Какая самая холодная часть пламени: Строение пламени | Химия

Предварительный просмотр:

3. Приёмы обращения с лабораторным оборудованием. Наблюдение за горящей свечой. Строение пламени

Вам уже известно, что химические превращения веществ – это явления, в результате которых из одних веществ образуются другие. Они также носят название химических реакций. Однако для проведения химических реакций необходимо специальное лабораторное оборудование.

Для проведения химических опытов в школе применяется специальная лабораторная посуда, штатив и нагревательные приборы.

Давайте рассмотрим более подробно все виды оборудования.

Лабораторная посуда, в зависимости от материала, из которого она состоит, делится на стеклянную и фарфоровую .

Стеклянная посуда по наличию на ней специальных обозначений может быть мерной и обыкновенной.

К стеклянной посуде относятся пробирки, колбы, химические стаканы, воронки, пипетки, склянки .

Пробирки – используются при проведении опытов для растворов, газов и твердых веществ.

Колбы бывают плоскодонными и коническими. Их используют так же, как и пробирки. Аналогично используются и химические стаканы .

Воронки служат для наливания раствора в сосуд с узким горлышком и для фильтрования жидкостей и, в зависимости от строения, делятся на конические и капельные .

Пипетки используют для отбора определенного объема жидкости из колбы.

К фарфоровой посуде относятся ступка, песты, воронка Бюхнера, тигль, стакан, ложка, шпатель, выпаривательные чаши .

Ступка и песты используются для измельчения веществ.

Тигль применяется для нагревания и прокаливания веществ.

Стакан, ложка, шпатель – для насыпания сухих химических веществ в другую лабораторную посуду.

Выпаривательные чаши используются при выпаривании различных растворов.

Воронка Бюхнера — предназначена для фильтрования под вакуумом. Верхняя часть воронки, в которую наливают жидкость, пористой или перфорированной перегородкой отделена от нижней части, к которой подведён вакуум.

Штатив служит для закрепления лабораторной посуды, принадлежностей и приборов при выполнении опытов. Он состоит из подставки, в которую вкручен стержень. Подставка придает штативу устойчивость. На стержне при помощи муфт могут быть закреплены кольцо, лапка, зажим и сетка. Муфта имеет винт, при ослаблении которого, возможно перемещение и закрепление кольца, лапки, зажима и сетки вдоль стержня. Каждый из перечисленных держателей используется для закрепления в нем лабораторной посуды.

К нагревательным приборам относятся спиртовка, газовая горелка и электронагреватель.

Спиртовка состоит из сосуда со спиртом, фитиля, укрепленного в металлической трубке с диском, и колпачка.

При проведении лабораторных и практических работ необходимо соблюдать основные правила техники безопасности:

1. Использовать только вещества, указанные учителем в соответствии с их предназначением.
2. Не загромождать рабочее место ненужными предметами.
3. Не приступать к работе без точных указаний учителя.
4. Проверять целостность и чистоту лабораторной посуды перед использованием.
5. Не пробовать на вкус химические вещества, не брать их руками (только шпателем или пробиркой!). Запрещается определять состав химических веществ по запаху.
6. При нагревании веществ пробирку следует держать по направлению «от себя». Нельзя направлять отверстие пробирки на людей.
7. Обязательно закрывать сосуды после взятия из них химических веществ.

Проведем практическую работу по изучению строения пламени, работая со спиртовкой.

1. Снимаем колпачок со спиртовки и проверяем, плотно ли диск прилегает к отверстию сосуда. Это необходимо для предотвращения возгорания спирта .
2. Спиртовку зажигаем горящей спичкой. Не допускается зажигание спиртовки другой горящей спиртовки во избежание пожара.

При рассмотрении строения самого пламени , мы заметим три зоны, имеющие разную температуру:

1. Нижняя (темная) часть пламени холодная. Там горение не происходит;
2. Средняя (наиболее яркая), где под действием высокой температуры происходит разложение углеродсодержащих соединений, и частицы угля раскаляются, излучая свет;
3. Внешняя (наиболее светлая), где происходит наиболее полное сгорание продуктов разложения с образованием углекислого газа и воды.

1. Для подтверждения наличия этих зон мы используем обыкновенную лучинку или толстую спичку. Вносим ее в пламя горизонтально, как бы «проткнув» все три зоны горения спиртовки. Рассматриваем ее после извлечения. Мы замечаем более и менее обугленные зоны, подтверждающие неоднородность температуры в пламени спиртовки.
2. Гашение пламени спиртовки производится путем накрытия колпачком.

Вывод: Пламя состоит из трех зон (нижней, средней и внешней), строение которых зависит от химического состава пламени.

Химия – одна из наук, которая помогает познать тайны природы.

Ведь одно из необходимых умений – это умение отличить физические явления от химических, наблюдая за различными явлениями в природе.

Для более полного понимания этих явлений проведем наблюдения за изменениями, которые происходят с горящей свечой. Возьмем парафиновую свечу и зажжем ее.

1. Наблюдая, как тает парафин, мы замечаем, что он не изменяет своих свойств, а только меняет форму.

Из предыдущих уроков мы знаем, что физические явления – это явления, в результате которых изменяются размеры, форма тел или агрегатное состояние веществ, но состав их остается постоянным.

Значит, это явление при горении свечи относится к физическим явлениям.

1. В тоже время, фитиль свечи, сгорая, образует золу.

Давайте вспомним, что к химическим явлениям относятся явления, в результате которых из одних веществ образуются другие.

Значит, это явление относится к химическим явлениям.

Горящая свеча — это лишь один из примеров одновременного присутствия и взаимосвязи в природе физических и химических явлений. На самом деле нас повсюду окружают эти явления. И, проявив наблюдательность, мы можем их заметить в повседневной жизни.

Цель : научиться описывать результаты наблюдений.

Реактивы и оборудование : парафиновая свеча, известковая вода; лучинка, стеклянная трубка с оттянутым концом, химический стакан, мерный цилиндр, спички, фарфоровый предмет (фарфоровая чашка для выпаривания), тигельные щипцы, пробиркодержатель, стеклянные банки объемом 0,5, 0.8, 1, 2, 3, 5 л, секундомер.

Задание 1. Наблюдение за горящей свечой.

Свои наблюдения оформите в виде небольшого сочинения. Нарисуйте пламя свечи.

Свеча состоит из парафина, имеет специфический запах. В середине находится фитиль.
При горении фитиля свеча плавится. Слышен небольшой трекс, выделяется тепло.

Задание 2. Исследование различных частей пламени.

1. Пламя, как вы уже знаете, имеет три зоны. Какие? При исследовании нижнйе части пламени вынесите в него при помощи тигельных щипцов конец стеклянной трубки, держа под углом 45-50 гр. К другому концу трубки поднесите горящую лучину. Что наблюдаете?

Горение, выделяется тепло.

2. С целью изучения средней части пламени, самой яркой, внесите в нее (с помощью тигельных щипцов) на 2-3 с фарфоровую чашу. Что обнаружили?

Почернение.

3. Для исследования состава верхнйе части пламени внесите в нее на 2-3 с опрокинутый, смоченный известковой водой химический стакан так, чтобы пламы оказалось в середине стакана. Что наблюдаете?

Образование твердого осадка.

4. Для установления разницы температуры в разных частях пламени внесите на 2-3 с лучинку в нижнюю часть пламени (что она пересекла все его ачсти по горизонтали). Что вы наблюдаете?

Верхняя часть сгорает быстрее.

5. Оформите отчет, заполнив таблицу 4.

Задание 3. Изучение скорости расходования кислорода во время горения.

1. Зажгите свечу и накройте ее банкой объемом 0,5 л. Определите время, в течение которого горит свеча.

Проведите подобные действия, используя банки других объемов.

Заполните таблицу 5.

Продолжительность горения свечи в зависимости от объема воздуха.

2. Изобразите график зависимости продолжительности горения свечи от объема банки (вздуха). Определите по нему время, через которое погаснет свеча, накрытая банкой объемом 10 л.

3. Рассчитайте время, в течение которого будет гореть свеча в закрытом школьном кабинете.

