužele.
3. Při nedostatečném proudění vzduchu se plyn neshoří úplně. Uvolňují se zbytky dvojmocného oxidu uhlíku a vodíku. Jejich dodatečné spalování probíhá ve třetí oblasti, kde je přístup kyslíku.

Nyní budeme samostatně zvažovat různé spalovací procesy.

Hořící svíčka

Pálení svíčky je podobné jako pálení zápalky nebo zapalovače. A struktura plamene svíčky připomíná proud horkého plynu, který je vytahován vztlakovými silami. Proces začíná zahřátím knotu, po kterém následuje odpaření parafínu.

Nejnižší zóna, umístěná uvnitř a přilehlá k niti, se nazývá první oblast. Má malou záři díky velkému množství paliva, ale malému objemu směsi kyslíku. Zde se provádí proces nedokonalého spalování látek, jejichž uvolňováním se dále oxiduje.

První zóna je obklopena svítícím druhým pláštěm, který charakterizuje strukturu plamene svíčky. Do ní se dostává větší objem kyslíku, který způsobuje pokračování oxidační reakce za účasti molekul paliva. Indikátory teploty zde budou vyšší než v tmavé zóně, ale nedostatečné pro konečný rozklad. Právě v prvních dvou oblastech se objevuje světelný efekt, když jsou kapičky nespáleného paliva a částice uhlí silně zahřáté.

Druhá zóna je obklopena nenápadným pláštěm s vysokými hodnotami teploty. Do něj vstupuje mnoho molekul kyslíku, což přispívá k úplnému spálení částic paliva. Po oxidaci látek není ve třetí zóně pozorován světelný efekt.

Schematické znázornění

Pro přehlednost vám představujeme obrázek hořící svíčky. Schéma plamene zahrnuje:

1. První nebo tmavá oblast.
2. Druhá světelná zóna.
3. Třetí průhledná skořápka.

Nit svíčky neprochází spalováním, ale dochází pouze ke zuhelnatění ohnutého konce.

Hořící lihová lampa

Pro chemické pokusy se často používají malé nádrže s alkoholem. Říká se jim lihové lampy. Knot hořáku je napuštěn kapalným palivem nalitým otvorem. To je usnadněno kapilárním tlakem. Po dosažení volného vrcholu knotu se alkohol začne odpařovat. V parním stavu se zapálí a hoří při teplotě nepřesahující 900 °C.

Plamen lihové lampy má obvyklý tvar, je téměř bezbarvý, s lehkým nádechem do modra. Jeho zóny nejsou tak jasně viditelné jako u svíčky.

Počátek ohně je pojmenován po vědci Bartelovi a nachází se nad žhavící mřížkou hořáku. Toto prohloubení plamene vede k poklesu vnitřního tmavého kužele a střední část vystupuje z otvoru, který je považován za nejžhavější.

Barva charakteristická

Rozdílné záření je způsobeno elektronickými přechody. Říká se jim také termální. Takže v důsledku spalování uhlovodíkové složky ve vzduchu je modrý plamen způsoben uvolněním H-C připojení. A když jsou emitovány částice C-C, svítilna se změní na oranžovo-červenou.

Je obtížné uvažovat o struktuře plamene, jehož chemie zahrnuje sloučeniny vody, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého, vazbu OH. Jeho jazyky jsou prakticky bezbarvé, protože výše uvedené částice při spálení vyzařují ultrafialové a infračervené záření.

Barva plamene je propojena s indikátory teploty, s přítomností iontových částic, které patří do určitého emisního nebo optického spektra. Spalování některých prvků tedy vede ke změně barvy ohně v hořáku. Rozdíly ve zbarvení svítilny jsou spojeny s uspořádáním prvků v různé skupiny periodické systémy.

Oheň na přítomnost záření souvisejícího s viditelným spektrem je studován spektroskopem. Zároveň bylo zjištěno, že podobné zbarvení plamene mají i jednoduché látky z obecné podskupiny. Pro názornost se jako test tohoto kovu používá hoření sodíku. Po přivedení do plamene se jazyky zbarví jasně žlutě. Na základě barevných charakteristik je sodíková čára izolována v emisním spektru.

Pro charakteristickou vlastnost rychlé excitace světelného záření atomových částic. Když se do ohně Bunsenova hořáku vloží málo těkavé sloučeniny takových prvků, dojde k jeho zbarvení.

Spektroskopické vyšetření ukazuje charakteristické linie v oblasti viditelné lidským okem. Rychlost excitace světelného záření a jednoduchá spektrální struktura úzce souvisí s vysokou elektropozitivní charakteristikou těchto kovů.

Charakteristický

Klasifikace plamene je založena na následujících vlastnostech:

• agregovaný stav hořících sloučenin. Přicházejí v plynné, aerodispergované, pevné a kapalné formě;
• druh záření, které může být bezbarvé, svítivé a barevné;
• rychlost distribuce. Dochází k rychlému a pomalému šíření;
• výška plamene. Struktura může být krátká a dlouhá;
• charakter pohybu reagujících směsí. Přidělte pulzující, laminární, turbulentní pohyb;
• Vizuální vnímání. Látky hoří s uvolněním kouřového, barevného nebo průhledného plamene;
• indikátor teploty. Plamen může mít nízkou teplotu, studený a vysokou teplotu.
• stav fáze palivo - oxidační činidlo.

Ke vznícení dochází v důsledku difúze nebo předběžného smíchání aktivních složek.

Oxidační a redukční oblast

Oxidační proces probíhá v nenápadné zóně. Je nejžhavější a nachází se nahoře. V něm dochází k úplnému spalování částic paliva. A přítomnost přebytku kyslíku a nedostatku paliva vede k intenzivnímu oxidačnímu procesu. Tato funkce by se měla používat při zahřívání předmětů nad hořákem. Proto je hmota ponořena v horní části plamene. Takové spalování probíhá mnohem rychleji.

