Урок-исследование «Горение. Строение пламени»
Цели:
Через систему познавательных задач формирование знания о строении и составе пламени; формирование умения выдвигать гипотезу, проверять ее, устанавливать закономерности, искать новые факты, которые подтвердили бы правильность выдвинутой гипотезы и установленной за5кономерности; используя проблемный подход к обучению, направлять поисковую деятельность учащихся на решение системы взаимосвязанных внутри - и меж предметных учебных проблем;
Развивать познавательную активность, умение наблюдать окружающий мир, задумываться над его внутренней сутью.
Воспитывать аккуратность, самостоятельность
Реактивы и оборудование: углекислый газ и кислород (в колбах), скипидар, фарфоровая чашка,
Наборы: свеча, лучина, спички, спиртовка, тигельные щипцы, стеклянная трубка, предметное стекло, железная решетка, стеклянная воронка, химический стакан
Ход урока.
Этап 1. Актуализация знаний.
Цель данного этапа урока - создание эмоционального настроя учащихся, формирование интереса к уроку, постановка учебной задачи.
Звучит тихая музыка, под которую учитель зачитывает отрывок из поэмы Эсхила "Прикованный Прометей":
Слайд 1
"...Огонь
Я смертным дал и вот за что наказан,
Похитил я божественную искру,
Сокрыл в стволе сухого тростника,
И людям стал огонь любезным братом,
Помощником, учителем во всем…"
Сегодня я предлагаю вам исследовать "божественную искру", огонь, который, по преданиям, в далекой древности принес людям Прометей, узнать при этом много нового и интересного о, казалось бы, самых привычных явлениях
Слайд 2
Для чего это нужно?
Необходимость – Для осуществления многих процессов предметы, вещества нагревают в пламени горючих материалов. При горении расходуется топливо. Если процесс горения выйдет из-под контроля, может произойти пожар. Пожар – горение, которое человек стремится прекратить. Значит, знание строения пламени поможет разумно расходовать топливо и бороться с пожарами.
Личный интерес – Я использую горение при приготовлении и разогревании еды. Нужно знать, как правильно использовать огонь для нагревания, как бороться с пожаром.
А теперь посмотрите на демонстрационный стол, Перед вами две колбы, совершенно одинаковые на вид. В одной из них - кислород, в другой – углекислый газ. Как их распознать? В конце нашего занятия вы сможете ответить на этот вопрос, и даже экспериментально распознать эти вещества. Какое отношение имеют эти два газа к теме нашего урока? Оказывается, самое прямое. Чтобы убедиться в этом, я предлагаю вам исследовать строение и состав пламени.
Этап 2. Исследование. Поисковая деятельность учащихся.
Исследование строения пламени.
(Учитель зажигает свечу).
Перед вами пример экзотермической реакции – процесс горения свечи.
Какие реакции называют экзотермическими?
Так что же такое – пламя? Не правда ли, вопрос немного странный, как и вопрос «Что такое жизнь?» И все же мы попытаемся ответить на этот вопрос.
Наблюдение за горящей свечой – дело увлекательное, занимательное, интересное. Но любая практическая работа предусматривает соблюдения правил по технике безопасности. Какие правила по технике безопасности мы будем соблюдать сегодня на уроке?
Слайд 3
Техника безопасности
Инструкция №1
Не пробуйте вещества на вкус.
В случае ожога, пореза обращайтесь к учителю или лаборанту.
Не приступайте к выполнению опыта, не зная, что и как нужно делать.
Не загромождайте свое рабочее место предметами, которые не потребуются для выполнения опыта. Работайте спокойно, без суетливости, не мешая соседям.
Обращайтесь бережно с посудой, веществами и лабораторными принадлежностями.
Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.
Слайд 4
Инструкция №2
Стекло – хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе и незначительную прочность при изгибе. Категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины и отбитые края.
Предметное стекло вначале прогревают полностью, а затем вносят в зону тёмного конуса горящей свечи.
Инструкция№3
Первая помощь при ожогах:
Ожог первой степени обрабатывают этиловым спиртом, затем, для снятия болевых ощущений, глицерином и накладывают сухую стерильную повязку. Во всех остальных случаях накладывают стерильную повязку после охлаждения места ожога и обращаются в медпункт.