Длина школьного кабинета химии (а) равна 5 м, ширина (б) равна 5 м, высота (в) — 3 м.
Объем школьного кабинета химии равен 75 куб.м. или 75000 л. Время, в течние которого будет гореть свеча с учетом того, что в помещение не поступает вохдух и весь кислород расходуется на горение свечи, 2700000 с или 750 ч.

Задание 4. Знакомство с устройством спиртовки.

1. Рассмотрите рисунок 2 и напишите название каждой части спиртовки. Необходимую информацию вы найдете на с.23 учебного пособия.

1. Спирт
2. Фитиль
3. Держатель фитиля
4. Колпачок

а) Почему при зажигаии спиртовки спичку подносят сбоку?

Чтобы не получить ожег.

б) Почему нельзя зажигать спиртовку от другой горящей спиртовки?

Спирт может пролиться и вспыхнуть.

2. Пользуясь имеющимся на вашем столе оборудованием, вскипятите воду в пробирке.

На рисунке показано, сколько воды должно быть в пробирке, как правильно закрепить ее в держателе или в лапке штатива и в какую часть пламени нужно внести пробирку.

а) Сколько воды необходиом налить в пробирку?

2/3 пробирки.

б) Как деражть пробирку над пламенем спиртовки?

Под углом от себя.

Сегодня нам предстоит выполнить первую практическую работу «Лабораторное оборудование и приёмы работы с ним. Правила техники безопасности при работе в кабинете химии»

Инструкция (план) выполнения работы:

I. Правила техники безопасности:

Вещества бывают разные:

Едкие и взрывоопасные

Бывает, что они сами воспламеняются

А есть, такие, которыми отравляются.

Если ты не хочешь получить ожог

Или надышаться ртутными парами,

Эти правила безопасности внимательно прочитай

И в химическом кабинете их никогда не забывай!

1.

При работе с веществами не берите их руками

И не пробуйте на вкус,

Реактивы не арбуз:

Слезет кожа с языка

И отвалится рука

2.

Задавай себе вопрос,

Но не суй в пробирку нос:

Будешь плакать и чихать,

Слёзы градом проливать.

Помаши рукой ты к носу –

Вот ответ на все вопросы

3.

С веществами неизвестными

Не проводи смешивания неуместные:

Незнакомые растворы ты друг с другом не сливай

Не ссыпай в одну посуду, не мешай, не поджигай!

4.

Если ты работаешь с твёрдым веществом,

Не бери его лопатой и не вздумай брать ковшом.

Ты возьми его немножко –

Одну восьмую чайной ложки.

При работе с жидкостью каждый должен знать:

Мерить надо в каплях, ведром не наливать.

5.

Если на руку тебе кислота или щёлочь попала,

Руку быстро промой водой из-под крана

И, чтоб осложнений себе не доставить,

Не забудь учителя в известность поставить.

6.

В кислоту не лей ты воду, а совсем наоборот

Тонкой струйкой подливая,

Осторожненько мешая,

Лей в водичку кислоту –

Так отвадишь ты беду.

II. «Лабораторное оборудование и посуда»

III. Правила работы со спиртовкой

1. Зажигать только спичкой, запрещается зажигать от другой спиртовкой.
2. Перед тем, как зажечь, нужно расправить фитиль, а диск должен плотно прилегать к горлышку.
3. Нельзя переносить спиртовку во время работы в зажжённом виде с одного стола на другой.
4. Тушить только колпачком – не дуть!

Это должен каждый знать:
Спирт в спиртовке поджигать
Спичкой только можно
И очень осторожно.
Чтобы пламя погасить
Спиртовку следует закрыть.
И для этого, дружок,
У неё есть колпачок.

IV. Устройство спиртовки

1 — стеклянный резервуар, заполнен на 3/4 спиртом;

2 — металлическая трубка с диском, удерживает фитиль, предохраняет от испарения и воспламенения спирта.

3 — фитиль;

4 — колпачок.

V. Строение пламени

Проведите небольшой домашний эксперимент, с помощью которого изучим строение пламени.

Зажгите свечу и внимательно рассмотрите пламя. Вы заметите, что оно неоднородно по цвету. Пламя имеет три зоны (рис.)

Темная зона 1 находится в нижней части пламени. Это самая холодная зона по сравнению с другими. Темную зону окаймляет самая яркая часть пламени 2. Температура здесь выше, чем в темной зоне, но наиболее высокая температура – в верхней части пламени 3.

Чтобы убедиться, что различные зоны пламени имеют разную температуру, можно провести такой опыт. Поместите спичку в пламя так, чтобы она пересекала все три зоны. Вы увидите, что лучинка сильнее обуглилась там, где она попала в зоны 2 и 3. Значит, пламя там более горячее.

Несмотря на то, что язычки пламени в каждом случае отличаются формой, размерами и даже окраской, все они имеют одинаковое строение – те же три зоны: внутреннюю темную (самую холодную), среднюю светящуюся (горячую) и внешнюю бесцветную (самую горячую).

Следовательно, выводом из проведенного эксперимента может быть утверждение о том, что строение любого пламени одинаково. Практическое значение этого вывода состоит в следующем: для того чтобы нагреть в пламени какой-либо предмет, его надо вносить в самую горячую, т.е. в верхнюю, часть пламени.

Строение пламени свечи

Люди с незапамятных времен покланялись и будут поклонятся огню в самых разных его ипостасях. На минутку задумайтесь пламя свечи отличается от пламя костра только размером и температурой! Во всем остальном их суть и строение одинаково. Всмотритесь внимательно в пламя свечи и Вы увидите строго определенные зоны пламени. Визуально их выделяют три. Разные зоны окрашены по разному и идентичны от свечи к свече в любом уголке мира в независимости от используемого свечного материала*. Без сомнения такое строение имеет сакральный смысл!

В этой статье мы кратко и просто расскажем о известных физических свойствах пламени свечи, данная информация будет особенно полезна тем, кто хочет стать настоящих профессионалом в изготовлении свечей (см. статью ошибки в горении фитиля).

*Примечание: обычные условия, а не лабораторные условия.

С химической точки зрение горение выглядит так:

В процессе горения происходит расщепление сложных углеводородов (парафин, стеарин, воск и т.д) под действием кислорода до углекислого газа и воды. Процесс горения происходит непрерывно за счет подъема (как в капилляре) по фитилю расплавленного свечного материала с последующим его сжиганием. 

Примечание: Пламя — светящаяся зона образующаяся при горении.

Пламя свечи разделено на различные светящиеся и температурные области, которые легко видны невооруженным глазом:

1 — свеча

2 — фитиль, изогнутый к краю пламени со светящимся кончиком

3 — синяя зона горения:

• расположена в нижней части пламени и по бокам, расположена после «темной» зоны;
• цвет пламени обусловлен большим количеством кислорода (если свечу поместить в лабораторные условиях, где будет много кислорода, то все пламя окрасится в синий цвет).

4 — «темная» зона горения:

• 600–1000°C;
• расположена внутри пламени вокруг фитиля. Это зона термического расщепления;
• прозрачность или «темность» обусловлена низким содержанием кислорода;
• зона термического расщепления, здесь происходит генерация и накопление частиц углерода.

5 — основная зона реакции (сжигания):

• самая горячая зона пламени;
• температура до 1400°C;
• почти полное сжигание материала.

6 — светящаяся зона

• начинается в основной зоне реакции и заканчивается на конце пламени;
• окрашивание этой зоны обусловлено тем, что углеродные частицы светятся при нагревании и излучают желтый свет;
• частицы полностью сжигаются при контакте с кислородом.

Примечание: считается, что самое горячее пламя на кончике свечи, это не совсем так. Самая горячая часть пламени в основной зоне реакции или чуть ниже.

Виды сварочного пламени | Сварка и сварщик

Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя нагревает и расплавляет основной и присадочный металл в месте сварки. Наибольшее применение при газовой сварке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как оно имеет высокую температуру (3150°С) и обеспечивает концентрированный нагрев. Однако в связи с дефицитностью ацетилена в настоящее время получили широкое распространение (особенно при резке металлов) газы-заменители ацетилена — пропан-бутан, метан, природный и городской газы.