Redukční reakce probíhají ve střední a spodní části plamene. Obsahuje velkou zásobu hořlavých látek a malé množství molekul O 2, které provádějí hoření. Po zavedení do těchto oblastí se O prvek odštěpí.

Jako příklad redukčního plamene je použit proces štěpení síranu železnatého. Když se FeSO 4 dostane do střední části plamene hořáku, nejprve se zahřeje a poté se rozloží na oxid železitý, anhydrid a oxid siřičitý. Při této reakci je pozorována redukce S s nábojem z +6 na +4.

svařovací plamen

Tento typ požáru vzniká jako výsledek spalování směsi plynu nebo kapalných par s kyslíkem v čistém vzduchu.

Příkladem je vznik kyslíko-acetylenového plamene. Zdůrazňuje:

• jádrová zóna;
• průměrná oblast zotavení;
• koncová zóna vzplanutí.

Takto hoří mnoho směsí plynu a kyslíku. Rozdíly v poměru acetylenu a oxidantu vedou k jiný typ plamen. Může to být normální, nauhličující (acetylenová) a oxidační struktura.

Teoreticky lze proces nedokonalého spalování acetylenu v čistém kyslíku charakterizovat následující rovnicí: HCCH + O 2 → H 2 + CO + CO (k reakci je zapotřebí jeden mol O 2).

Vzniklý molekulární vodík a oxid uhelnatý reagují se vzdušným kyslíkem. Konečnými produkty jsou voda a čtyřmocný oxid uhelnatý. Rovnice vypadá takto: CO + CO + H 2 + 1½O 2 → CO 2 + CO 2 + H 2 O. Tato reakce vyžaduje 1,5 molu kyslíku. Při sečtení O 2 vyjde, že na 1 mol HCCH se spotřebuje 2,5 mol. A protože je v praxi obtížné najít ideálně čistý kyslík (často má mírnou kontaminaci nečistotami), bude poměr O 2 k HCCH 1,10 ku 1,20.

Když je poměr kyslíku k acetylenu menší než 1,10, nastává nauhličovací plamen. Jeho struktura má zvětšené jádro, jeho obrysy jsou rozmazané. Z takového požáru se uvolňují saze kvůli nedostatku molekul kyslíku.

Pokud je poměr plynů větší než 1,20, pak se získá oxidační plamen s přebytkem kyslíku. Jeho přebytečné molekuly ničí atomy železa a další součásti ocelového hořáku. V takovém plameni se jaderná část zkrátí a má body.

Indikátory teploty

Každá zóna ohně svíčky nebo hořáku má svůj význam, kvůli přísunu molekul kyslíku. Teplota otevřeného plamene v jeho různých částech se pohybuje od 300 °C do 1600 °C.

Příkladem je difúzní a laminární plamen, který je tvořen třemi plášti. Jeho kužel tvoří tmavá oblast s teplotou do 360 °C a nedostatkem oxidačního činidla. Nad ním je záře zóna. Jeho teplotní index se pohybuje od 550 do 850 °C, což přispívá k rozkladu tepelně hořlavé směsi a jejímu spalování.

Vnější plocha je sotva viditelná. V něm teplota plamene dosahuje 1560 °C, což je způsobeno přirozené vlastnosti molekul paliva a rychlost vstupu oxidačního činidla. Zde je spalování nejúčinnější.

Látky se vznítí za různých teplotních podmínek. Kovový hořčík tedy hoří pouze při 2210 °C. U mnoha pevných látek je teplota plamene asi 350 °C. Zapálení zápalek a petroleje je možné při 800 °C, zatímco dřevo - od 850 °C do 950 °C.

Cigareta hoří plamenem, jehož teplota se pohybuje od 690 do 790 °C a ve směsi propan-butan - od 790 °C do 1960 °C. Benzín se vznítí při 1350 °C. Plamen hořícího alkoholu má teplotu nejvýše 900 °C.

Text práce je umístěn bez obrázků a vzorců.
Plná verze práce je dostupná v záložce "Soubory práce" ve formátu PDF

Oheň svíčky, táborák,

Oheň mocného ohně.

Světla – všichni jsou mistři

Dárek zaslaný lidem.

Úvod

Může se narodit, sílit a růst. Může oslabit a zemřít. Může být chvějící se a láskyplný nebo krutý a chamtivý. Pohltí, pohltí, pohltí. Můžete s ním bojovat a poražený ustoupí. Může to zachránit nebo se proměnit v hroznou tragédii.

"Oheň!" - to je jak zvolání naděje pro ztracené, tak tvrdý příkaz, který přináší smrt nepřátelům.

Ohnivé vlasy, planoucí oči, chřadnoucí pohled. Výbuch vzteku, výbuch smíchu. Hrajte si s ohněm, zapalujte myšlenkou, záři nadšením, hořete vášní. „Jiskra je malá, velký plamen zrodí“, „Oheň a voda všechno rozdrtí“, „V ohni a železe je tavitelné“, „Oheň je přítel a nepřítel člověka“.

Dost příkladů. Mají jen připomínat, jakou roli hraje tento dar přírody v našem životě. Náš jazyk ho obdařil rysy živé bytosti a naopak vzhled a emoce člověka jsou často spojovány s vlastnostmi plamene.

Oheň je odedávna nedílnou součástí lidského života. Dokážeme si představit naši existenci bez ohně? Jistě, že ne. Moderní člověk čelí procesům spalování každý den.

Účel práce: prostudovat proces spalování z různých úhlů pohledu.

Studijní literatura a internetové zdroje související s tématem spalování;

Poznejte historii zvládnutí ohně;

Najděte informace a přesné pokyny pro provádění experimentů souvisejících s procesy spalování.

Trocha historie

Spalování- to je první chemická reakceže se ten člověk setkal.