Первая помощь при порезах:
а) в первую очередь, необходимо остановить кровотечение (давящая повязка, пережатие сосуда);
б) если рана загрязнена, грязь удаляют только вокруг неё, но ни в коем случае – из глубинных слоёв раны. Кожу вокруг раны обеззараживают йодной настойкой или раствором бриллиантовой зелени;
в) после обработки рану закрывают стерильной салфеткой так, чтобы перекрыть края раны, и плотно прибинтовывают обычным бинтом;
г) после получения первой помощи обратиться в медпункт.
Зажгите свечу. (Свечи бывают разные, мы с вами будем пользоваться парафиновой свечой)
Что вы наблюдаете?
(При горении видим свет, внизу под пламенем свечи плавится парафин, образуя круглую лужицу)
О каком явлении – физическом или химическом, это свидетельствует?
(Это свидетельствует о физическом явлении (плавление, световое явление))
Осторожно поднесите руку к свече. Что вы ощущаете при горении? (Тепло)
О каком явлении - физическом или химическом, это свидетельствует?
(Выделение тепла – признак химической реакции)
Слайд 6
Значит, уже сейчас мы можем сказать, что горение – это и физический, и химический процесс.
А теперь внимательно посмотрите на пламя свечи. Какие вы можете различить цвета пламени?
Слайд 7
(При горении свечи можно различить три цвета – это голубой цвет, красно-оранжевый и бледно-желтый цвета). Каждому цвету соответствует определенная температура. Давайте попробуем определить, какая часть пламени самая горячая. Внесите спички поочередно в каждую из трех частей пламени. Спичка загорается быстрее в той зоне, температура которой выше. Что у нас получилось?
Слайд 8
(Самая высокая температура – в верхней части пламени, самая низкая – в нижней части)
То, что во внешней части пламени температура самая высокая, можно убедиться с помощью ещё одного опыта. Внесем на короткое время лучинку в нижнюю часть пламени. Лучинка обуглится лишь в местах, которые оказались во внешнем конусе. Значит, в нем температура пламени наивысшая.
Слайд 9
Действительно, нижней части пламени соответствует температура 700°С, средней части красно-оранжевого цвета - 1100°С, а верхней части бледно-желтого цвета - 1400°С.Теперь вам известно, в какой части пламени следует нагревать пробирки при выполнении практических и лабораторных работ.
Какую форму имеет пламя свечи?
Пламя свечи имеет своеобразную конусовидную форму, которую ей придают поднимающиеся вверх теплые потоки воздуха. Физики это явление называют конвекцией. Осторожно задуйте свечи, зарисуйте строение пламени, подпишите температуру каждой части пламени.
Исследование состава пламени.
А сейчас исследуем, из чего состоит пламя, одинаков ли состав каждой зоны пламени.
Итак, мы с вами убедились, что в первоначальный момент времени после зажигания свечи парафин плавится, Но через некоторое время парафин загорается. Для подвода расплавленного парафина в зону горения служит фитиль. Сам фитиль не горит, обгорает лишь загнутый конец его.
Слайд 10
Какие реакции называют реакциями горения? (Реакции горения – реакции вещества с кислородом, протекающие с выделением теплоты и света)
Запишем схему реакции горения парафина. Парафин – смесь сложных веществ, состоящих из углерода и водорода.
СхНу + О2 → СО2 + Н2 О
Исследуем состав каждой части пламени. Зажгите свечи.
исследование внутренней части пламени
Слайд 11
Для этого с помощью тигельных щипцов внесем один конец стеклянной трубки во внутреннюю часть пламени, а к другому поднесем горящую лучину. Сначала из трубки выходит белое газообразное вещество, при поднесении горящей лучины оно загорается.
Предположите, какое это вещество? (Газообразный парафин)
Можно сделать вывод: внутренняя часть пламени представляет собой газообразный парафин (запись).
исследование средней части пламени
Слайд 12
Для исследования средней части пламени на несколько секунд внесем фарфоровую чашку (или предметное стекло) во внешнюю часть пламени (белое дно чашки останется неизменным), и на секунду – в среднюю часть пламени. Дно чашки покрывается копотью (сажей). Сажа – это углерод. Значит, в светящемся конусе содержится свободный углерод (уголь) в виде мелких частичек сажи. Откуда же берется уголь в средней части пламени? Вследствие высокой температуры в средней части пламени происходит разложение паров парафина. При этом образуются мельчайшие частички угля, которые раскаляются от высокой температуры.