От состава горючей смеси, т. е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависят внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл. Изменяя состав горючей смеси, сварщик тем самым изменяет основные параметры сварочного пламени.

Для получения нормального пламени отношение кислорода к горючему газу должно быть для ацетилена — 1,1-1,2, природного газа — 1,5-1,6, пропана — 3,5.

Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет три ярко различимые зоны:

• ядро
• восстановительная зона
• факел

Водородное пламя ярко различимых зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внешнему виду.

При зажигании газовой струи, вытекающей из сопла, пламя перемещается по направлению движения струи газовой смеси. Скорость истечения для каждого газа подбирается такой, чтобы пламя не проникало внутрь сопла горелки и не отрывалось от него. Газ в струе должен прогреваться до температуры воспламенения, ацетилен воспламеняется при температуре 450-500°С, а газы-заменители — 550-650°С. Поэтому ядро пламени при сгорании газов-заменителей длиннее, чем при сгорании ацетилена.

а — окислительное, б — нормальное, в — науглероживающее; 1 — ядро, 2 — восстановительная зона, 3 — факел

Рисунок 1 — Виды сварочного пламени

Процесс сгорания ацетилена в кислороде можно условно разделить на две стадии. Сначала под влиянием нагрева происходит распад ацетилена на элементы: С₂Н₂=2С+Н₂. Затем происходит первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода смеси по реакции 2С+Н₂+O₂=2СО+Н₂. Вторая стадия горения протекает за счет кислорода воздуха: 2СО+Н₂+1,5O₂=2СO₂+Н₂O. Процесс горения горючего газа в кислороде экзотермичен, т.е. идет с выделением теплоты.

Ядро имеет резко очерченную форму (близкую к форме цилиндра), плавно закругляющуюся в конце, с ярко светящейся оболочкой. Оболочка состоит из раскаленных частиц углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Размеры ядра зависят от состава горючей смеси, ее расхода и скорости истечения. Диаметр канала мундштука горелки определяет диаметр ядра пламени, а скорость истечения газовой смеси — его длину.

Площадь поперечного сечения канала мундштука горелки прямо пропорциональна толщине свариваемого металла. Сварочное пламя не должно быть слишком «мягким» или «жестким». Мягкое пламя склонно к обратным ударам и хлопкам, жесткое — способно выдувать расплавленный металл из сварочной ванны. При увеличении давления кислорода скорость истечения горючей смеси увеличивается и ядро сварочного пламени удлиняется, при уменьшении скорости истечения ядро укорачивается. С увеличением номера мундштука размеры ядра увеличиваются. Температура ядра достигает 1000°С.

Восстановительная (средняя) зона располагается за ядром и по своему более темному цвету заметно отличается от него. Длина ее зависит от номера мундштука и достигает 20 мм. Зона состоит из продуктов неполного сгорания ацетилена — оксид углерода и водорода. Она называется восстановительной, так как оксид углерода и водорода раскисляют расплавленный металл, отнимая кислород от его оксидов. Если в процессе сварки расплавленный металл сварочной ванны находится в средней зоне, то сварочный шов получается без пор газовых и шлаковых включений. Этой зоной пламени выполняю сварку и поэтому ее называют рабочей. Восстановительная зона имеет наиболее высокую температуру (3140°С) в точке, отстоящей на 3-6 мм от конца ядра.

Зона полного сгорания (факел) располагается за восстановительной зоной. Она состоит из углекислого газа, паров воды и газа, которые образуются в пламени при сгорании оксида углерода и водорода восстановительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. Температура этой зоны значительно ниже, чем температура восстановительной, и колеблется от 1200 до 2520°С.

В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени: нормальное, окислительное и науглероживающее. Нормальное пламя теоретически получают тогда, когда в горелку на один объем кислорода подают несколько больше от 1,1 до 1,3 объема ацетилена.

Нормальное пламя характеризуется отсутствием свободного кислорода и углерода в его восстановительной зоне. Кислорода в горелку подается немного больше из-за небольшой его загрязненности и расхода на сгорание водорода. В нормальном пламени ярко выражены все три зоны.

Окислительное пламя получается при избытке кислорода, при подаче в горелку на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода. При этом ядро приобретает конусообразную форму, значительно сокращается по длине, становится с менее резкими очертаниями и приобретает более бледную окраску. Сокращаются по длине также восстановительная зона и факел. Все пламя приобретает синевато-фиолетовую окраску. Пламя горит с шумом, уровень которого зависит от давления кислорода. Температура окислительного пламени выше нормального, однако сваривать стали таким пламенем нельзя из-за наличия в пламени избытка кислорода. Избыток кислорода приводит к окислению металла шва, шов получается пористым и хрупким. Окислительное пламя можно применять при газовой сварке латуни и пайке твердыми припоями.

Науглероживающее пламя получается при избытке ацетилена, когда в горелку на один объем ацетилена подается 0,95 и менее объема кислорода. Ядро такого пламени теряет резкость своего очертания, на конце его появляется зеленый венчик, по которому судят об избытке ацетилена. Восстановительная зона значительно светлее и почти сливается с ядром, а факел приобретает желтоватую окраску. При большом избытке ацетилена пламя начинает коптить, так как в нем ощущается недостаток кислорода, необходимого для полного сгорания ацетилена. Находящийся в пламени избыточный углерод легко поглощается расплавленным металлом и ухудшает качество металла шва. Температура науглероживающего пламени ниже, чем нормального и окислительного. Уменьшая подачу ацетилена в горелку до полного исчезновения зеленого венчика на конце ядра, ацетиленовое пламя превращается в нормальное. Слегка науглероживающее пламя применяют для сварки чугуна и при наплавке твердыми сплавами.

Характер сварочного пламени сварщик определяет на глаз по форме и окраске пламени. При регулировании пламени необходимо обращать внимание на правильность подбора расхода горючего газа и кислорода.

Вытекающая из мундштука горючая смесь оказывает механическое воздействие на расплавленный металл сварочной ванны и формирует валик шва. Жидкий металл отжимается к краям ванны. Характер формообразования металла зависит от угла наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла.

а — вертикальном, б — наклонном, в — схема перемещения жидкого металла в ванне

Рисунок 2 — Схема механического воздействия пламени на жидкий металл сварочный ванны при различных положениях мундштука

Давление газов оказывает влияние на жидкий металл, перемещая его к задней стенке сварочной ванны, образуя чешуйки шва. При большом давлении кислорода горючая смесь вытекает из мундштука с большой скоростью, пламя становится «жестким» и выдувает расплавленный металл из сварочной ванны, затрудняя тем самым сварку.

Качество наплавленного металла и прочность сварного шва зависят от состава пламени, поэтому во время газовой сварки сварщик должен следить за его характером, регулировать его состав в течение всего процесса сварки. Характер пламени подбирают в зависимости от свариваемого металла и его свойства. Для газовой сварки сталей требуется нормальное пламя, для сварки чугуна, наплавки твердых сплавов — науглероживающее, для сварки латуни — окислительное пламя.

Температура свечи

Свечи создают праздник. Они дают свет, тепло и уют. Однако для любознательных людей пламя свечи всегда являлось объектом исследования. Что происходит в пламени? Почему оно не однородно по цвету? Какая температура внутри? Если отвечать на вопросы кратко, только для справки, то о парафиновой свече известно следующее:

В пламени различают три основные зоны. Первая зона – почти бесцветная, с синим оттенком, самая близкая к фитилю. Это зона испарения парафина. Так как кислород сюда не проникает, то газы здесь не горят. Температура самая низкая – около 600 °С. Во второй, самой яркой зоне, происходит горение. Температура достигает 800-1000 °С. Свечение оранжевого и красного цвета вызвано раскаленными частицами углерода. Третья, внешняя зона – самая горячая. Здесь происходит полное сжигание углерода и температура достигает 1400 °С. Достаточно, чтобы обжечься!