Podle legendy přinesl oheň zmrzlým a nešťastným lidem titán Prometheus, a to i přes Diův zákaz. Ale s největší pravděpodobností se primitivní humanoidní jedinci setkali s ohněm během požárů způsobených údery blesku a sopečnými erupcemi. Sami nevěděli, jak ho vydolovat, ale mohli ho nosit a udržovat. První důkazy o používání ohně lidmi se týkají takových archeologických nalezišť starověkého člověka jako Chesovanya v r. východní Afrika, Swartkrans v Jižní Afrika, Zhoukoudian a Xihoudu v Číně a Trinil na ostrově Jáva. Byly nalezeny ohně, popel a dřevěné uhlí z doby před 1,5-2 miliony let, spálené pracovní nástroje primitivních lidí a kosti savců.

To, kdy člověk začal sám rozdělávat oheň, se s jistotou nevědělo až do roku 2008, kdy skupina izraelských archeologů pojmenovala relativně přesné datum před 790 tisíci lety. K tomuto závěru dospěli vědci na základě výsledků vykopávek na známém ranopaleolitickém nalezišti Gesher-Bnot-Yaakov. Podle zprávy v časopise Quaternary Science Reviews našli stopy používání primitivních prostředků k rozdělávání ohně, používaných během života téměř dvanácti generací, které oblast obývaly. Stejné závěry byly učiněny na základě podrobnějších studií kamenů a kamenných nástrojů zde nalezených dříve.

Tření bylo první metodou, jak člověk sám produkoval oheň. Tato metoda se v naší době příležitostně používá, například v polních podmínkách.

Postupně, jak lidstvo shromažďovalo praktické zkušenosti a nové poznatky o okolním světě, jej nahradila jiná metoda rozdělávání ohně, založená na zapálení jiskry. Spočívá v tom, že při prudkém dopadu kamene na některé minerály vyletí z jejich povrchu drobné částečky, které se okamžitě vznítí a dopadnou na hořlavý materiál a zapálí ho. Patří mezi ně například pyrit (disulfid železitý - FeS 2). Jsou známy i jiné minerály se stejnou vlastností. Postupem času byla tato metoda zdokonalena: začali rozdělávat oheň úderem jisker z běžnějšího a dostupnějšího křemíkového minerálu železným pazourkem. Hořlavými látkami byly troud nebo spálená koudel. Získat oheň tímto způsobem v Evropě až do poloviny XIX století. Bylo použito zařízení, které v Rusku dostalo název „tinderbox“.

Další zajímavou metodu využívaly od starověku do poloviny dvacátého století kmeny ostrovů Sumatra, Jáva, Kalimantan a Sulawesi: rozdělávání ohně prudkým stlačením vzduchu ve speciálních zařízeních.

V současnosti je člověk neustále konfrontován se spalovacími procesy. Mohlo by jít o spalování plynu plynová kamna, mikrovýbuchy paliva v dieselových motorech automobilů, topné systémy v soukromých domech nebo provoz tepelné elektrárny atd. Ve vojenských záležitostech se ohněm rozumí střelba ze střelných zbraní.

Oheň očima vědce

co je oheň? Z hlediska chemie se jedná o zónu exotermické oxidační reakce, někdy doprovázené pyrolýzou (tepelným rozkladem organických a mnoha anorganických sloučenin). Z hlediska fyziky - emise světla zahřátými látkami ze zóny takové reakce.

Proč vidíme oheň? Částice hořlavého materiálu a zplodiny hoření žhnou, protože mají vysokou teplotu (normální záření černého tělesa). Vysoká teplota umožňuje atomům přejít po určitou dobu do vyšších energetických stavů a ​​poté po návratu do původního stavu vyzařovat světlo o určité frekvenci, která odpovídá struktuře elektronových obalů daného prvku.

Jaký je rozdíl mezi „ohněm“ a „hořením“? oheň Jde o rychlou formu spalování, při které se uvolňuje světlo i teplo. Spalování- komplexní fyzikálně-chemický proces přeměny výchozích látek na produkty spalování při exotermických reakcích. Pro proces spalování potřebujete:

hořlavá látka (palivo);

Oxidační činidlo (nejčastěji kyslík);

Zdroj zapalování (ne vždy)

Oxidační činidlo a hořlavá látka společně tvoří hořlavý systém. Může být homogenní a heterogenní:

Homogenní jsou systémy, ve kterých jsou hořlavá látka a oxidační činidlo vzájemně rovnoměrně promíchány (směsi hořlavých plynů, par). Spalování takových systémů se nazývá kinetické spalování. Za určitých podmínek může mít takové hoření charakter výbuchu.

Heterogenní- systémy, ve kterých se hořlavá látka a vzduch vzájemně nemísí a mají rozhraní (pevné hořlavé materiály a nerozstřikované kapaliny). Při procesu spalování nehomogenních hořlavých systémů proniká vzdušný kyslík přes zplodiny hoření k hořlavé látce a reaguje s ní. Takové spalování se nazývá difúzní spalování. Jako oxidační činidlo mohou působit kyslík, chlor, fluor, brom a další látky.

Oheň je hlavní (volně hořící) fáze hoření, jedná se o fyzikální a chemický jev, což znamená, že je nerozumné uvažovat o něm pouze z hlediska chemie. Z pohledu fyziky oheň- soubor horkých plynů uvolněných v důsledku:

svévolné nebo nedobrovolné zahřátí paliva (hořlavé látky) na určitou teplotu v přítomnosti oxidačního činidla;

chemická reakce (například exploze);

tok elektrického proudu v médiu (elektrický oblouk, elektrické svařování)

Fáze hoření

Proces spalování je rozdělen do určitých fází (fází):

1. Počáteční fáze (fáze růstu),

2. Fáze volného hoření (plně rozvinutá fáze),

3. Fáze doutnání (stupeň rozkladu).

V první - počáteční - fázi se spotřeba přívodního kyslíku zvyšuje, poté začíná klesat. Vzniká určité množství tepla a toto množství se během procesu spalování zvyšuje. Plamen se může zahřát až na 5370 °C, ale teplota v místnosti může být v této fázi nízká.