Почему средняя часть пламени ярко светится? (Потому что частицы углерода сильно раскалены)
Вывод: средняя часть пламени состоит из раскаленных частиц угля.
исследование внешней части пламени
Слайд 13
Анализируя схему реакции горения парафина, можно предположить, что во внешней третьей зоне пламени образуются углекислый газ и вода. Чтобы убедиться в этом, проведем эксперимент. Устанавливаем свечу на железную решетку, зажигаем ее и накрываем воронкой. Через некоторое время воронка запотевает в результате образования воды. Горящая лучина, поднесенная к верхнему отверстию воронки, гаснет, т.к. через него выходит другой продукт реакции – углекислый газ, а он не поддерживает горение.
Вывод: во внешней части пламени находятся вода и углекислый газ.
А сейчас зажгите спиртовки. Посмотрите внимательно на пламя спиртовки.
Что общего в строении пламени свечи и спиртовки? В чем различия? Почему средняя часть пламени спиртовки не видна? (Содержание углерода в спирте меньше, чем в парафине)
(После этого демонстрируется горение скипидара. Учащиеся объясняют причину чадящего пламени скипидара – высокое содержание углерода, который не успевает полностью сгореть)
Итак, мы с вами ознакомились со строением и составом пламени, и сможем ответить на вопрос, что же такое пламя. (Пламя – поднимающийся над горящим предметом огонь; светящийся газ, выделяемый при горении некоторыми веществами). Кроме этого, мы вспомнили, что такое горение.
Условия возникновения и прекращения горения
Огонь – благо или зло?
Огонь – это огромное благо для человека, но может стать и злом; неконтролируемый огонь приводит к пожарам. Чтобы не случилось такого страшного явления, мы должны знать меры по предупреждению пожаров. А чтобы знать, как прекратить горение, мы должны знать условия возникновения горения.
Слайд 14
Зажгите свечу, Вы только что выполнили первое условие начала горения. Какое?
нагревание горючего вещества до температуры воспламенения.
А сейчас прекратите доступ кислорода к свече: для этого накройте ее перевернутым стаканом. Что произошло? Объясните, почему? (Свеча постепенно гаснет, потому что нет доступа кислорода). Второе условие начала горения:
2) доступ кислорода.
В наличии этих условий можно убедиться в ходе следующего опыта. Учитель демонстрирует условия горения с помощью прибора Фарадея (рис.5). Две широкие стеклянные трубки соединены вырезанным в доске желобом, скрытым от глаз учащихся. В одну из вертикальных трубок учитель ставит зажженную свечу - она продолжает гореть, так как в результате конвекции продукты горения уносятся вверх по трубке, а свежие порции воздуха поступают через соседнюю трубку. Что будет со свечой, если закрыть рукой отверстие соседней трубки, через которую поступает кислород? Учитель делает это, в результате свеча гаснет.
Таким образом, для горения свечи необходим кислород, образуются же при этом вода, углекислый газ и выделяется теплота.
Исходя из условий начала горения, вы можете предположить, как прекратить горение:
1) понижение температуры;
2) прекратить доступ кислорода
Слайд 15
Как этого достичь? Применение воды (охлаждает, а ее пары затрудняют доступ кислорода), использование песка, углекислого газа (в огнетушителях); если площадь возгорания небольшая, накрыть очаг воспламенения плотной тканью.
Бывает, что при возгораниях в помещении люди совершают большую ошибку: чтобы избавиться от дыма, открывают окна. Этого делать ни в коем случае нельзя. Почему? (Обеспечивается приток кислорода, следовательно, усиливается горение).
Как выбираться из задымленного помещения, охваченного огнем?
А теперь вернемся к началу нашего урока. Итак, определите, в какой колбе кислород, а в какой – углекислый газ. Как вы это сделаете? (Горящей лучиной)
Этап 3. Выходной тест «Горение свечи»
Предлагаю решить тест, оценить полученные знания. Выберите правильные варианты ответов.