Интересно то, что объединение свечей в связки реально позволяет понизить температуру пламени примерно на 200°C или 15%. Этот феномен можно объяснить наличием большого числа фитилей внутри пламени, которое обуславливает интенсивное испарение воска, который в свою очередь вытесняет газы из зоны горения, еще прежде, чем они успевают полностью прогореть. Однако даже таким понижением температуры нельзя объяснить тот факт, что связки свечей по 33 шт., зажженных от святого огня в православную пасху, не обжигают людей. Здесь может быть только психологическое объяснение, а не физическое.

Майкл Фарадей писал, что «Явления, наблюдающиеся при горении свечи, таковы, что нет ни одного закона природы, который при этом не был бы так или иначе затронут». Хочется отдельно отметить его великолепный исследовательский труд, опубликованный в 1861 г. «История свечи». На русском языке он был опубликован в серии «Библиотечка „Квант“», выпуск 2. В Интернете книга доступна по ссылке История свечи. На английском по ссылке M. Faraday, «The chemical history of a candle» Фарадей был удивительным ученым. Он изучал физические явления самозабвенно, с любовью. Он всегда находил самый простой и доступный способ изложения своих результатов. Вот строчки из вводной главы книги:

«Прежде чем я приступлю к изложению, разрешите мне предупредить вас: несмотря на глубину избранного нами предмета и несмотря на наше честное намерение разобраться в нем серьезно и на подлинно научном уровне, я хочу подчеркнуть, что не собираюсь адресоваться только к подготовленным ученым из числа здесь присутствующих. Я беру на себя смелость говорить с молодежью, и говорить так, как если бы я сам был юношей. Так я поступал и раньше, так, с вашего разрешения, буду поступать и теперь. И хотя я с полной ответственностью сознаю, что каждое произносимое мною слово адресуется в конечном счете всему миру, такая ответственность не отпугнет меня от того, чтобы и на этот раз говорить так же просто и доступно с теми, кого я считаю всего ближе к себе.»

Лекции Фарадея не были сухими и скучными. В них всегда присутствовала поэзия и личное отношение автора к предмету. В вышеупомянутом научном труде о свече он пишет:

«Сравните блеск золота и серебра и еще большую яркость драгоценных камней — рубина и алмаза, — но ни то, ни другое не сравнится с сиянием и красотой пламени. И действительно, какой алмаз может светить как пламя? Ведь вечером и ночью алмаз обязан своим сверканием именно тому пламени, которое его освещает. Пламя светит в темноте, а блеск, заключенный в алмазе, — ничто, пока его не осветит пламя, и тогда алмаз снова засверкает. Только свеча светит сама по себе и сама для себя или для тех, кто ее изготовил.»

Исследование горения свечи продолжается и в настоящее время. Несмотря на то, что экспериментировать с огнём на космических станциях очень опасно, в 1996 г. на МКС «Мир» были сожжены 80 свечей, и оказалось, что свеча, полностью сгорающая на Земле за 10 мин, может гореть на станции 45 мин. Однако пламя было очень слабым и голубоватым, его даже нельзя было заснять на видеокамеру и, чтобы доказать существование этого пламени, пришлось вносить в него кусочек воска и снимать, как он плавится. Процесс горения в условиях невесомости может поддерживаться только за счёт молекулярной диффузии или искусственной вентиляции. Без вентиляции тепловое излучение очага горения лишь охлаждает его и в конце концов может остановить процесс, не оставляя даже дыма. В обычных же условиях тепловое излучение служит положительной обратной связью, поддерживающей горение. Поэтому для прекращения пожара в невесомости достаточно выключить вентиляцию и немного подождать.

И в заключение заметки отметим, что сколько бы новых энергосберегающих лампочек не изобретали в наше время, свеча останется самой красивой, волшебной и притягательной для людей. Наверное, природное горение отражает все те же законы гармонии, по которым создан и живет человек.

Счастливого и светлого Нового года!

Коллектив Temperatures.ru

Похожие по тематике статьи на сайте:

451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги?

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная?

Почему звездное небо черное? (фотометрический парадокс)

Загадка красного листа

Почему cверкает молния и гремит гром?

бунзеновская горелка — Bunsen burner

Горелка Бунзена , названная в честь Роберта Бунзена , является своим родом газовой горелки , используемой в качестве лабораторного оборудования ; он производит единое открытое газовое пламя и используется для нагрева, стерилизации и сжигания.

Газ может быть природным газом (который в основном представляет собой метан ) или сжиженным нефтяным газом , например пропаном , бутаном или смесью.

История

В 1852 году Гейдельбергский университет нанял Бунзена и пообещал ему новое лабораторное здание. В городе Гейдельберг начали устанавливать уличное освещение на угле и газе , и университет проложил газовые линии к новой лаборатории.

Проектировщики здания планировали использовать газ не только для освещения, но и в горелках для лабораторных работ. Для любой горелочной лампы желательно было максимально увеличить температуру и свести к минимуму светимость. Однако существующие лабораторные горелочные лампы оставляли желать лучшего не только по теплоте пламени, но также по экономичности и простоте.

В конце 1854 года, когда здание еще строилось, Бунзен предложил механику университета Питеру Десаге определенные принципы проектирования и попросил его сконструировать прототип. Подобные принципы использовались в более ранней конструкции горелки Майклом Фарадеем , а также в устройстве, запатентованном в 1856 году инженером-газовиком Р. У. Элснером. В конструкции Бунзена / Десаги удалось создать горячее, не содержащее сажи, несветящееся пламя путем контролируемого смешивания газа с воздухом перед горением. Десага создал регулируемые прорези для воздуха внизу цилиндрической горелки, при этом пламя воспламенялось вверху. К тому времени, когда в начале 1855 года здание открылось, Десага изготовил 50 горелок для учеников Бунзена. Два года спустя Бунзен опубликовал описание, и многие из его коллег вскоре приняли этот дизайн. Горелки Бунзена сейчас используются в лабораториях по всему миру.

Операция

Используемое сегодня устройство безопасно сжигает непрерывный поток горючего газа, такого как природный газ (который в основном является метаном ), или сжиженный нефтяной газ, такой как пропан , бутан , или их смесь.

Заусенец шланга подсоединяется к газовой форсунке на лабораторном столе с помощью резиновой трубки. Большинство лабораторных столов оснащено несколькими газовыми соплами, подключенными к центральному источнику газа, а также соплами для вакуума, азота и пара. Затем газ проходит через основание через небольшое отверстие в нижней части ствола и направляется вверх. На боковой стороне дна трубки есть открытые щели для впуска воздуха в поток с использованием эффекта Вентури , и газ горит в верхней части трубки после воспламенения пламенем или искрой. Наиболее распространенные методы зажигания горелки — это использование спички или зажигалки .

Количество воздуха, смешанного с газовым потоком, влияет на полноту реакции сгорания . Меньшее количество воздуха приводит к неполной и, следовательно, более холодной реакции, в то время как поток газа, хорошо смешанный с воздухом, обеспечивает кислород в стехиометрическом количестве и, таким образом, обеспечивает полную и более горячую реакцию. Воздушным потоком можно управлять, открывая или закрывая щелевые отверстия в основании ствола, аналогично функции воздушной заслонки в карбюраторе .

Если воротник в нижней части трубки отрегулирован так, чтобы больше воздуха могло смешиваться с газом перед горением, пламя будет гореть более горячим, в результате чего станет синим. Если отверстия закрыты, газ будет смешиваться с окружающим воздухом только в точке горения, то есть только после того, как он выйдет из трубки наверху. Это уменьшенное перемешивание приводит к неполной реакции с образованием более холодного, но более яркого желтого цвета, который часто называют «безопасным пламенем» или « светящимся пламенем ». Желтое пламя светится из-за мелких частиц сажи в пламени, которые нагреваются до накала . Желтое пламя считается «грязным», потому что оно оставляет слой углерода на нагреваемом предмете. Когда горелка настроена на получение горячего голубого пламени, оно может быть почти невидимым на некоторых фонах. Самая горячая часть пламени — это кончик внутреннего пламени, а самая холодная — все внутреннее пламя. Увеличение количества потока топливного газа через трубку за счет открытия игольчатого клапана приведет к увеличению размера пламени. Однако, если также не будет отрегулирован воздушный поток, температура пламени снизится, потому что увеличенное количество газа теперь смешивается с тем же количеством воздуха, что приводит к нехватке кислорода в пламени.