Během druhé fáze volného hoření je do plamene nasáván vzduch bohatý na kyslík, protože konvekce přenáší teplo do horní vrstvy uzavřeného prostoru. Horké plyny se pohybují shora dolů a nutí chladnější vzduch hledat nižší úrovně a nakonec zapálí veškerý hořlavý materiál v horních patrech místnosti. V této fázi může teplota v horních vrstvách přesáhnout 7000°C. Oheň spotřebovává volný kyslík, dokud nedosáhne bodu, kdy není dostatek kyslíku k reakci s palivem. Plamen je zredukován do doutnající fáze a k rychlému vznícení potřebuje pouze kyslík.

Ve třetí fázi se plamen může zastavit, pokud je hořící prostor vzduchotěsný. V tomto případě je spalování omezeno na uhlíky. Vychází hustý kouř a plyny, vzniká přetlak. Uhlí nadále doutná, místnost se zcela zaplní hustým kouřem a spalinami o teplotě 5370 °C. Intenzivní teplo odpaří lehčí složky paliva. , jako je vodík a metan z hořlavého materiálu v místnosti. Tyto topné plyny budou kombinovány s požárními deriváty a dále zvyšují riziko opětovného vznícení a vytvářejí možnost zpětného tahu.

Druhy spalování

Blikat- jedná se o rychlé spalování hořlavé směsi, neprovázené tvorbou stlačených plynů.

oheň- výskyt hoření pod vlivem zdroje vznícení.

Živým příkladem zapálení je „trik“ starověkých indických kněží: ve starověké Indii, během provádění posvátných obřadů, v soumraku chrámů se záhadná červená světla náhle rozzářila a rozptýlila se jiskrami, což v věřících vyvolalo pověrčivý strach. . S tím samozřejmě neměl nic společného mocný Buddha, ale jeho věrní služebníci, kněží, vyděšení a oklamaní věřících pomocí prskavek. Soli stroncia, které daly plameni červenou barvu, byly smíchány s uhlím, sírou a chlorečnanem draselným (bertoletová sůl). Ve správný čas byla směs zapálena.

2KClO3 + S + 2C \u003d 2KCl + SO2 + 2CO2

Samovolné vznícení- jedná se o jev prudkého zvýšení rychlosti exotermických reakcí, vedoucích ke spalování látek (materiálu, směsi) při absenci zdroje vznícení.

Tepelné samovznícení látky vznikají v důsledku samoohřevu pod vlivem latentního nebo vnějšího zdroje ohřevu. Samovznícení je možné pouze v případě, že množství tepla uvolněného v procesu autooxidace převyšuje přenos tepla do okolí.

Příkladem tepelného samovznícení je samovznícení těkavých látek éterické oleje v horkém počasí. Každý slavná legenda o hořícím keři, neboli Mojžíšově keři, má zcela vědecké vysvětlení: vědci se domnívají, že šlo o keř diptam, který vyzařuje éterické oleje, které se působením slunečního záření rozsvítí. V klidném počasí kolem keře se zvyšuje koncentrace těkavých silic vylučovaných rostlinou, které se při dosažení určité teploty vznítí. Rovnice chemické reakce samovznícení éteru:

C4H10O + 6O2 \u003d 4CO2 + 5H20

Tepelné samovznícení také vysvětluje vzhled hřbitovních světel. Při rozkladu organických zbytků se uvolňuje bezbarvý toxický plyn fosfin (PH3), který má tendenci se na vzduchu samovolně vznítit, tzn. v přítomnosti kyslíku. Vychází-li tento plyn ze země, v níž se rozkládají organické zbytky, dochází k samovznícení, vznikají drobné záblesky, kterými církevníci strašili pověrčivé lidi. Tento jev lze pozorovat pouze v teplý čas let, protože teplota samovznícení fosfinu = 38 °C. Rovnice chemické reakce samovznícení fosfinu:

2PH3 + 402 = P205 + 3H20

Spontánní spalování může také nastat pod vlivem vitální aktivity mikroorganismů ve hmotě látky (materiálu, směsi).

Hořlavé materiály, zejména zvlhčené, slouží jako živná půda pro mikroorganismy, jejichž životně důležitá aktivita je spojena s uvolňováním tepla (rašelina, piliny), mají sklon k mikrobiologickému samovznícení. Teplota samoohřevu přitom nepřekračuje obvyklé hodnoty teploty. životní prostředí a může být negativní.

Proto k většině požárů a výbuchů dochází při skladování zemědělských produktů (siláž, vlhké seno) ve výtazích. Nejčastěji používaným způsobem, jak se vyhnout samozahřívání a samovznícení sena (a podobných materiálů), je zajistit, aby při skladování těchto materiálů nezvlhly.

Mezi procesy vznícení a samovznícení je rozdíl: aby došlo ke vznícení, je nutné zavést do hořlavého systému tepelný impuls, který má teplotu přesahující teplotu samovznícení látky.

Teplota samoohřevu- minimální teplota prostředí, nad kterou je za příznivých podmínek možný rozvoj exotermického samoohřevného procesu spojeného s tepelným rozkladem a oxidací určitého objemu (hmoty) hořlavé látky.

Teplota samovznícení- je to nejnižší teplota látky, při které dochází k prudkému nárůstu rychlosti exotermických reakcí, končících výskytem ohnivého hoření.

Výbuch je extrémně rychlá chemická přeměna látky, doprovázená rychlým uvolněním tepelné energie a tvorbou stlačených plynů schopných produkovat mechanickou práci.