Слайд 16
Для горения свечи необходимы условия:
А. Наличие кислорода
Б. Наличие углекислого газа
В. Нагревание до температуры воспламенения
Г. Постоянное нагревание
2. Роль кислорода в процессе горения:
Б. Поддерживает горение
В. Присутствует, но не участвует в реакции
Г. Нагревает вещества
3. Чтобы увеличить пламя свечи, нужно:
А. Смочить фитиль свечи спиртом
Б. Нагреть свечу
В. Увеличить подачу кислорода
Г. Накрыть свечу банкой
4. Средняя часть пламени самая яркая, потому что:
А. Светятся пары парафина
Б. Светятся частички раскаленной сажи
В. Светится кислород
Г. Светится углекислый газ
Слайд 17
Самопроверка: Ответы: 1. А, В 2. Б 3. В 4. Б
Этап 5. Рефлексия
Надеюсь, что в ходе нашего урока вы узнали много нового и важного, что может пригодиться в жизни.
В ходе урока вы пытались овладеть самым главным в процессе познания – умением находить истину с помощью доказательств, т.е. проводить исследование. Многие ученые прошлых веков опирались в своих научных изысканиях лишь на интуицию и в результате нередко приходили к ошибочным заключениям.
Слайд 18
Сейчас я предложу вам небольшой тест. Поставьте плюсики за утверждения.
Рефлексивный тест:
Я узнал(а) много нового.
Мне это пригодится в жизни.
На уроке было над чем подумать.
На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы.
На уроке я поработал(а) добросовестно.
Подсчитайте количество плюсиков. Такую же оценку вы поставили мне за урок.
И закончить урок хочется словами М.Фарадея, исследовавшего явления, связанные с горением свечи: «“…Я могу только выразить вам свое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, т.е. могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно выполняя свой долг перед человечеством”.
Использованные ресурсы:
Огонь сам по себе является символом жизни, значение его трудно переоценить, так как он с давних времен помогает человеку согреться, видеть в темноте, готовить вкусные блюда, а также защищаться.
История пламени
Огонь сопровождал человека еще с первобытного строя. В пещере горел огонь, утепляя и освещая ее, а отправляясь за добычей, охотники брали с собой горящие головни. На смену им пришли просмоленные факелы - палки. С помощью них освещались темные и холодные замки феодалов, а громадные камины отапливали залы. В античные времена греки использовали масляные лампы - глиняные чайнички с маслом. В 10-11 веках стали создавать восковые и сальные свечи.
В русской избе до многие столетия горела лучина, а когда в середине 19 века из нефти начали добывать керосин, в обиход вошли керосиновые лампы, позже - газовые горелки. Ученые и сейчас занимаются изучением строения пламени, открывая новые его возможности.
Цвет и интенсивность огня
Для получения пламени необходим кислород. Чем больше кислорода, тем лучше процесс горения. Если раздувать жар, то в него попадает свежий воздух, а значит - кислород, и когда тлеющие кусочки дерева или угольки разгораются, возникает пламя.
Пламя бывает разных цветов. Дровяное пламя костра танцует желтым, оранжевым, белым и голубыми цветами. Цвет пламени зависит от двух факторов: от температуры горения и от сжигаемого материала. Для того чтобы увидеть зависимость цвета от температуры, достаточно проследить за накалом электрической плиты. Сразу после включения спирали нагреваются и начинают светиться тусклым красным цветом.
Чем больше они накаляются, тем ярче становятся. И когда спирали достигают наивысшей температуры, они становятся яркого оранжевого цвета. Если бы можно было накалить их еще больше, они бы изменили свой цвет к желтому, белому, и, в конце концов, к голубому. Голубой цвет обозначал бы наивысшую степень нагрева. Подобное происходит и с пламенем.
От чего зависит строение пламени?
Оно мерцает разными цветами, в то время, когда фитиль сгорает, проходя сквозь тающий воск. Огонь требует доступ кислорода. Когда свеча горит, в середину пламени, возле дна, много кислорода не попадает. Поэтому оно выглядит более темным. Но вершина и бока получают много воздуха, поэтому там пламя очень яркое. Оно нагревается более чем 1370 градусов по Цельсию, это делает пламя свечи в основном желтого цвета.
А в камине или в костре на пикнике можно увидеть даже больше цветов. Дровяной огонь горит при температуре ниже, чем свеча. Поэтому он выглядит больше оранжевым, чем желтым. Некоторые частицы углерода в огне очень горячие и придают ему желтизны. Минералы и металлы, такие как кальций, натрий, медь, нагреты до высоких температур, придают огню разнообразные цвета.