Обычно горелка размещается под лабораторным штативом , который поддерживает стакан или другой контейнер. Горелку часто кладут на подходящий термостойкий коврик для защиты поверхности лабораторного стола.

Горелка Бунзена также используется в микробиологических лабораториях для стерилизации оборудования и создания восходящего потока, отталкивающего переносимые по воздуху загрязнители из рабочей зоны.

Варианты

Существуют и другие горелки, основанные на том же принципе. Наиболее важными альтернативами горелке Бунзена являются:

• Горелка Teclu — нижняя часть ее трубки коническая, с круглой гайкой под ее основанием. Зазор, определяемый расстоянием между гайкой и концом трубки, регулирует приток воздуха аналогично открытым прорезям горелки Бунзена. Горелка Teclu обеспечивает лучшее смешивание воздуха и топлива и может достигать более высоких температур пламени, чем горелка Бунзена.
• Горелка Meker — нижняя часть ее трубки имеет больше отверстий с большим общим поперечным сечением, впускает больше воздуха и способствует лучшему смешиванию воздуха и газа. Трубка шире, а ее верх покрыт проволочной сеткой. Решетка разделяет пламя на множество меньших по размеру пламени с общей внешней оболочкой, а также предотвращает возврат пламени в нижнюю часть трубы, что является риском при высоких соотношениях воздух-топливо и ограничивает максимальную скорость всасывания воздуха в обычная горелка Бунзена. При правильном использовании достижимы температуры пламени до 1100–1200 ° C (2000–2200 ° F). Пламя также горит бесшумно, в отличие от горелок Bunsen или Teclu.
• Горелка Tirrill — Основание горелки имеет игольчатый клапан, который позволяет регулировать подачу газа непосредственно из горелки, а не из источника газа. Максимальная температура пламени может достигать 1560 ° C.

Смотрите также

Рекомендации

внешние ссылки

Тайны огня

Тайны огня

1МБОУ гимназия №6

1МБОУ гимназия №6

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение.

Здравствуйте. Меня зовут Анисимов Ярослав. Я учусь в 4 «А» классе гимназии № 6 города Солнечногорска.

Мой проект называется «Тайны огня».

Я думаю, что мое исследование актуально, потому что огонь в нашей жизни мы встречаем повсюду. Он помогает нам готовить пищу, отапливать жилища, используется в промышленности и т. д.

Цель моего проекта: изучить свойства огня.

Задачи проекта.

Исследовать историю и свойства огня в литературе.

Провести анализ собственных опытов.

Воздух «лучший друг» огня? Правда ли это?

Основная часть.

Этим летом я был в Сочи и там я услышал одну из легенд появления огня. На Орлиных скалах стоит скульптура Прометея, который, если верить мифам Древней Греции, принёс людям огонь, похитив его у богов с Олимпа.

Я узнал, как наши предки добывали огонь:

Я тоже попробовал добыть огонь этими способами, но у меня не получилось.

Я выяснил, что для возникновения и существования огня требуются три компонента: топливо, которое горит, окислитель, который позволяет протекать этому процессу, и температура.

При отсутствии одного из компонентов огня не будет.

Я проверил это на практике:

Если топливо не поджечь, огонь не появится.

Если топливо заканчивается, то огонь затухает.

Если прекратить доступ кислорода, то огонь потухнет.

Потом я изучил строение пламени:

В нижней, темной, части пламени температура не высокая. Из-за недостатка воздуха горение здесь почти не происходит.

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.

Верхняя часть пламени имеет самую высокую температуру. В ней все вещества сгорают полностью; при этом образуются углекислый газ и водяной пар.

В следующем опыте я проверил то, что огонь излучает свет. И правда, даже одна маленькая свеча может осветить комнату.

Потом я проверил, отбрасывает ли огонь тень. На горящую свечу я направил свет настольной лампы, и тень от пламени не увидел! Потом присмотрелся внимательнее и понял, что тень есть, но очень слабая. Сквозь пламя проходят мелкие не сгоревшие частицы. Они и дают легкую тень.

В следующем опыте я проверял, выделяет ли огонь тепло. На расстоянии 20 см над пламенем становится очень горячо, ниже – из-за жжения опустить руку нельзя. Но основное тепло направлено вверх и сбоку: можно поднести руку к пламени на 2-3 см, не ощущая жара огня.

Я узнал, что при горении выделяется углекислый газ. Он тяжелее воздуха и оседает на дне банки. Пламя свечи «тонет» в нём и, лишившись доступа кислорода, гаснет.

Я выяснил, что пламя всегда направлено вверх. Это работает земное притяжение. Земля удерживает вокруг себя воздух, свечка нагревает часть воздуха над пламенем. Горячий воздух легче холодного и поднимается вверх, уступая место холодному. Это и создаёт вокруг пламени свечи постоянное движение воздуха снизу вверх. Воздушный поток охватывает лёгкое, подвижное пламя, и оно всегда занимает вертикальное положение.

А потоки воздуха всегда меняют форму и направление пламени.

Следующий опыт я назвал «Ракета из пакетика». Берем пустые чайные пакетики. Делаем из них «ракету». Поджигаем. И когда огонь доходит почти до конца пакетика, наша «ракета» взлетает. Это происходит потому, что теплый воздух менее плотный, чем холодный и поднимается вверх, а наш пакетик настолько легкий, что устремляется вместе с теплым потоком.

В следующем опыте я выяснил, что пламя может быть разных цветов. Это зависит от того, какие вещества участвуют в процессе горения. В моем опыте свечи горят фиолетово-розовым, синим, зеленым, сине-зеленым, желтым и оранжевым пламенем. Для этого фитили свечей пропитали для желтого цвета солями натрия, оранжевым цветом горит обычная свеча, фиолетово-розовым горит калий, синим — горит селен, зеленым горит медь, сине-зеленым пламенем горит бор.

Следующий опыт называется «Фараонова змея».

Я взял сухое горючее, положил на него 3 таблетки глюконата кальция и поджег. Через некоторое время из таблеток стали появляться маленькие змейки. В результате реакции глюконат кальция при нагревании распадается на углерод, оксид кальция, углекислый газ и воду. Из одной таблетки получается «фараонова змея» размером 10-15 сантиметров. Из этого опыта я узнал, что разные вещества сгорают по-разному.

В последнем опыте я узнал, что погасшую свечу можно зажечь через ее дымный след. Это происходит от того, что дым от погашенной свечи, а точнее нагретые газы, которые поднимаются от фитиля, содержат пары парафина, которые легко загораются сами и зажигают свечу.

НО, Огонь может быть очень опасен! Его всегда нужно контролировать.

Большой ущерб нашему государству и населению приносят пожары. Пожар – явление очень страшное, жестокое, враждебное всему живому!

Заключение.

В результате проведенной работы я пришел к следующим выводам:

Огонь – это такой процесс, при котором поглощается кислород и выделяется свет и тепло.

Я выяснил, что пламя имеет определенную форму, несколько слоев, отличающихся не только по цвету, но и температурой. При этом форму пламени можно изменить при помощи потока воздуха.

Воздух и правда оказался «лучшим другом» огня и без него огонь гаснет.

Разные вещества и материалы горят с разным цветом пламени. Значит можно определить, какое-то вещество по цвету пламени, надо только поджечь.

Вообще, огонь очень нужен людям, он согревает, кормит, освещает. Современный человек использует огонь постоянно. Невозможно представить себе жизнь без огня.

Но, огонь очень опасен! Его всегда нужно контролировать, нельзя оставлять без присмотра. Пожар – явление очень страшное, жестокое, враждебное всему живому.

Конечно, я узнал не всё о таком удивительном явлении как огонь. Поэтому, в дальнейшем, я обязательно буду проводить новые исследования.

Список использованных источников и литературы.

Большая книга экспериментов. — М.: Издательство «Эксмо», 2010.

«Боги Олимпа» — школьн. путеводитель, серия «Узнай мир». М.: Изд.: Росмэн-Пресс, 2012.