Bez tohoto typu spalování je také těžké si to představit moderní svět, protože mechanická exploze paliva je základem provozu většiny automobilových motorů. Výbuchy malého rozsahu se používají i v pyrotechnických zařízeních. Pyrotechnika (jiné řecké πῦρ - oheň, žár; τεχνικός - umění, řemeslo) je odvětví technologie spojené s technologií přípravy hořlavých sloučenin a jejich spalováním pro dosažení určitého účinku. Děleno:

armáda (světlice, dýmovnice)

specializované (filmové natáčení speciálních efektů, civilní signální prostředky)

zábavné (pyrotechnické výrobky - petardy, prskavky, petardy, ohňostroje.

produkty spalování

Během procesu spalování vznikají produkty spalování. Mohou být kapalné, pevné a plynné. Jejich složení závisí na složení hořící látky a na podmínkách jejího hoření. Organické a anorganické hořlavé látky se skládají převážně z uhlíku, kyslíku, vodíku, síry, fosforu a dusíku. Z nich uhlík, vodík, síra a fosfor jsou schopny oxidovat při teplotě spalování a vytvářet produkty spalování: CO, CO 2, SO 2, P 2 O 5 . Dusík se při teplotě spalování neoxiduje a uvolňuje se ve volném stavu a kyslík se spotřebovává na oxidaci hořlavých prvků látky. Všechny tyto produkty spalování (s výjimkou oxidu uhelnatého CO) nejsou schopny v budoucnu hořet.

Při nedokonalém spalování organických látek při nízkých teplotách a nedostatku vzduchu vznikají rozmanitější produkty - oxid uhelnatý (II), alkoholy, aldehydy, kyseliny a další složité chemické sloučeniny. Tyto produkty produkují štiplavý a jedovatý kouř. Kromě toho jsou produkty nedokonalého spalování samy schopny hořet a vytvářet výbušné směsi se vzduchem. K takovým výbuchům dochází při hašení požárů ve sklepech, sušárnách a v uzavřených prostorách s velkým množstvím hořlavého materiálu.

barva plamene

Schopnost nečistot zabarvit plamen do různých barev se využívá nejen v pyrotechnice, ale také v analytické chemii: pyrochemická analýza je metoda pro detekci některých chemické prvky(například v minerálech) podle různého zbarvení plamene.

Živel	barva plamene
	smaragdová zeleň
kobalt (Co)
mangan (Mn)	Fialový ametyst
železo (Fe)	žlutohnědá
nikl (Ni)	Červenohnědá
sodík (Na)	oranžový
vápník (Ca)	jasně červená

Plynový hořák hoří modrým plamenem v důsledku přítomnosti oxidu uhelnatého (CO). Žlutooranžový plamen zápalky je způsoben přítomností sodných solí ve dřevě. Žlutooranžová barva horní části plamene za normálních podmínek je způsobena žhavením částic sazí unášených vzhůru proudem horkého vzduchu.

Závěr

V důsledku práce na tématu byly splněny stanovené úkoly: byly studovány literární prameny a internetové zdroje o historii zvládnutí ohně a spalovacích procesů; vybrané laboratorní experimenty související se spalovacími procesy a návody k jejich provedení.

Účel práce byl splněn. Pro moderního člověka zdánlivě známý jev, jako je spalování, je nejsložitější fyzikální a chemický proces. Toto je první chemická reakce známá člověku! Tento proces hraje v našem životě velmi důležitou roli, i když někdy je velmi nebezpečný.

Zajímavosti a laboratorní experimenty uvedené v práci lze využít pro demonstrační účely v vzdělávací instituce seznámit studenty s úžasné téma jako oheň.

Praktická část

Zkušenost číslo 1. "Chemický knot".

Tento způsob dálkového zapalování roznětek bomb se používal již koncem 19. století. Je založena na schopnosti glycerolu vznítit se z reakce se silným oxidačním činidlem (manganistan draselný).

Účel experimentu: ujistit se, že oheň se může „zrodit“ nejen z jiskry, ale také jednoduše smícháním určitých látek, které jsou samostatně zcela neškodné.

Reagencie a vybavení: papír, krystalický manganistan draselný, bezvodý glycerin, pipeta.

Postup práce a pozorování: nalijte malé množství manganistanu draselného na zmačkaný list papíru, nakapejte 3-5 kapek glycerinu; nad směsí se objeví kouř a po nějaké době (5-15 sekund) se směs i zmačkaný plech rozsvítí.

Zkušenost číslo 2. "Mini ohňostroj"

Činidla a vybavení: práškové dřevěné uhlí, krystalický manganistan draselný, železné piliny, list papíru, kelímek, kelímkové kleště, suché palivo.

Postup práce a pozorování: na list papíru nasypeme tři malé stejné hromádky jemně rozdrcených prášků: manganistan draselný, železné piliny a uhlí. Poté přeložte list papíru na polovinu tak, aby prášky padly na jednu hromadu. Faktem je, že při mletí manganistanu draselného železnými pilinami může směs vzplanout. Vzniklou směs nalijte do kelímku. Přivedeme k plameni suchého paliva a několik sekund počkáme. Jak se směs zahřeje, začne jiskřit jako prskavka.

Zkušenost číslo 3. "Neuhasitelný hořčík".

Hořčík je jednou z mála látek, které nelze uhasit vodou.

Činidla a vybavení: hořčík, voda, sklo, lžíce s dlouhou rukojetí, lihová lampa.

Postup práce a pozorování: z plamene lihové lampy zapálíme malé množství hořčíku ve lžičce. Hořící hořčík vložíme do sklenice s vodou a pozorujeme, že nezhasne, ale hoří dál a zůstává na hladině vody.

Zážitek č. 4 "Faraonův had z glukonátu vápenatého."

Faraonští hadi jsou řadou reakcí, které jsou doprovázeny tvorbou porézního produktu z malého objemu reaktantů. Tyto reakce jsou doprovázeny rychlým vývojem plynu.

Účel experimentu: pozorovat tepelný rozklad glukonátu vápenatého.

Činidla a vybavení: tablety glukonátu vápenatého, suché palivo, pinzeta.

Průběh práce a pozorování: na zapálenou tabletu suchého paliva dejte pomocí pinzety 1-2 tablety glukonátu vápenatého. Glukonát vápenatý výrazně zvětší objem, získá „červovitý“ tvar a „vyleze“ z plamene. Výsledný „had“ je velmi křehký a rozpadne se na první dotek.