Цвет пламени
Химия в строении пламени играет немалую роль, ведь его различные оттенки происходят от разных химических элементов, которые находятся в горящем топливе. Например, в огне может присутствовать натрий, который входит в состав соли. Когда натрий горит, он излучает яркий желтый свет. Еще в огне может быть кальций - минерал. Например, кальция очень много в молоке. Когда кальций нагревается, он излучает темно-красный свет. А если в огне присутствует такой минерал, как фосфор, он даст зеленоватый цвет. Все эти элементы могут быть как в самом дереве, так и других материалах, попавших в огонь. В конце концов, смешивание всех этих разных цветов в пламени может образовать белый цвет - совсем как радуга цветов, собранных вместе, образует солнечный свет.
Откуда берется огонь?
Схема строения пламени представляет собой газы в горящем состоянии, в которых находятся составные плазмы или твердые дисперсные вещества. В них происходят физические и химические превращения, которым сопутствует свечение, выделение тепла и нагрев.
Языки пламени образовывают процессы, сопровождаемые горением вещества. Если сравнивать с воздухом, газ имеет меньшую плотность, но под действием высокой температуры он поднимается вверх. Так и получаются долгие или короткие языки пламени. Чаще всего имеет место мягкое перетекание одной формы в другую. Чтобы увидеть такое явление, можно включить горелку обычной газовой плиты.
Огонь, воспламенившийся при этом, не будет равномерным. Зрительно пламя можно разделить на три главные зоны. Простое изучение строения пламени свидетельствует о том, что различные вещества горят с формированием разного типа факела.
При воспламенении газовоздушной смеси сначала формируется короткое пламя, с голубым и фиолетовым оттенком. В нем можно рассмотреть зелено-голубое ядро в форме треугольника.
Зоны пламени
Рассматривая, какое строение имеет пламя, выделяют три зоны: во-первых, предварительную, где начинается нагрев смеси, выходящей из отверстия горелки. После нее идет зона, где совершается процесс горения. Эта область захватывает верх конуса. Когда не хватает притока воздуха, сгорание газа идет частично. При этом образовываются оксид углерода и остатки водорода. Их горение происходит в третьей зоне, где присутствует хороший доступ кислорода.
Для примера представим строение пламени свечи.
Схема горения включает:
- первую - темную зону;
- вторую - зону свечения;
- третью - прозрачную зону.
Нитка свечи не поддается горению, а только совершается обугливание фитиля.
Строение пламени свечи представляет собой раскаленный поток газа, поднимающийся вверх. Процесс начинается с нагревания, пока не происходит испарение парафина. Зону, прилежащую к нити, именуют первой областью. Она имеет незначительное свечение голубого оттенка из-за избытка количества горючего материала, но малого поступления кислорода. Тут происходит процесс частичного сгорания веществ с образованием чадного газа, который затем окисляется.
Первую зону охватывает светящаяся оболочка. В ней находится достаточный объем кислорода, который способствует окислительной реакции. Именно здесь при интенсивном накаливании частичек оставшегося топлива и угольных частичек наблюдается эффект свечения.
Вторая зона охвачена чуть заметной оболочкой с высокой температурой. В нее проникает много кислорода, что содействует полному сгоранию топливных частичек.
Пламя спиртовки
Для различных химических опытов применяют мелкие резервуары со спиртом. Их именуют спиртовками. Строение пламени подобно свечному, но все же имеет свои особенности. Фитиль просачивается спиртом, чему содействует капиллярное давление. При достижении вершины фитиля происходит испарение спирта. В виде пара он воспламеняется и горит при температуре не больше 900 °C.
Строение пламени спиртовки имеет обычную форму, оно почти бесцветное, со слегка голубоватым оттенком. Его зоны более размытые, чем у свечи. В спиртовой горелке, основа пламени находится над калильной сеткой горелки. Углубление пламени ведет к снижению объема темного конуса, а из отверстия выходит светящаяся зона.
Химические процессы в пламени
Процесс окисления проходит в неприметной зоне, которая расположена вверху и имеет наивысшую температуру. В ней частички продукта горения поддаются окончательному сгоранию. А излишек кислорода и нехватка топлива ведут к сильному процессу окисления. Этой способностью можно пользоваться при быстром нагревании веществ над горелкой. Для этого вещество окунают в верхушку пламени, где горение совершается значительно быстрее.