Научные эксперименты дома. Энциклопедия для детей. – М.: Издательство «Эксмо», 2015.

Шапиро А.И. Секреты знакомых предметов. Свеча. — СПб.: Речь; Образовательные проекты; Сфера, 2009.

«Свойства и значение огня» — статья. [электронный ресурс] http://festival.1september.ru/articles/654174/

Просмотров работы: 340

Структура пламени | Класс 8, горение и пламя

Вопрос 1 Сколько зон в пламени?

Вопрос 2 Какая зона свечи самая горячая?

Вопрос 3 Какая зона свечи самая холодная?

Вопрос 4 Какого цвета самое внутреннее пламя?

Вопрос 5 Какого цвета самое внешнее пламя?

Вопрос 6 Назовите различные зоны пламени свечи?

Вопрос 7 В какой зоне происходит частичное сгорание топлива?

Вопрос 8 В какой зоне происходит полное сгорание топлива?

Вопрос 9 Составьте схему пламени свечи с надписью?

Вопрос 10 Что делает среднюю зону пламени свечи светящейся?

Вопрос 11 Почему ювелир продувает воздухом пламя керосиновой лампы с помощью паяльной трубы?

Структура пламени

Пламя состоит из трех зон .Это самая внутренняя зона, средняя зона и внешняя зона. Три зоны пламени имеют разный цвет и разную температуру.

1) Внутренняя зона пламени темная или черная: Она состоит из горячих, несгоревших паров горючего материала. Это наименее горячая часть пламени. Это самая холодная часть пламени.

2) Средняя зона пламени желтого цвета: Она яркая и светящаяся. Пары топлива частично горят в средней зоне, так как в этой зоне недостаточно воздуха для горения.При частичном сгорании топлива в средней зоне образуются частицы углерода, которые затем покидают пламя в виде дыма и сажи с умеренной температурой.

3) Внешняя зона пламени синего цвета: это несветящаяся зона . В этой зоне происходит полное сгорание топлива, потому что вокруг него много воздуха. Самая внешняя зона имеет самую высокую температуру в пламя. Это самая горячая часть пламени. Она довольно тонкая по сравнению со средней зоной.

Ювелир продувает воздух из паяльной трубы, чтобы усилить пламя керосиновой лампы для плавления и формования золотых и серебряных изделий желаемой формы для изготовления украшений.Когда воздух попадает в пламя через выдувную трубу, он способствует сгоранию несгоревшего топлива и, следовательно, делает пламя более горячим.

Какой цвет огня самый холодный?

Насколько горячий зеленый огонь?

Если в вашем доме есть камин, которым вы хотите согреть руки на незаметном расстоянии, пламя, обеспечивающее тепло, с ревом вырывается наружу при температуре около 600 ° C (1100 ° F).

Что такое синий огонь?

Голубое пламя означает полное сгорание газа. При полном сгорании LPG (пропан) горит синим пламенем.Чистые углеводороды, такие как метан (очищенный природный газ), пропан, бутан и этан, также горят синим пламенем. Все эти газы представляют собой алканы и горит голубым пламенем.

Насколько горячее фиолетовое пламя?

Известное как излучение черного тела, металлическое тело нагревается и испускает красный свет при самой низкой температуре и производит свет более высокой частоты при более высоких температурах. Фиолетовый свет иногда может светиться при температуре около 71000 градусов по Фаренгейту.

Почему синий самый горячий цвет?

Потому что пламя состоит из фотонов, которые можно определить как квант энергий переменной частоты.и длины волн в электромагнитном спектре, синий цвет имеет более высокую частоту. чем красный цвет. … Таким образом, энергия прямо пропорциональна энергии, которая делает синее пламя более горячим, чем красное.

Реален ли фиолетовый огонь?

Пурпурное пламя исходит от солей металлов, таких как калий и рубидий. … Фиолетовый необычен, потому что это не цвет спектра. Пурпурный и пурпурный являются результатом смешения синего и красного света. В этом проекте цвет огня определяется спектром излучения безопасных химикатов.

Какой огонь горячее синего или оранжевого?

Голубое пламя горит сильнее оранжевого, температура достигает 3000 градусов по Фаренгейту. По этой причине наряду с полным сгоранием углерода горящие газы пламя обычно имеет синее пламя.

Какие цвета огня в порядке?

Обычно цвет пламени может быть красным, оранжевым, синим, желтым или белым, и в нем преобладает излучение черного тела от сажи и пара.

Какой цвет огня самый горячий?

Цвет также говорит нам о температуре пламени свечи.Внутреннее ядро ​​пламени свечи светло-голубого цвета с температурой около 1800 К (1500 ° C). Это самая горячая часть пламени. Цвет внутри пламени становится желтым, оранжевым и, наконец, красным.

Возможно ли черное пламя?

Пламя излучает свет и тепло, поэтому создать черный огонь невозможно. Однако на самом деле вы можете зажечь черный огонь, управляя длинами волн поглощаемого и излучаемого света.

Какой самый холодный может быть огонь?

Пожары с температурой ниже 400 ° C известны как холодное пламя, и это хорошо известное и широко исследуемое явление.… Самые низкие зарегистрированные температуры холодного пламени составляют от 200 до 300 ° C; на странице Википедии н-бутилацетат указан как 225 ° C. На этой странице вы можете прочитать намного больше о крутых флеймах.

Черное пламя самое горячее?

Цвет огня может меняться в зависимости от того, что горит. Если вы нашли химическое вещество или элемент, которые горели очень темным пламенем (хотя, скорее всего, никогда не черным), у вас могло получиться довольно темное пламя. В этом случае пламя не обязательно будет горячее или холоднее любого другого.

Зеленый огонь горячее синего?

Голубое пламя обычно появляется при температуре от 2600º F до 3000º F. Голубое пламя содержит больше кислорода и становится горячее, потому что газы горят сильнее, чем органические материалы, такие как дерево. … Например, элемент литий будет производить розовое пламя, а элемент вольфрам будет производить зеленое пламя.

Синий огонь горячее солнца?

Количество несгоревшего углерода уменьшается по мере того, как пламя становится более горячим, поэтому голубое пламя действительно (обычно) горячее желтого пламени.… Солнце — это не пламя, в нем ничего не горит. Вместо этого это плазма, то есть газ, состоящий из ионизированных атомов водорода и гелия, а цвет описывается законом смещения Вина.

Что самое горячее во Вселенной?

Самое горячее, что мы знаем (и видели), на самом деле намного ближе, чем вы думаете. Это прямо здесь, на Земле, на Большом адронном коллайдере (LHC). Когда они сталкивают золотые частицы друг с другом, за долю секунды температура достигает 7.2 триллиона градусов по Фаренгейту.

Какой цвет звезды самый горячий?

Голубые звезды Белые звезды горячее красных и желтых. Голубые звезды — самые горячие звезды из всех.

Существуют ли свечи черного пламени?

Не все свечи производят стандартное пламя оранжевого цвета, обычное для огня. Некоторые из них имеют яркие цвета из-за ингредиентов свечи. Чтобы сделать свечу с черным пламенем в домашних условиях, понадобятся самые разные материалы. … Как и в случае с черным светом, свечи с черным пламенем обладают жутким голубоватым светом.

Почему у Азулы огненно-голубой цвет?

Азула — единственный маг огня, который может производить голубое пламя, более горячее и содержащее больше энергии (согласно закону Планка), чем пламя других магов огня, изгибающих обычное оранжевое пламя. Ее пламя синее из-за того, что ее огонь разжигается чистой ненавистью.

Что горит зеленым пламенем?

Например, медь дает синее пламя, литий и стронций — красное пламя, кальций — оранжевое пламя, натрий — желтое пламя, а барий — зеленое пламя.