Zkušenost číslo 5. "Soda Viper".

Účel experimentu: pozorovat tepelný rozklad směsi sody a moučkový cukr.

Činidla a vybavení: písek, soda, moučkový cukr, alkohol.

Postup práce a pozorování: nalijte trochu písku (4-5 polévkových lžic), na výsledné "pyramidě" vytvořte malou prohlubeň. Do této prohlubně nasypte směs stejného množství sody a moučkového cukru. To vše zalijeme alkoholem, zapálíme. Nejprve pozorujeme tvorbu malých tmavých bublinek, poté vzhled samotné „sodové zmije“. Stejně jako v předchozím experimentu se faraonův had postupně zvětšuje.

Zkušenost číslo 6. „Výbuch směsi plynů“.

Účel experimentu: pozorovat výbuch směsi vzduchu s hořlavým plynem.

Činidla a vybavení: zinek, kyselina chlorovodíková, přístroj na získávání plynů, sklenice vody, prostředek na mytí nádobí, zapálená tříska.

Postup práce a pozorování: do sklenice s vodou nalijte trochu saponátu, promíchejte, aby vznikla lehká pěna. V zařízení na získávání plynů smícháme zinek a kyselinu chlorovodíkovou, výstupní trubici plynu nasměrujeme do sklenice s vodou a saponátem. Při reakci zinku s kyselinou chlorovodíkovou se uvolňuje vodík, který tvoří ve sklenici pěnu. Když je toho dost

pěnu, vyjměte trubici výstupu plynu, přiveďte k pěně hořící třísku a pozorujte malý výbuch.

Zkušenost číslo 7. "Barevný plamen"

Činidla a vybavení: chlorid měďnatý, síran měďnatý, kuchyňská sůl, fluorid vápenatý, chlorid amonný, voda, lihová lampa, smyčka z nichromového drátu.

Postup práce a pozorování: s každým z činidel smícháme chlorid amonný v poměru 1:1, zředíme vodou a vzniklou kaši rozmícháme. Poté zahákneme malé množství každé z látek smyčkou nichromového drátu a přivedeme do plamene hořáku, pozorujeme reakci zbarvení plamene. V důsledku toho se ukázalo: původní plamen byl průhledný, s namodralým odstínem; chlorid sodný (kuchyňská sůl) barvil plamen žlutě; síran měďnatý (II) - modrý vitriol- v zelené barvě; chlorid měďnatý - ve světle modré barvě a fluorid vápenatý daly plameni sotva znatelný červený odstín.

Bibliografie

1. Kendivan, O.D.-S. Zázrak očima chemika / O.D.-S. Kendivan //Chemie. Naučně-metodický časopis pro učitele chemie a přírodopisu č. 5-6 vyd. První září - Moskva, 2014. - S.45-52

2. Krasitsky, V.A. Umělý oheň: historie a modernita / V.A. Krasitsky // Chemie. Naučně-metodický časopis pro učitele chemie a přírodopisu č. 1 vyd. První září - Moskva, 2014. - S.4-8

3. Neznámý. Analytická chemie. Semi-mikroanalýza [Elektronický zdroj] / Neznámý // Analytická chemie - Režim přístupu: http://analit-himiya.ucoz.com/index/0-13

4. Neznámý. Combustion [Elektronický zdroj] / Neznámý / / Volná encyklopedie Wikipedie - Režim přístupu: https://ru.wikipedia.org/wiki/Combustion

5. Poltev, M.K. Kapitola X Požární bezpečnost. §1. Spalovací procesy / M.K. Poltev // Bezpečnost práce ve strojírenství, ed. "Vysoká škola" - Moskva, 1980.

6. Ryumin, V.V. Spalování bez vzduchu / V.V. Ryumin // Zábavná chemie, 7. vydání. Mladý strážce. - Moskva, 1936. - S.58-59

7. Ryumin, V.V. Samovznícení / V.V. Ryumin// Zábavná chemie, 7. vydání. Mladý strážce. - Moskva, 1936. - S.59

8. Stepin, B. D.; Alikberová, L.Yu. Velkolepé experimenty / B.D. Stepin, L.Yu. Alikberová // Zábavné úkoly a velkolepé experimenty v chemii ed. Drop obecný - Moskva, 2006. - S.

Úvod

Relevance tématu. Bez ohně je život na Zemi nemožný. Oheň vidíme každý den – kamna, oheň, kamna atd. Je všude – v domácnostech a školách, v továrnách a továrnách, v motorech vesmírných lodí. Na náměstí slávy hoří Věčný plamen, v chrámech vždy hoří svíčky...

Požáry se celé léto promítaly v televizi. Velké množství stromů, které nám dávaly vzduch, nenávratně shořelo. mohlo by se stát zajímavé knihy a naše školní sešity. Zvířata zemřela. Vyhořely celé vesnice, lidé zůstali bez domova.

Zajímavý a tajemný tento oheň!

O požárech a bezpečnostních opatřeních bylo pro děti napsáno poměrně dost knih, včetně literárních děl („Strýček Stepa“ od S. Mikhalkova, „Zmatek“ od K. Čukovského, „Kočičí dům“ od S. Marshaka atd.). Ale takové zdroje, které podrobně popisují jak vlastnosti ohně, tak jeho výhody, jsou vzácné. Naše práce je pokusem tuto mezeru vyplnit.

Účel práce: Studium významu ohně pro člověka.

Úkoly. V této práci studujeme vlastnosti ohně a odpovídáme na otázku: Co je oheň? Chápeme také, jak lidé tyto vlastnosti využívají. Jak a proč může oheň pomáhat a škodit lidem? (Příloha 1).

Použili jsme referenční literaturu: slovník, encyklopedii, několik knih pro dospělé a informace z internetu.