Восстановительные реакции происходят в центральной и нижней части пламени. Тут находится достаточный запас горючего и небольшой доступ кислорода, необходимый для процесса горения. При добавлении в эти зоны кислородсодержащих веществ происходит отщепление кислорода.
Как восстановительное пламя рассматривают процесс распада железа двухвалентного сульфата. При проникновении FeSO 4 в середину факела, происходит сначала его нагрев, а потом распад на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В этой реакции происходит восстановление серы.
Температура огня
Для любой области пламени свечки или горелки свойственны свои показатели температуры, зависящие от доступа кислорода. Температура открытого пламени в зависимости от зоны может меняться от 300 °C до 1600 °C. Примером выступает диффузионное и ламинарное пламя, строение трех его оболочек. Конус пламени в темной области имеет температуру нагрева до 360 °C. Над ним расположена зона свечения. Ее температура нагрева варьируется от 550 до 850 °C, что приводит к расщеплению горючей смеси и процессу ее сгорания.
Наружная область слегка заметна. В ней нагрев пламени достигает 1560 °C, что объясняется свойствами молекул горящего вещества и скоростью поступления окислителей. Здесь процесс горения самый энергичный.
Очищающий огонь
В пламени заключается огромный энергетический потенциал, свечки используются в ритуалах очищения и прощения. А как приятно посидеть возле уютного камина тихими зимними вечерами, собравшись семьей и обсуждая все, что произошло за день.
Огонь, пламя свечи несут громадный заряд позитивной энергии, ведь недаром сидящие у камина ощущают покой, уют и умиротворение в душе.
Пламя, огонь: что это?
Пламя — это одна из форм огня, возникающего при горении, газообразная среда, состоящая из частиц ионов. Температура может быть различной, сам огонь с цветным пламенем, желтым или даже невидимым. Пламя, которое обычно наблюдает человек, это поток раскаленного газа, поднятого вверх за счет Архимедовой силы (газы всегда поднимаются). Парафин или воск постепенно прогревается от горения. Поэтому у основания фитиля пламя синего цвета за счет того, что там практически нет доступа кислорода. Соединение с кислородом, образует желтое горение. Зоны желтого пламени горячее, зона синего — холоднее.
Материал свечи и температура горения
Существует несколько видов свечей на основании материала, используемого при изготовлении. Это:
- восковые;
- парафиновые;
- стеариновые.
Иногда те экземпляры, которые попадают в розничную сеть, содержат некоторую долю стеарина (около 25%). В чистом виде стеариновые свечи в свободной продаже практически не встречаются. Это объясняется мерами безопасности, так как температура стеариновой свечи при горении, вернее ее пламени, может достигать 1500 градусов. Но использование стеарина выгоднее, так как он меньше выделяет вредных веществ при горении, раскладывается в грунте, не коптит при горении.
У многих людей часто возникает вопрос: является ли пламя свечи физическим телом? Вопрос странный и ответ можно найти в любом энциклопедическом справочнике.Огонь, как и пламя, не имеет постоянной массы, объема, соответственно не может являться физическим телом. Пламя — это тепловая, химическая реакция между горючим веществом и кислородом. Огонь не имеет ни постоянного веса, ни объема.
Оригинальная новинка — свечи с разноцветным пламенем
Так же людей, которые несерьезно относились к урокам физики, в школе, интересует, почему свечи горят с разноцветным пламенем. Предприимчивые люди использовали это свойство для создания собственного бизнеса. Сегодня в розничной сети можно встретить наборы праздничных свечей, которые способны гореть разным цветом. Как правило, сама свечка окрашена в цвет предполагаемого огня.
Технологию не так давно применил китайский бизнесмен, который создал компанию и заполнил мировой рынок оригинальными свечами. Такие свечи не производят из воска или парафина. Это специальные солевые соединения. Внешний вид и строение ничем не отличается от привычных аналогов, но вот при зажигании, похоже, что совершается некое таинство. Ничего таинственного, просто надо заныть, что и с чем соединять. Например:
- присутствие нитрата натрия (кухонная соль) дает желтый, оранжевый цвет;
- нитрат стронция окрасит пламя в ярко красный цвет;
- наличие солей меди и хлорида бария гарантирует зеленый цвет пламени;
- стеарат меди — синий цвет;
- соли хлорида калия окрасят огонь в красивый, насыщенный фиолетовый цвет.