Существуют три различные зоны пламени свечи A B, класс 11, химия CBSE

Полный пошаговый ответ:
Область горения горючих веществ называется пламенем.Может образоваться при горении. Испаряющееся вещество производит пламя.
Пламя свечи имеет три зоны, которые имеют разные роли. Все зоны пламени свечи имеют разный цвет и разную температуру. Три зоны пламени:
Зона без света: Эта зона является зоной полного сгорания. Имеет достаточный запас воздуха, за счет которого происходит полное сгорание топлива. Это крайняя зона пламени и самая горячая из всех зон.Это самая высокая температура среди всех зон. Он довольно тонкий по сравнению со средней зоной. Цвет этой зоны синий.
Светящаяся зона: Светящаяся зона яркая и является средней зоной пламени свечи. Температура в этой зоне умеренно высокая. Он не имеет достаточного количества кислорода. Цвет этой зоны желтый.
Темная зона: Температура в этой зоне наименее высокая. Это черный цвет. Эта зона не поддерживает горение из-за отсутствия подачи воздуха.
Согласно вопросу, зона A — это несветящаяся зона, B — это светящаяся зона, а C — темная зона пламени, потому что, как показано на рисунке, A — крайняя внешняя, B — посередине, а C — самая внутренняя. зона.
Следовательно, вариант C — правильный ответ.

Примечание:
Самая внутренняя зона пламени свечи называется темной зоной пламени. Средняя зона пламени — это светящаяся зона пламени свечи, а несветящаяся зона — самая внешняя и самая горячая из всех зон в пламени свечи.

Какая часть пламени самая горячая?

Уважаемый Straight Dope:

Хорошо, дядя Сесил, нам нужно уладить ставку. Однажды ночью, пытаясь зажечь огонь на заднем дворе, моя жена заявила, что самой горячей частью ее пламени зажигалки была синяя часть рядом с зажигалкой.Я поправил ее, дав ей понять, что кончик пламени самый горячий. Я отчетливо помню, как мне говорили, что чем ближе (ярче?) Пламя к белому, тем оно горячее. Пожалуйста, сделайте ставку, чтобы я не стирала в течение двух месяцев.

Дэмиен Роу

Уна, ответов:

Две проблемы, Дэмиен. Во-первых, дядя Сесил занят, так что вы не заставите его отвечать на ваш вопрос, вы меня поймали. Во-вторых, вы написали этот вопрос в 2001 году. Это белье, должно быть, действительно накапливается.

Я постараюсь, чтобы этот ответ стоил ожидания. Анализ пламени может быть довольно сложным. Пламя угля и твердого топлива (моя специальность) — самые сложные, за ними следуют пламя жидкого топлива и, наконец, пламя газообразного топлива. Я предполагаю, что для ваших экспериментов на заднем дворе с женой вы используете бутановую или пропановую зажигалку с простым газовым пламенем. Это означает, что мы имеем дело с предварительно перемешанным ламинарным пламенем — проще говоря, «пламя, топливо которого смешано с воздухом перед горением, и оно имеет относительно устойчивую форму.”

Хотя пламя зажигалки или свечи кажется сплошной световой массой, на самом деле оно полое — светящийся внешний слой обычно имеет толщину менее 1 мм. Ядро пламени состоит из топливного газа и воздуха, которые непрерывно выталкиваются наружу в форме «пламени», пока не достигнут тонкой зоны горения. Самая горячая часть пламени обычно находится внутри и сразу за пределами этой зоны, которая заполнена непосредственными продуктами и частичными продуктами химической реакции, известной как горение.

Какая часть зоны горения самая горячая? Пиковые температуры более равномерны, чем можно было ожидать, по длине пламени. Измерения метанового пламени диаметром 79 мм, метанового пламени 107 мм и пламени этилена 88 мм (см. Санторо ниже), как правило, показали немного более высокие температуры (на 20-50 градусов К) возле основания. Работа Питта, цитируемая ниже, демонстрирует, по сути, то же самое и имеет несколько хороших графиков зависимости температуры от высоты вдоль пламени.

Чтобы не уступить Питту, я взял измерения Санторо симметричного метанового пламени, которые были доступны в файле электронной таблицы на веб-сайте Национального института стандартов и технологий, и построил график, показывающий зависимость температуры от расстояния от центральной линии пламени. пламя.Показаны несколько температурных кривых, измеренных на разной высоте над основанием пламени. Пурпурная кривая соответствует уровню около основания пламени, а голубая кривая соответствует уровню около кончика пламени. Из графика видно, что пиковые температуры в верхней части пламени немного ниже, чем в середине и в основании.

Температура — это только часть уравнения. Более важным, если вы пытаетесь зажечь огонь, является общее количество тепла, доступное в разных точках пламени.Это функция количества топлива и воздуха, а также температуры. С графической точки зрения, вы ищите ту часть пламени, которая имеет наибольшую площадь под кривой. В типичном пламени, который находится рядом с кончиком, посмотрите на область под изгибом линии 70 мм по сравнению с другими линиями. Почему в наконечнике больше тепла? Потому что негорючий центр нижней части пламени относительно холодный, в то время как весь кончик горит и, следовательно, равномерно горячий на всем протяжении. Мы вернемся к этому через минуту.

Помимо негорючих элементов, цвет углеводородного пламени в первую очередь зависит от насыщенности пламени, то есть от количества кислорода, необходимого для сгорания топлива. На практике *, когда смесь немного бедная (в ней больше кислорода, чем требуется для полного сгорания), цвет зоны горения обычно сине-фиолетовый из-за большого количества высокоэнергетических радикальных соединений углерода и водорода. Когда смесь слегка обогащена (немного слишком много топлива и недостаточно кислорода), цвет иногда становится зеленым из-за того, что молекулы C2 высвобождаются, а высокотемпературные продукты могут светиться красным от CO2 и h3O, образующихся во время сгорания.Когда смесь очень богата топливом (плохое пламя, недостаточно кислорода для нормального горения), образуются частицы углерода, и в результате их нагрева в пламени возникает интенсивное желтое излучение. В очень сильном пламени — часто это можно увидеть в свечах — частицы сажи могут придавать черный цвет внешнему краю желтого пламени. Цвет пламени возникает из-за энергии, выделяемой электронами атомов горящего газа, когда они переходят в более высокие энергетические состояния во время горения, а затем возвращаются в более низкие энергетические состояния.Часть этой энергии выделяется в виде видимого света. Цвет соответствует частоте, которая является функцией количества выделяемой энергии. (Работайте со мной над этим). Низкочастотный свет с низким энергопотреблением — красный; среднечастотный, среднеэнергетический свет — оранжевый, желтый или зеленый; а высокоэнергетический и высокочастотный свет — синий или фиолетовый. Если уровни энергии распределены по широкому диапазону видимого спектра, свет будет выглядеть белым.

При условии, что пламя вашей зажигалки на заднем дворе не содержит загрязняющих веществ, которые могут исказить цвет, слегка тощее фиолетово-синее пламя будет самым горячим.Сине-фиолетовый = высокая частота = высокая энергия = высокая температура. Энергия видимого излучения белого пламени распределяется более равномерно по спектру и не достигает пика в высокоэнергетическом синем конце. Это указывает на более низкую общую энергию и, следовательно, более низкую температуру, чем у синего пламени.

Я говорю вам, что ваша жена технически права. Голубая часть пламени самая горячая, а не белая. Но мужественный мужчина больше озабочен реальным миром — как мы видели выше (покажите ей график), в кончике пламени больше общего тепла, так что это та часть, которую вы хотите использовать, чтобы зажечь огонь.Другими словами, пока она лучше разбирается в теории, вы быстрее зажжете огонь. Я не говорю, что у вас не будет аргументов в отношении вашей ставки. Но скажите ей так: чистое белье стоит сырого бифштекса.

* Многие тексты по термодинамике и химии утверждают, что адиабатическая температура пламени является самой высокой, когда пламя имеет идеальную стехиометрию (ровно столько воздуха, чтобы сжечь топливо). Поскольку смешивание и другие практические эффекты требуют дополнительного воздуха для обеспечения горения, самое горячее пламя на практике имеет тенденцию быть немного бедным (немного больше кислорода, чем необходимо).

Список литературы

Питтс, Уильям М., «Пирометрия тонких волокон в мерцающем ламинарном диффузионном пламени», Двадцать шестой симпозиум (международный) по горению , Институт горения (1996), стр.1171-1179

Меткалф, Х. Кларк; Уильямс, Джон Э .; Castka, Joseph F .; Современная химия (издание для учителей) , 1978

Куо, Кеннет Куан-юн. Принципы горения , 1986.

Puri, R .; М. Мозер, Р.Дж. Санторо и К.С. Смит, Двадцать четвертый симпозиум (международный) по горению, , стр. 1015-1022 (1992).

Puri, R .; Santoro, R.J .; и Smyth, K.C .; Combustion and Flame, 97: 125-144 (1994).

Р. К. Вист, редактор, Справочник CRC по химии и физике , 67-е издание, 1983 г.

Уна

Присылайте вопросы Сесилу по адресу [email protected].

ОТЧЕТЫ ПЕРСОНАЛА СОСТАВЛЯЮТСЯ КОНСУЛЬТАТИВНЫМ СОВЕТОМ ПРЯМОЙ НАУКИ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ ОНЛАЙН СЕСИЛОМ.ХОТЯ SDSAB ДЕЛАЕТ СВОЕ ЛУЧШЕЕ, ЭТИ КОЛОНКИ РЕДАКТИРУЮТСЯ ЭДОМ ЗОТТИ, А НЕ СЕСИЛОМ, ПОЭТОМУ ТОЧНО, ЧТО ВАМ ЛУЧШЕ СДЕРЖАТЬ ПАЛЬЦЫ.

Цвет пламени

Пламя бывает разных цветов: от синего до красного, от оранжевого до желтого. Возможно даже зеленое пламя, хотя это не совсем обычное явление для костров и других небольших костров, с которыми знакомо большинство людей.

Из-за чего пламя может быть разного цвета?

Цвет горячих предметов при разных температурах

Детройт — один из самых холодных городов

ТЕПЕРЬ ВЫ ДУМАЕТЕ УМНЫЙ!

Правило второго шанса

Мы верим во второй шанс

Иногда, задним числом, замена была бы лучше. Вот почему FLAME возместит 100% стоимости ремонта на покупку нового оборудования, если оно будет приобретено в течение 15 дней после ремонта.

Правило печи без теплообменника

Бесплатная печь, если мы виноваты

Мы гарантируем, что наши технические специалисты проверят наличие трещин и пустот в теплообменниках во время их проверок. Если мы обнаружим, что наш первоначальный отчет о треснувшем теплообменнике в вашей старой печи был неверным, ваша новая печь и ее установка бесплатны.

(888) 234-2340 Звоните сейчас /themes/Flame/images/phone-ico.png «alt =» «> Мы доступны 24/7!

Блог FLAME

Бррр! все же после «полярного вихря», охватившего нас на прошлой неделе? В свете этих недавних событий этот пост о 20 самых холодных городах страны за определенный период времени.Это информация из статьи Джона Эрдмана «20 самых холодных крупных городов Америки» на The Weather Channel. Как вы, наверное, догадались, в список попал Детройт! Вот 20 самых холодных больших городов Америки:

1. Minneapolis / St. Paul, Minnestoa
2. Anchorage, Alaska
3. Madison, Wisconsin
4. Milwaukee, Wisconsin
5. Omaha, Nebraska
6. Chicago, Illinois
7. Lincoln, Nebraska Buffochester
8. New York
9. RdУэйн, Индиана
10. Толедо, Огайо
11. Детройт, Мичиган
12. Акрон, Огайо
13. Кливленд, Огайо
14. Индианаполис, Индиана
15. Колорадо-Спрингс, Колорадо
16. Дентинсбург
Питтсбург Питтсбург Питтсбург , Миссури
17. Бостон, Массачусетс

При отрицательных температурах важно иметь в хорошем состоянии систему отопления. Это одна из причин, почему так важно проводить ежегодный осмотр печи.Хоть уже январь, но еще не поздно… Зима может быть еще пару месяцев! Если ваша печь действительно сломалась во время сильной заморозки, имейте в виду, что Flame будет там, чтобы помочь вам как можно скорее. Для получения дополнительной информации свяжитесь с Flame!

Когда-то казалось невозможным, ученые создают холодные пожары в космосе

Зажигание пожаров в замкнутой среде, в которой находится значительное количество легковоспламеняющихся материалов, которые также происходят на высоте 200 миль над Землей, может показаться не самым мудрым времяпрепровождением.Тем не менее, группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего усердно работала над воспламенением больших капель гептана и метанового топлива в самых разных средах на борту Международной космической станции, от типичных для Земли до насыщенных гелием, углеродом. диоксид или азот.

Результат: «Мы наблюдали то, что, по нашему мнению, не могло существовать», — сказал Форман Уильямс, руководитель исследовательской группы и соавтор [новой статьи в открытом доступе] (http: // Союзники (особенно британские Я думаю) понимал, что некоторые виды топлива более устойчивы к детонации двигателя (что регулируется химией холодного пламени), чем другие, и поэтому позволяли им иметь более мощные авиационные двигатели.Это было критически важно для достижения превосходства в воздухе во время войны), — говорится в сообщении UCSD.

Когда исследователи наблюдали, как пламя, казалось бы, само гаснет — в безопасных пределах многопользовательского аппарата для сжигания капель станции — как они это делали бы на Земле, они обнаружили, что их огонь продолжал гореть, хотя и незаметно, поскольку это было невозможно промежуток времени. Это расширение называется «холодным пламенем». Более того, токсичные побочные продукты реакций горения, в свою очередь, также сжигаются.Вместо того, чтобы выделять в атмосферу окись углерода и формальдегид, холодное пламя держится достаточно долго, чтобы сжечь его вместе с подходящими источниками топлива.

«После того, как видимое горячее пламя излучательно погасло вокруг большой капли гептана, капля продолжала гореть холодным пламенем», — резюмируется статья. «Этот феномен неоднократно наблюдался в широком диапазоне окружающих условий. Это холодное пламя было невидимо для системы визуализации эксперимента, но их поведение определялось длительным квазистационарным горением после видимого угасания пламени.»

Секрет холодных пожаров кроется в» сферической симметрии «, обеспечиваемой средой микрогравитации. Представьте себе огонь, горит здесь, на Земле, под действием земной силы тяжести. По мере того, как реакция продолжается и выделяются побочные продукты, эти побочные продукты, в свою очередь, тянутся вниз и прочь. от самого пламени. Таким образом, эти побочные продукты перестают быть доступными для реакции, которая заканчивается до того, как эти высвободившиеся материалы могут сами сгореть. Однако в условиях микрогравитации побочные продукты остаются вокруг пламени дольше, давая время для дальнейших химических реакций .Идея достаточно простая.

И хотя результат указывает путь к будущим технологиям двигателей внутреннего сгорания, которые будут намного чище и эффективнее, в настоящий момент трудно представить себе реакции, происходящие вне среды микрогравитации. «Там могут происходить вещи, которых здесь не может произойти», — отметил Уильямс.

Холодное пламя само по себе не является явлением, ограниченным пространством. Это редкость на Земле, но такое случается. Различия между «горячими» и «холодными» разновидностями довольно просты: когда загорается холодное пламя, оно может излучать тепло, более горячее, чем окружающее, на несколько десятков градусов Цельсия, в то время как горячее пламя поднимает температуру на тысячи.Более того, по сравнению с горячим пламенем, холодное пламя выбрасывает более крупные и сложные побочные продукты. Затем побочные продукты холодного пламени имеют тенденцию рекомбинировать друг с другом, что приводит к выделению меньшего количества света, углекислого газа и, действительно, тепла. Таким образом, холодный огонь может сохраняться гораздо дольше, чем его горячий аналог; Холодное пламя можно даже рассматривать как протяженную химическую реакцию, которая производит некоторое количество тепла, а не собственно огонь.

«Отличие и захватывающая часть экспериментов на МКС заключается в том, что типичное развитие на Земле состоит в том, что холодное пламя переходит в горячее», — сказал Motherboard Дэниел Дитрих, инженер и соавтор исследования НАСА.«Побочные химические продукты, которые образуются в холодном пламени, сгорают в горячем пламени. В то время как они сгорают, эти химические реакции при низкой температуре или холодном пламени имеют значение, поскольку они определяют эффективность двигателя и образование загрязняющих веществ».