1. Co je to oheň? Základní vlastnosti ohně

V dětské encyklopedii existuje taková definice ohně a hoření: "jedná se o chemickou reakci, při které se jedna z látek tak zahřeje, že se spojí se vzdušným kyslíkem." Ve vysvětlujícím slovníku ruského jazyka čteme: „Oheň - hořící světelné plyny vysoká teplota“. Po přečtení těchto informací autor této práce nechápal, co je oheň a rozhodl se dát mu definici, která by byla studentům srozumitelná základní škola. Chcete-li to provést, musíte určit jeho hlavní vlastnosti.

Základní vlastnosti ohně studujeme pomocí metod experimentu (pokusů) a pozorování. Udělejme nějaké experimenty.

Poznámka. Všechny pokusy byly prováděny za přítomnosti a za pomoci dospělých, přičemž byla dodržena bezpečnostní pravidla: byl použit nehořlavý povrch (skleněná deska) a připravena konvička s vodou.

Popis zážitků:

Zážitek č. 1. V noci byla v místnosti zhasnutá světla. Setmělo se, nebylo nic vidět. Zapálili svíčku, zviditelnily se obrysy předmětů a lidí.

Závěr: 1 vlastnost: Oheň vydává světlo! (Viz: Příloha, snímek 4)

I malý plamínek svíčky dokáže rozzářit místnost. Maminka má proto vždy v záloze svíčky – pro případ výpadku proudu.

Zkušenost č. 2. Velmi opatrně zkusme přiložit ruku k plameni svíčky. Ve vzdálenosti 20 cm se velmi zahřeje, sníží se - kvůli pocitu pálení nemůžete ruku spustit.

Závěr: 2 vlastnost: Oheň vydává hodně tepla! (Viz: Příloha, snímek 5).

Zážitek číslo 3. Hořící svíčku zakryjeme skleněnou nádobou. Po několika sekundách plamen zhasne. Totéž se děje s plynovým hořákem. Pro spolehlivost jsme experiment opakovali 3x. Výsledek je vždy stejný – plamen přestane hořet.

Závěr: vlastnost 3: aby oheň hořel, je potřeba vzduch, respektive kyslík, který obsahuje. (Viz: Příloha, snímek 6).

Zjistili jsme tedy hlavní vlastnosti ohně a již můžeme odpovědět na otázku: co je oheň?

Oheň je proces, při kterém se pohlcuje kyslík a uvolňuje se světlo a teplo.

Pokračujme ve studiu vlastností ohně.

1) Pozorujte plamen svíčky. Tvar klidného plamene, směřující nahoru, vypadá jako kužel. Pokud pomalu foukáte na plamen svíčky, pak se tvar změní, vychýlí se z proudu vzduchu. Totéž se stane, když přinesete svíčku k otevřenému oknu.

Závěr: tvar plamene lze měnit pomocí proudění vzduchu. Tato vlastnost se využívá při zapalování ohně. (Viz: Příloha, snímky 9,10,11).

2) Zvažte barvu plamene. Barva není všude stejná, plamen má vrstvy: nejspodnější vrstva namodralého odstínu, pak světle žlutá vrstva, poté nejvyšší červenooranžová. (Viz: Příloha, snímek 13).

Ale není to všechno o barvě.

Všimli jsme si, že plyn v kuchyni je vždy modrý a dřevo žlutooranžové. Pozorováním hoření tenkého měděného drátu z elektrické šňůry jsme zjistili, že plamen zezelená. (Viz: Příloha, snímky 14, 17, 18, 19).

Závěry: 1. Různé látky a materiály hoří různými barvami plamene. Takže tak získáte takový krásný ohňostroj! 2. Neznámou látku tedy určíte podle barvy plamene, stačí ji zapálit (jako jeden ze způsobů).

Pokus č. 5. Teplota plamene. Vezměte stejný tenký měděný drát. Špička takového drátu, držící jej napříč plamenem, je umístěna na různých místech a v různých výškách plamene a pozorovat účinek plamene na drát. Pozorování odhaluje následující:

• Ve spodní části plamene drát nesvítí, nehoří, pouze je pokrytý černým povlakem.
• Ve střední části se drát rozzáří a začne svítit červeně.
• Na samém vrcholu plamene se drát zapálí a plamen se změní na nazelenalý.

To znamená, že teplota v různých vrstvách plamene je různá. To potvrzuje i pokus s přiložením ruky k plameni. Pamatujeme si, že ruku můžete zvednout pouze na 20 cm shora.Pokud přiložíte prst ke spodní části plamene, ucítíte teplo pouze na vzdálenost 1 cm.

Závěr: plamen má několik vrstev, které se liší nejen barvou, ale i teplotou. Ve spodní části plamene je nejchladnější a nahoře - nejžhavější. (Viz: Příloha, snímek 20).

2. Význam ohně: prospěch a škoda

Na základě experimentů, našich vlastních pozorování a také z přečteného materiálu jsme se přesvědčili, že lidé ve svém životě neustále používají oheň a přináší jim velmi velké výhody.

1. V každodenním životě: pro vytápění, vaření, ohřev vody, osvětlení - pokud nefunguje elektřina. Oheň je také pro pohodlí. Například krb nebo vonné svíčky.
2. Jak se ukázalo, prospěšné vlastnosti oheň se používá v mnoha závodech a továrnách. Oheň roztaví kov, poté dostane určitou formu. Také se kov řeže ohněm nebo naopak svařuje. Používá se tedy například k výrobě různých strojů a mechanismů.

Oheň se také používá pro:

• Výroba skleněného a kameninového zboží.
• Výroba plastů, barev.
• Výroba léčiv.
• Recyklace.

A to není celý seznam „dobrých“ skutků ohně.

Závěr: Lidé opravdu potřebují oheň. Zahřeje, vyživí a rozzáří. Moderní člověk používá oheň neustále. Je nemožné si představit život bez ohně.

Oheň je ale velmi nebezpečný! Vždy se to musí kontrolovat. Je schopen napáchat mnoho škod. Jde o požáry. Oheň je, když oheň hoří bez přání člověka a zničí vše.

Požáry způsobují velké škody našemu státu a obyvatelstvu. Oheň je velmi hrozný, krutý, nepřátelský jev ke všemu živému. (Viz: Příloha, snímek 26).

Oheň je škodlivý, protože: lidé umírají na požáry a utrpí těžké popáleniny, lidé přicházejí o své domovy, lesy mizí před požáry a všichni jejich obyvatelé umírají: zvířata, ptáci, oheň může zničit vše, co člověk svou prací vytvořil.

Nějaká statistika. Jen si představte, že každý rok je na světě asi 5 milionů požárů! Každou hodinu při požáru zemře jeden člověk, dva jsou zraněni a popáleni. Každý třetí člověk, který zemřel, je dítě.

Jak vznikají? Kvůli neopatrné manipulaci s ohněm, nečestný přístup k bezpečnostním opatřením.

O požárech, o problémech, které oheň přináší, bylo napsáno mnoho knih. Včetně dětí. Proč je tolik knih o požárech napsáno pro děti? Myslíme si, že proto, že požáry velmi často vznikají vinou dětí.

Rádi bychom všem dětem připomněli:

Nikdy si nehrajte s ohněm!

Rozdělávat oheň je možné pouze v přítomnosti dospělých osob a pod jejich dohledem.

Hasicí zařízení by mělo být po ruce u táboráků a jiných způsobů použití ohně.

Oheň nesmí zůstat bez dozoru.

Když už oheň není potřeba, měl by být dobře uhašen.

Závěr

Na základě provedené práce jsme tedy dali definici ohně, která je pro děti srozumitelná: „Oheň je proces, při kterém se pohlcuje kyslík a uvolňuje se světlo a teplo.“

A také zjistil: Plamen má určitý tvar, několik vrstev, které se liší nejen barvou, ale také teplotou. V tomto případě lze tvar plamene měnit pomocí proudění vzduchu. Znalost těchto vlastností pomáhá lidem efektivněji využívat oheň.

Různé látky a materiály hoří různými barvami plamene. Nějakou látku tedy určíte podle barvy plamene, stačí ji zapálit (jako jeden ze způsobů).

Obecně platí, že lidé oheň opravdu potřebují, hřeje, krmí, svítí. Moderní člověk používá oheň neustále. Je nemožné si představit život bez ohně.

Oheň je ale velmi nebezpečný! Musí být stále pod kontrolou, nesmí zůstat bez dozoru. Je schopen napáchat mnoho škod. Oheň je velmi hrozný, krutý, nepřátelský jev ke všemu živému.

Samozřejmě jsme neprozkoumali vše o tak úžasném jevu, jakým je oheň. Proto je v budoucnu možné zkoumat takové otázky: jak se lidé naučili zapalovat oheň, jaké byly první způsoby? Které látky nehoří a proč? Jak se dělají triky s ohněm? Zajímavé je také téma „Oheň a zbraně“.

Výsledky této práce lze využít jako pomocný materiál ve třídě o světě kolem nás (svět kolem nás) v mateřská školka a základní škola. Pro děti se zájmem o oheň bude takový materiál užitečný, protože je vizuální a docela jednoduchý.

Seznam pramenů a literatury

1. John Farndon, Ian James, Jeannie Johnson, Angela Royston, aj. Encyklopedie otázek a odpovědí. Překlad z angličtiny: E. Kulikova, D. Belenkaya a kol., Atticus Publishing Group LLC, 2008. 255 s.
2. Kaidanova O.V (překladač) Oheň a člověk. Moskva, 1912. 98 s.
3. Ozhegov S.I. Slovník ruského jazyka: M.: Rus. yaz., 1984. 797 s.
4. Safronov M.A., Vakurov A.D. Oheň v lese. Novosibirsk: věda, 1991. 130 s.
5. Internetové zdroje:

Element ohně. http://salamand.ru/sootvetstviya-stixii-ognya

Ruské statistiky. http://www.statp.ru

Po provedení tohoto jednoduchého experimentu se přesvědčíte, že bez kyslíku plamen zhasne. Vezměte svíčku a upevněte ji na talíř. Požádejte dospělého, aby zapálil svíčku a poté ji přikryl skleněnou nádobou. Po chvíli uvidíte, že plamen zhasl, protože v nádobě došel kyslík.

Plamen vzniká při hoření látek v různém skupenství – mohou být pevné, kapalné, ale i plynné. Plamen vzniká pouze za přítomnosti hořlavé látky, kyslíku a tepla. Zvažte proces na příkladu zápalky: síra a zápalka samotná jsou hořlavá látka, tření o krabičky; energie vyplývající z tření se stává teplem a když reaguje s kyslíkem, zápalka začne hořet. Foukáním na hořící zápalku se teplota snižuje a spalování se zastaví.

Jak se měří teplota?

K měření teploty se používají různé stupnice. Každá stupnice nese jméno svého tvůrce: Celsius, Fahrenheit, Kelvin a Rankine. Většina zemí používá stupnici Celsia (°C).
Zde je několik příkladů teplot:
250 °C - teplota vznícení dřeva;
100 °C je bod varu vody;
37 °C je teplota lidského těla;
О ° С - bod tuhnutí vody;
- 39 °C - teplota tuhnutí rtuti;
- 273°C je teplota absolutní nuly, při které se atomy přestávají pohybovat.

produkty spalování

Kouř, popel a saze jsou produkty spalování. Když látka hoří, nezmizí, ale přemění se na jiné látky a teplo.

tvar plamene

Plamen má podlouhlý tvar, protože horký vzduch, který je lehčí než studený, se žene nahoru.

Co je palivo nebo palivo

Látky, které hoří v přítomnosti kyslíku za uvolňování velkého množství tepla, se nazývají hořlavé a používají se k výrobě jiný druh energie. Dřevo a uhlí jsou pevná paliva. Benzín, motorová nafta a petrolej jsou kapalná paliva, získává se z ropy. Zemní plyn, skládající se z metanu, etanu, propanu a butanu, je plynné palivo.