Пламя свечи по Фарадею
Если внимательно присмотреться ксвечи, то можно увидеть, что она горит разными оттенками. Всего выделяют три зоны, среди которых самая горячая часть — верхняя часть пламени. Кончик и его температура может достигать 1300°С.
Температура в градусах возле самого фитиля обычно не превышает отметку в 350°С. Верхняя огненная часть, которая самая горячая, имеет самый светлый цвет пламени и обычно состоит из раскаленных паров влаги.
На основе учений Фарадея происходит обучение в современных школах. И хорошо, если учителя берут опыт ученого за основу. Ведь он вел уроки настолько увлеченно, что не заинтересованных учеников в аудитории просо не было. Он был просто влюблен в свою науку, и эта влюбленность моментально передавалась слушателю. Поэтому все теории Фарадея интересны по сегодняшний день.
Форма пламени, его цвета сравнивались им с драгоценными камнями. Он смог пояснить, почему у огня такая форма, в виде капли, и почему синее пламя внизу. Здесь уже рассматривался это вопрос. Стоит напомнить, что синее, значит, самое холодное и горение осуществляется без доступа кислорода. Форма петли или капли, так как огонь, на основании Закона Архимеда тянется вверх.
Иногда можно обнаружить, что не совсем привычное яркое пламя резные свечи дают. Кажется, что это двойное пламя, так как отчетливо видны два язычка. И этот факт науке известен, поэтому объяснить его не сложно. Это не больше чем декоративный эффект. В такой свече просто присутствуют для фитилька.
Почему пламя свечи горит вертикально?
Еще один вопрос, который крайне важен для познавательных личностей: почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально? Все достаточно просто и ответ есть в школьной программе. Если свеча горит в безветренном пространстве, то это заслуга такого явления как конвенция. У горячего воздуха малая плотность и он вытягивается, стремясь вверх, придавая пламени привычную для нас всех форму. Даже если наклонить свечу в бок, пламя все равно стремиться вверх.
Много магических сил приписывают люди свечам. Например, при колышущемся пламени, можно заподозрить непорядок в доме, семье. Но пусть это останется во власти магов и чародеев. Наука может объяснить, почему пламя горит неравномерно, почему дергается. Даже практические работы на уроках дают научное объяснение этим фактам. Вот примеры некоторых заданий:
- Приоткрыть входную дверь и проанализировать, как горит пламя в районе пола возле двери и в верхней части. Если пляшет, прыгает возле пола и отклоняется в сторону комнаты, значит, холодный поток воздуха заходит внутрь. Пламя направлено вверх, в сторону коридора, потоки теплого воздуха выходят.
- Затушить свечу и понаблюдать за направлением дыма. Видно, что струйка направлена вверх? Значит, движения холодного, теплого воздуха в комнате нет. Пока парафин не остынет, направление дыма указывает, как горело бы пламя.
- Небольшую свечу ставят на блюдце и поджигают, затем нарывают стаканом. Пламя сначала вытягивается, заостряется сверху, а затем гаснет. Вывод прост, без доступа кислорода огонь поддерживаться не будет.
- Зажечь свечу, видно, что пламя тянется, горит ярко, сильно, но фитиль не сгорает? Материал, из которого изготовлен фитиль, быстро впитывает жидкий парафин, предохраняя его от преждевременного сгорания. Парафин по мере нагревания выделяет углерод, который поддерживает горение.
- Если зажечь свечу и заметно, как сильно трепещет пламя, это может говорить об изменении движения теплых и холодных потоков. Оно движется за теплым воздухом и противостоит холодному.
Наблюдать за движением пламени горящей свечи интересно. Есть в этом что-то магическое, необыкновенное. Этот огонь успокаивает нервы, умиротворяет душу. Недаром все церковные обряды проводятся с горящими свечами. А ведь многие абсолютно не знают, почему в церквях они постоянно горят.
Почему в церквях постоянно зажигают свечи?
Обычай зажигать свечи во время молитвы достаточно древний. Считается, что пришел он из Византии. Считалось, что огонь от свечи — это символ, указывающий путь человеку. Со временем начали вырабатываться определенные правила для зажигания свечей. Сначала зажигали одну свечу, в то время как выносили Евангелие, и только во время его чтения можно было зажигать все остальные. Позже зажигать свечи стали перед всеми иконами и перед священными церковными предметами.
Этот обычай дошел до нашего времени. Зажигая свечу, человек не только мысленно обращается в молитве к богу. В этот момент он обдумывает свои поступки. И горящая свеча — это символ покаяния, стремления к богу. Она дает возможность понять, что человек грешен и раскаивается в своих грехах, просит прощения не только за себя, а и за своих близких, живых или тех, кого уже нет на этом свете.
Ставить свечи нельзя автоматически. В этот момент сердце каждого должно наполняться покаянием, смирением и ощущением полной любви к тому, кому произносится молитва. Свеча, приобретенная в церкви, это символ безграничной любви и веры, полного покаяния.
Не забывайте ставить свечи дома, когда обращаетесь к всевышнему с просьбами. В горящем виде свеча очищает дом от негативной энергии, а разум наполняет светлыми, позитивными мыслями.
>> Практическая работа № I. Строение пламени
Практическая работа № I
Строение пламени. Простейшие операции в химическом эксперименте
Перед выполнением практической работы внимательно прочитайте правила техники безопасности в химическом кабинете (с. 22) и строго их соблюдайте.
Будьте осторожны, работая с огнем.
Опыт I
Изучение «строения» пламени
Зажгите свечу. Вы увидите, что пламя неоднородное (рис. 19). В нижней, темной, части пламени температура невысокая. Из-за недостатка воздуха горение здесь почти не происходит. Вещество, из которого изготовлена свеча, сначала плавится, а затем превращается в газообразные горючие вещества.
Рис. 19. Строение пламени
В средней части пламени температура выше.
Здесь часть веществ сгорает, а остальные распадаются с образованием горючих газов и частиц сажи. Твердые частицы раскаляются и светятся. Поэтому эта часть пламени самая яркая.
Докажите наличие частиц сажи, поместив в среднюю часть пламени фарфоровые чашку или шпатель. Что наблюдаете?
Верхняя часть пламени имеет самую высокую температуру. В ней все вещества сгорают полностью; при этом образуются углекислый газ и водяной пар.
Опыт 3
Переливание раствора
Осторожно перелейте часть раствора соли из стакана в пробирку до 1/3-1/4 ее объема. После этого перелейте примерно 2 мл раствора из этой пробирки в другую. Обе пробирки поставьте в штатив.
1 Учитель может заменить поваренную соль кальцинированной содой или окрашенным веществом (например, медным купоросом).
Опыт 4
Нагревание жидкости в пробирке, закрепленной в штативе
Пробирку с 2 мл раствора соли закрепите наклонно в лапке штатива ближе к отверстию. Зажгите спиртовку1. Отрегулируйте высоту положения лапки в штативе так, чтобы нижняя часть пробирки находилась в верхней части пламени. Возьмите спиртовку в руку и равномерно прогрейте всю пробирку. Затем поставьте спиртовку под пробирку и нагрейте раствор в ней до кипения. He допускайте выброса жидкости из пробирки!
Отставьте спиртовку, не гася ее, для следующего опыта.
Опыт 5
Нагревание жидкости в пробирке, закрепленной в пробиркодержателе
Закрепите вторую пробирку с раствором соли в пробиркодержателе. Сначала равномерно нагрейте всю пробирку, а потом - ту ее часть, где находится жидкость. Как только раствор закипит, отставьте спиртовку и погасите ее, накрыв колпачком.
He вынимая пробирку из пробиркодержателя, вылейте горячий раствор в стакан и положите пробирку вместе с пробиркодержателем на специальную подставку для охлаждения. He ставьте горячую пробирку в пластмассовый штатив!
14. Из каких частей состоит пламя? Охарактеризуйте их.
15. В каком случае жидкость в колбе закипит быстрее: когда пламя охватывает всю колбу или когда ее дно находится в верхней части пламени? Ответ обоснуйте.
16. Почему при нагревании пробирки нужно сначала всю ее прогреть?
17. В какую сторону следует направлять отверстие пробирки, в которой нагревают жидкость?
18. Почему нельзя ставить горячую пробирку в пластмассовый штатив?
1 Вместо спиртовки можно использовать сухое горючее.
Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. - К.: ВЦ «Академія», 2008. - 136 с.: іл.
Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендации
