Mi okozhatja a tüzet? Mi a tűz és miért ég? Oxidációs és redukciós régió

Otthon

Vinyl

A mű szövegét képek és képletek nélkül közöljük.
A munka teljes verziója elérhető a "Munkafájlok" fülön PDF formátumban

Gyertya tűz, tűz tűz,

Egy hatalmas tűz tüze.

Fények – mind mesterek

Az embereknek küldött ajándék.

Bevezetés

Megszülethet, megerősödhet és növekedhet. Legyengülhet és meghalhat. Lehet áhítatos és ragaszkodó vagy kegyetlen és kapzsi. Lecsap, felfal, fogyaszt. Megküzdhetsz vele, és legyőzve vonul vissza. Megmenthet téged, vagy szörnyű tragédiába torkollhat.

"Tűz!" - ez egyszerre reménykiáltás az elveszetteknek és szigorú parancs, amely halált hoz az ellenségre.

Tüzes haj, égő szemek, sistergő tekintet. Felvillan a düh, kitör a nevetés. Játssz a tűzzel, gyulladj meg a gondolatokkal, ragyogj a lelkesedéstől, égj a szenvedélytől. "Egy kis szikra nagy lángot szül", "Tűz és víz mindent elpusztít", "Tűzben a vas olvad", "A tűz az ember barátja és ellensége."

Elég a példa. Csak emlékeztetniük kell bennünket arra, milyen szerepet játszik életünkben a természet ajándéka. Nyelvünk az élőlény vonásaival ruházta fel, és fordítva, az ember megjelenését és érzelmeit gyakran a láng tulajdonságaival társítják.

A tűz régóta az emberek életének szerves része. El lehet képzelni létezésünket tűz nélkül? Természetesen nem. A modern ember nap mint nap találkozik égési folyamatokkal.

A munka célja: az égési folyamat különböző nézőpontokból történő tanulmányozása.

Tanulmányirodalom és internetes források az égés témájához kapcsolódóan;

Ismerkedjen meg a tűz elsajátításának történetével;

Keressen információkat és pontos utasításokat az égési folyamatokkal kapcsolatos kísérletek elvégzéséhez.

Egy kis történelem

Égés- Ez az első kémiai reakció, amellyel az ember megismerkedett.

A legenda szerint a tüzet a fagyott és boldogtalan emberekre a Prométheusz titán vitte, Zeusz tilalma ellenére. De a legvalószínűbb, hogy a primitív humanoid egyedek tűzzel találkoztak villámcsapások és vulkánkitörések okozta tüzek során. Maguk nem tudták, hogyan kell kitermelni, de szállítani és karbantartani tudták. A tűz emberi használatának első bizonyítéka az ókori ember olyan régészeti lelőhelyeiről származik, mint a kelet-afrikai Chesowanya, a dél-afrikai Swartkrans, a kínai Zhoukoudian és Xihoudu, valamint a Jáva szigetén található Trinil. 1,5-2 millió évvel ezelőtti tűzgödröket, hamut és szenet, primitív emberek égetett szerszámait és emlőscsontokat találtak.

Az, hogy az emberek mikor kezdtek el maguktól tüzet gyújtani, egészen 2008-ig nem tudták biztosan, amikor egy izraeli régészcsoport viszonylag pontos dátumot nevezett meg, 790 ezer évvel ezelőtt. A tudósok ezt a következtetést a Gesher Bnot Yaakov híres korai paleolit lelőhelyén végzett ásatások eredményei alapján tették le. A Quaternary Science Reviews folyóiratban megjelent jelentés szerint a területen a közel tizenkét generáció során alkalmazott primitív tűzgyújtási technikák nyomait találták. Következtetések a korábban itt talált kövek és kőeszközök részletesebb vizsgálatai alapján is megfogalmazódtak.

Az első módja annak, hogy az ember önállóan tüzet hozzon létre, a súrlódás volt. Ezt a módszert időnként alkalmazzák, például kempingezési körülmények között.

Fokozatosan, ahogy az emberiség gyakorlati tapasztalatokat és új ismereteket halmozott fel a körülöttünk lévő világról, a tüzet egy másik, szikraverésen alapuló tűzgyújtási módszer váltotta fel. Abban rejlik, hogy ha egy kő élesen megüt bizonyos ásványokat, azok felszínéről apró részecskék kirepülnek, amelyek azonnal meggyulladnak, és a gyúlékony anyagra esve meggyulladnak. Ezek közé tartozik például a pirit (vas(II)-diszulfid - FeS 2). Más, azonos tulajdonságú ásványok is ismertek. Idővel ezt a módszert továbbfejlesztették: a tüzet úgy kezdték előállítani, hogy az elterjedtebb és hozzáférhetőbb ásványi szilíciumból vasrúddal szikráztak. A gyúlékony anyag tincs vagy égett kóc volt. Ily módon tüzet szerezni Európában a 19. század közepéig. A használt eszközt Oroszországban „kovosnak” hívták.

Egy másik érdekes módszert alkalmaztak az ókortól a huszadik század közepéig Szumátra, Jáva, Kalimantan és Sulawesi szigeteinek törzsei: tüzet raktak a levegő éles összenyomásával speciális eszközökben.

Napjainkban az emberek folyamatosan szembesülnek égési folyamatokkal. Ez lehet a gáz égése gáztűzhelyben, üzemanyag mikrorobbanása dízel autók motorjaiban, fűtési rendszerek magánházakban vagy hőerőmű üzemeltetése stb. A katonai ügyekben a tűz lőfegyverből való lövést jelent.

Tűz egy tudós szemével

Mi a tűz? Kémiai szempontból ez egy olyan zóna, ahol exoterm oxidációs reakció megy végbe, amelyet néha pirolízis (szerves és sok szervetlen vegyület termikus bomlása) kísér. Fizikai szempontból ez egy ilyen reakció zónájából felmelegített anyagok által kibocsátott fény.

Miért látunk tüzet? Az éghető anyag részecskéi és az égéstermékek magas hőmérsékletük miatt világítanak (szokásos feketetest-sugárzás). A magas hőmérséklet lehetővé teszi, hogy az atomok egy ideig magasabb energiájú állapotokba kerüljenek, majd az eredeti állapotukba visszatérve meghatározott frekvenciájú fényt bocsátanak ki, amely megfelel az adott elem elektronhéjának szerkezetének.

Mi a különbség a "tűz" és az "égés" között? Tűz az égés egy gyors formája, amely fényt és hőt is felszabadít. Égés- összetett fizikai-kémiai folyamat, amely során a kiindulási anyagokat égéstermékekké alakítják exoterm reakciók során. Az égési folyamathoz szüksége lesz:

Éghető anyag (üzemanyag);

Oxidálószer (leggyakrabban oxigén);

Gyújtóforrás (nem mindig)

Az oxidálószer és az éghető anyag együtt alkotják az éghető rendszert. Lehet homogén és heterogén:

Homogén olyan rendszerek, amelyekben egy gyúlékony anyag és egy oxidálószer egyenletesen keveredik egymással (gyúlékony gázok, gőzök keverékei). Az ilyen rendszerek égését kinetikus égésnek nevezik. Bizonyos körülmények között az ilyen égés robbanásszerű lehet.

Heterogén- olyan rendszerek, amelyekben az éghető anyag és a levegő nem keveredik egymással, és határfelületeik vannak (szilárd éghető anyagok és nem porlasztott folyadékok). Inhomogén éghető rendszerek égése során a levegő oxigénje az égéstermékeken keresztül behatol az éghető anyaghoz és reakcióba lép vele. Ezt a fajta égést diffúziós égésnek nevezik. Oxigén, klór, fluor, bróm és más anyagok oxidálószerként működhetnek.

A tűz az égés fő (szabadon égő) fázisa, ez egy fizikai-kémiai jelenség, ami azt jelenti, hogy nem ésszerű csak kémiai szempontból tekinteni. Fizikai szempontból Tűz- forró gázok halmaza, amely a következők következtében szabadul fel:

az üzemanyag (éghető anyag) önkényes vagy akaratlan melegítése egy bizonyos hőmérsékletre oxidálószer jelenlétében;

kémiai reakció (például robbanás);

elektromos áram áramlása közegben (elektromos ív, elektromos hegesztés)

Égési fázisok

Az égési folyamat bizonyos szakaszokra (fázisokra) oszlik:

1. Kezdeti szakasz (növekedési szakasz),

2. Szabad égési fázis (teljesen kifejlett szakasz),

3. Parázslási fázis (bomlási szakasz).

Az első - kezdeti - fázisban a betáplált oxigén áramlása nő, majd csökkenni kezd. Bizonyos mennyiségű hő keletkezik, és ez a mennyiség növekszik az égési folyamat során. A láng elérheti az 5370 °C-ot meghaladó hőmérsékletet, de a szobahőmérséklet ebben a szakaszban alacsony lehet.

A második, szabadon égő fázis során oxigénben gazdag levegő kerül a lángba, miközben a konvekció hőt szállít a zárt tér felső rétegébe. A forró gázok felülről lefelé haladnak, és arra kényszerítik a hidegebb levegőt, hogy az alsóbb szinteket keresse, és végül meggyullad a helyiség felső szintjein lévő összes éghető anyag. Ebben a szakaszban a hőmérséklet a felső rétegekben meghaladhatja a 7000 °C-ot. A tűz tovább fogyasztja a szabad oxigént, amíg el nem éri azt a pontot, ahol már nincs elég oxigén a tüzelőanyaggal való reakcióhoz. A láng parázslási fázisba süllyed, és csak oxigénre van szüksége ahhoz, hogy gyorsan meggyulladjon.

A harmadik fázisban a láng leállhat, ha az égési terület légmentes. Ebben az esetben az égés parázsló parázsra csökken. Sűrű füst és gázok szabadulnak fel, és túlnyomás lép fel. A szén tovább parázslik, a helyiséget 5370°C-os hőmérsékleten sűrű füsttel és égési gázokkal teljesen megtelik. Az intenzív hő elpárologtatja a könnyebb üzemanyag-összetevőket. , mint a hidrogén és a metán, a helyiségben lévő éghető anyagokból. Ezek a tüzelőgázok tűzszármazékokkal kombinálódnak, és tovább növelik az újragyulladás kockázatát, és megteremtik a visszaáramlás lehetőségét.

Az égés típusai

Vaku- ez egy éghető keverék gyors égése, amelyet nem kísér sűrített gázok képződése.

Tűz- az égés fellépése gyújtóforrás hatására.

A tűz szembetűnő példája az ókori indiai papok „trükkje”: az ókori Indiában a szent szertartások végzésekor, a templomok szürkületében titokzatos vörös fények hirtelen fellángoltak és szikrákkal szórták szét, babonás félelmet keltve az imádkozókban. A hatalmas Buddhának persze semmi köze nem volt hozzá, de hűséges szolgái, a papok csillagszórók segítségével megijesztették, megtévesztették a hívőket. A lángnak vörös színt adó stronciumsókat szénnel, kénnel és kálium-kloráttal (Berthollet só) keverték össze. A megfelelő pillanatban a keveréket felgyújtották.

2KClO 3 + S +2C = 2KCl + SO 2 + 2CO 2

Spontán égés az exoterm reakciók sebességének meredek megnövekedésének jelensége, ami anyagok (anyag, keverék) égéséhez vezet gyújtóforrás hiányában.

Termikus spontán égés anyagok keletkeznek önfelmelegedés eredményeként, rejtett vagy külső fűtőforrás hatására. Az öngyulladás csak akkor lehetséges, ha az önoxidációs folyamat során felszabaduló hőmennyiség meghaladja a környezetbe történő hőátadást.

A termikus spontán égés egyik példája az illékony illóolajok spontán égése meleg időben. Az égő bokorról vagy Mózes-bokorról szóló, jól ismert legendának teljesen tudományos magyarázata van: a tudósok úgy vélik, hogy ez egy diptam bokor volt, amely illóolajokat választ ki, amelyek napfény hatására felgyulladnak. Nyugodt időben a bokor környékén megnő a növény által kibocsátott illékony illóolajok koncentrációja, amelyek egy bizonyos hőmérséklet elérésekor meggyulladnak. Az éter öngyulladásának kémiai reakciójának egyenlete:

C 4 H 10 O + 6 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 O

A termikus spontán égés magyarázza a temetői lámpák megjelenését is. A szerves maradványok lebomlása során színtelen, mérgező foszfingáz (PH3) szabadul fel, aminek az a tulajdonsága, hogy levegőben spontán meggyullad, pl. oxigén jelenlétében. Ha ez a gáz kikerül a földből, benne bomló szerves maradványokkal, öngyulladás lép fel, apró villanások keletkeznek, amivel az egyháziak ijesztgették a babonás embereket. Ez a jelenség csak a meleg évszakban figyelhető meg, mivel a foszfin öngyulladási hőmérséklete = 38°C. A foszfin öngyulladásának kémiai reakciójának egyenlete:

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

Spontán égés is létrejöhet az anyag (anyag, keverék) tömegében lévő mikroorganizmusok létfontosságú tevékenységének hatására.

Az éghető anyagok hajlamosak a mikrobiológiai spontán égésre, különösen a nedvesek, amelyek táptalajként szolgálnak olyan mikroorganizmusok számára, amelyek létfontosságú tevékenysége a hő felszabadulásával jár (tőzeg, fűrészpor). Ebben az esetben az önmelegedés hőmérséklete nem haladja meg a normál környezeti hőmérsékletet, és negatív is lehet.

Ezért a legtöbb tűz és robbanás akkor következik be, amikor a mezőgazdasági termékeket (szilázs, megnedvesített széna) liftekben tárolják. A széna (és hasonló anyagok) önmelegedésének és öngyulladásának elkerülésére a leggyakrabban használt módszer annak biztosítása, hogy az anyagok tárolás közben ne nedvesedjenek meg.

Különbség van az égés és a spontán égés folyamatai között: ahhoz, hogy az égés megtörténjen, olyan hőimpulzust kell bevinni az éghető rendszerbe, amelynek hőmérséklete meghaladja az anyag spontán gyulladásának hőmérsékletét.

Önmelegedő hőmérséklet- a környezet minimális hőmérséklete, amely felett kedvező körülmények között exoterm önmelegedési folyamat alakulhat ki, amely egy éghető anyag bizonyos térfogatának (tömegének) hőbomlásával és oxidációjával jár.

Öngyulladási hőmérséklet- ez az anyag legalacsonyabb hőmérséklete, amelynél az exoterm reakciók sebessége élesen megnövekszik, és láng égésben végződik.

A robbanás egy anyag rendkívül gyors kémiai átalakulása, amely gyors hőenergia felszabadulással és mechanikai munka előállítására alkalmas sűrített gázok képződésével jár.

Nehéz elképzelni a modern világot is ilyen típusú égés nélkül, mivel az üzemanyag mechanikus felrobbanása áll a legtöbb autómotor működésének hátterében. Pirotechnikai eszközökben is alkalmaznak kis léptékű robbanásokat. A pirotechnika (ógörögül πῦρ – tűz, hő; τεχνικός – művészet, készség) a gyúlékony kompozíciók elkészítésének és bizonyos hatás elérése érdekében történő elégetésének technológiáihoz kapcsolódó technológiai ág. Felosztva:

katonai (fáklyák, füstbombák)

speciális (filmes speciális effektusok, polgári jelzőberendezések)

szórakozás (pirotechnikai termékek - petárdák, csillagszórók, petárdák, tűzijátékok.

Égési termékek

Az égési folyamat során égéstermékek keletkeznek. Lehetnek folyékony, szilárd és gáz halmazállapotúak. Összetételük az égő anyag összetételétől és égésének körülményeitől függ. A szerves és szervetlen éghető anyagok főként szénből, oxigénből, hidrogénből, kénből, foszforból és nitrogénből állnak. Ezek közül a szén, a hidrogén, a kén és a foszfor égési hőmérsékleten képes oxidálódni, és égéstermékeket képezni: CO, CO 2, SO 2, P 2 O 5. A nitrogén égési hőmérsékleten nem oxidálódik, és szabad állapotban szabadul fel, és az oxigént az anyag éghető elemeinek oxidációjára fordítják. Mindezek az égéstermékek (a szén-monoxid CO kivételével) a jövőben nem éghetnek el.

A szerves anyagok tökéletlen égésével alacsony hőmérsékleten és levegőhiányban változatosabb termékek képződnek - szén-monoxid (II), alkoholok, aldehidek, savak és más összetett kémiai vegyületek. Ezek a termékek fanyar és mérgező füstöt termelnek. Ezenkívül a tökéletlen égés termékei maguk is képesek égni és robbanásveszélyes keverékeket képezni a levegővel. Az ilyen robbanások pincékben, szárítókban és zárt terekben nagy mennyiségű gyúlékony anyaggal történő oltáskor fordulnak elő.

Láng színe

A szennyeződések azon képességét, hogy a lángokat különböző színűre színezzék, nemcsak a pirotechnikában, hanem az analitikai kémiában is alkalmazzák: a pirokémiai analízis olyan módszer, amellyel bizonyos kémiai elemeket (például ásványi anyagokban) a láng különböző színeivel detektálnak.

Elem	Láng színe
	Smaragdzöld
Kobalt (Co)
Mangán (Mn)	Ibolya-ametiszt
vas (Fe)	Sárga-barna
Nikkel (Ni)	Vörös-barna
Nátrium (Na)	Narancs
Kalcium (Ca)	Élénk vörös

A gázégő kék lánggal ég a szén-monoxid (CO) jelenléte miatt. A gyufa sárga-narancssárga lángja a fában lévő nátriumsóknak köszönhető. Normál körülmények között a láng tetejének sárgás-narancssárga színét a forró levegőáram által felfelé szállított koromrészecskék izzása magyarázza.

Következtetés

A témában végzett munka eredményeként a kiosztott feladatok elkészültek: irodalmi források és internetes források tanulmányozása a tűz- és égési folyamatok elsajátításának történetéről; az égési folyamatokkal kapcsolatos laboratóriumi kísérleteket és azok végrehajtási utasításait választottuk ki.

A munka célja megvalósult. A modern ember számára egy ilyen látszólag ismerős jelenség, mint az égés, nagyon összetett fizikai és kémiai folyamat. Ez az első kémiai reakció, amellyel az ember megismerkedett! Ez a folyamat nagyon fontos szerepet játszik életünkben, bár néha nagy veszélyt rejt magában.

A műben bemutatott érdekes tények és laboratóriumi kísérletek demonstrációs célokra használhatók fel az oktatási intézményekben, hogy megismertessék a diákokat egy olyan csodálatos témával, mint a tűz.

Gyakorlati rész

1. számú tapasztalat. – Vegyi kanóc.

A bombabiztosítékok távgyújtásának ezt a módszerét már a 19. század végén használták. A glicerin azon képességén alapul, hogy erős oxidálószerrel (kálium-permanganáttal) való reakcióból meggyullad.

A kísérlet célja: megbizonyosodni arról, hogy nem csak szikrából, hanem bizonyos anyagok összekeveréséből is „születhet” tűz, amelyek külön-külön teljesen ártalmatlanok.

Reagensek és felszerelések: papír, kristályos kálium-permanganát, vízmentes glicerin, pipetta.

A munka előrehaladása és megfigyelések: öntsön egy kis mennyiségű kálium-permanganátot egy összegyűrt papírlapra, csepegtessen 3-5 csepp glicerint; A keverék felett füst jelenik meg, majd egy idő után (5-15 másodperc) a keverék és a gyűrött lap kigyullad.

2. számú tapasztalat. – Mini tűzijáték.

Reagensek és felszerelések: porított szén, kristályos kálium-permanganát, vasreszelék, papírlap, tégely, tégelyfogó, száraz tüzelőanyag.

A munka előrehaladása és a megfigyelések: öntsünk három kis egyforma halom finomra zúzott port egy papírlapra: kálium-permanganátot, vasreszeléket és szenet. Ezt követően hajtsunk félbe egy papírlapot, hogy a porok egy kupacba essenek. A helyzet az, hogy a kálium-permanganát vasreszelékkel való dörzsölésekor a keverék fellángolhat. A kapott keveréket öntsük a tégelybe. A száraz tüzelőanyag lángjára tesszük, és várunk néhány másodpercet. Amikor a keverék felmelegszik, csillagszóróként csillogni kezd.

3. számú tapasztalat. – Olthatatlan magnézium.

A magnézium azon kevés anyagok egyike, amelyeket nem lehet vízzel eloltani.

Reagensek és felszerelések: magnézium, víz, üveg, hosszú nyelű kanál, alkohollámpa.

A munka előrehaladása és megfigyelések: alkohollámpa lángjából gyújtsunk meg egy kanálban kis mennyiségű magnéziumot. Az égő magnéziumot egy pohár vízbe helyezzük, és megfigyeljük, hogy az nem alszik ki, hanem tovább ég, a víz felszínén marad.

4. kísérlet „Fáraókígyó kalcium-glükonátból”.

A fáraókígyók számos olyan reakciót jelentenek, amelyekhez porózus termék képződik kis mennyiségű reagáló anyagból. Ezeket a reakciókat gyors gázfejlődés kíséri.

A kísérlet célja: a kalcium-glükonát termikus bomlásának megfigyelése.

Reagensek és felszerelések: kalcium-glükonát tabletta, száraz üzemanyag, csipesz.

A munka előrehaladása és megfigyelések: egy meggyújtott száraz üzemanyag tablettára csipesszel tegyen 1-2 tabletta kalcium-glükonátot. A kalcium-glükonát térfogata jelentősen megnő, „féregszerű” formát ölt, és „kimászik” a lángból. A kapott „kígyó” nagyon törékeny, és az első érintésre szétesik.

5. számú tapasztalat. "Szódavipera"

A kísérlet célja: szóda és porcukor keverékének termikus bomlásának megfigyelése.

Reagensek és felszerelések: homok, szóda, porcukor, alkohol.

A munka előrehaladása és a megfigyelések: öntsön egy kis homokot (4-5 evőkanál), készítsen egy kis mélyedést a kapott „piramis” tetején. Ebbe az üregbe öntsön egyenlő mennyiségű szódabikarbóna és porcukor keverékét. Az egészet leöntjük alkohollal és meggyújtjuk. Először kis, sötét buborékok képződését figyeljük meg, majd magának a „szódaviperának” a megjelenését. Az előző kísérlethez hasonlóan a fáraókígyó mérete fokozatosan növekszik.

6. számú tapasztalat. "Gázkeverék robbanása."

A kísérlet célja: levegő és gyúlékony gáz keverékének robbanásának megfigyelése.

Reagensek és felszerelések: cink, sósav, gázképző berendezés, egy pohár víz, mosogatószer, meggyújtott szilánk.

A munka előrehaladása és megfigyelések: öntsön egy kevés mosószert egy pohár vízbe, keverje össze, hogy könnyű habot képezzen. Gázképző berendezésben cinket és sósavat keverünk, a gázkivezető csövet vízzel és mosószerrel egy pohárba irányítjuk. Amikor a cink sósavval reagál, hidrogén szabadul fel, ami habot képez az üvegben. Amikor van elég

hab, távolítsa el a gázkivezető csövet, hozza az égő szilánkot a habhoz, és figyeljen meg egy kis robbanást.

7. számú tapasztalat. "Színes láng"

Reagensek és felszerelések: réz-klorid, réz(II)-szulfát, konyhasó, kalcium-fluorid, ammónium-klorid, víz, alkohollámpa, nikróm huzalhurok.

A munka előrehaladása és a megfigyelések: az ammónium-kloridot 1:1 arányban keverjük össze az egyes reagensekkel, hígítsuk fel vízzel, és keverjük össze a kapott szuszpenziót. Ezután minden anyagból egy kis mennyiségű nikrómhuzalt akasztunk, és az égő lángjához adjuk, figyelve a láng színezési reakcióját. Az eredmény: az eredeti láng átlátszó volt, kékes árnyalattal; nátrium-klorid (étkezési só) sárgára színezte a lángot; réz(II)-szulfát - réz-szulfát - zöld; a réz-klorid világoskékre, a kalcium-fluorid pedig alig észrevehető vörös árnyalatot adott a lángnak.

Hivatkozások

1. .Kendivan, O.D.-S. Csoda egy vegyész szemével / O.D.-S. Kendivan //Kémia. Oktatási és módszertani folyóirat kémia- és természettudományos tanárok számára 5-6. szám szerk. Szeptember 1. - Moszkva, 2014. - P.45-52

2. Krasitsky, V.A. Ember alkotta tűz: történelem és modernitás / V.A. Krasitsky // Kémia. Oktatási és módszertani folyóirat kémia-természettudomány szakos tanárok számára 1. szám szerk. Szeptember 1. - Moszkva, 2014. - P.4-8

3. Ismeretlen. Analitikai kémia. Félmikroanalízis [elektronikus forrás] / Ismeretlen // Analitikai kémia - Hozzáférési mód: http://analit-himiya.ucoz.com/index/0-13

4. Ismeretlen. Égés [elektronikus forrás]/ Ismeretlen // Ingyenes enciklopédia Wikipédia - Hozzáférési mód: https://ru.wikipedia.org/wiki/Combustion

5. Poltev, M.K. X. fejezet Tűzbiztonság. §1. Égési folyamatok / M.K. Poltev // Munkavédelem a gépészetben, szerk. "Felsőiskola" - Moszkva, 1980.

6. Ryumin, V.V. Levegő nélküli égés / V.V. Ryumin // Szórakoztató kémia, 7. kiadás. Fiatal Gárda. - Moszkva, 1936. - P.58-59

7. Ryumin, V.V. Öngyulladás / V.V. Ryumin // Szórakoztató kémia, 7. kiadás. Fiatal Gárda. - Moszkva, 1936. - 59. o

8. Stepin, B. D.; Alikberova, L. Yu. Látványos kísérletek / B.D. Stepin, L. Yu. Alikberova // Szórakoztató feladatok és látványos kísérletek a kémiában, szerk. Bustard - Moszkva, 2006. - S.

– égéssel járó tartós láncreakció, amely exoterm reakció, amelyben egy oxidálószer, általában oxigén, tüzelőanyagot, általában szenet oxidál, égéstermékeket, például szén-dioxidot, vizet, hőt és fényt hozva létre. Tipikus példa a metánégetés:

CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O

Az égés során keletkező hő felhasználható magának az égésnek a meghajtására, és amikor ez elegendő, és nincs szükség további energiára az égés fenntartásához, tűz keletkezik. A tűz megállításához eltávolíthatja a tüzelőanyagot (lekapcsolja az égőt a tűzhelyen), az oxidálószert (a tüzet speciális anyaggal fedje le), a hőt (vízzel szórja a tűzre), vagy magát a reakciót.

Az égés bizonyos tekintetben a fotoszintézis ellentéte, egy endoterm reakció, amelyben a fény, a víz és a szén-dioxid belépve szén keletkezik.

Csábító azt feltételezni, hogy a fa elégetése elhasználja a cellulózban található szenet. Úgy tűnik azonban, hogy valami összetettebb dolog történik. Ha a fa hőhatásnak van kitéve, akkor pirolízisen megy keresztül (ellentétben az égéssel, amihez nincs szükség oxigénre), gyúlékonyabb anyagokká, például gázokká alakítva, és ezek az anyagok gyulladnak meg a tűzben.

Ha a fa elég sokáig ég, a láng eltűnik, de a parázslás tovább folytatódik, és különösen a fa izzik tovább. A parázslás tökéletlen égés, amely a teljes égéssel ellentétben szén-monoxid képződést eredményez.

A mindennapi tárgyak folyamatosan hőt bocsátanak ki, ennek nagy része az infravörös tartományban. Hullámhossza hosszabb, mint a látható fényé, ezért speciális kamerák nélkül nem látható. A tűz elég erős ahhoz, hogy látható fényt hozzon létre, bár infravörös sugárzást is termel.

A tűzben a színek megjelenésének másik mechanizmusa az égetett tárgy emissziós spektruma. A feketetest-sugárzástól eltérően a sugárzási spektrum diszkrét frekvenciákkal rendelkezik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az elektronok bizonyos frekvenciákon fotonokat generálnak, amelyek nagy energiájú állapotból alacsony energiájú állapotba kerülnek. Ezek a frekvenciák felhasználhatók a mintában lévő elemek meghatározására. Hasonló ötletet használnak (az abszorpciós spektrum segítségével) a csillagok összetételének meghatározására. Az emissziós spektrum a tűzijátékok és a színes fények színéért is felelős.

A földi láng alakja a gravitációtól függ. Amikor a tűz felmelegíti a környező levegőt, konvekció megy végbe: a többek között forró hamut tartalmazó forró levegő felemelkedik, a hideg (oxigéntartalmú) levegő pedig lesüllyed, megtámasztva a tüzet és formát adva a lángnak. Alacsony gravitáció esetén, például egy űrállomáson, ez nem történik meg. A tüzet az oxigén diffúziója táplálja, ezért lassabban és gömb alakban ég (mivel égés csak ott történik, ahol a tűz oxigéntartalmú levegővel érintkezik. A gömb belsejében nem marad oxigén).

Fekete test sugárzás

A feketetestek sugárzását a Planck-képlet írja le, amely a kvantummechanikára vonatkozik. Történelmileg ez volt a kvantummechanika egyik első alkalmazása. A kvantumstatisztikai mechanikából a következőképpen származtatható.

Kiszámítjuk a T hőmérsékletű fotongáz frekvenciaeloszlását. Kirchhoff sugárzási törvényéből következik, hogy ez egybeesik az azonos hőmérsékletű abszolút fekete test által kibocsátott fotonok frekvenciaeloszlásával. Az ötlet az, hogy a fekete test hőmérsékleti egyensúlyba hozható a fotongázzal (mivel azonos hőmérsékletűek). A fotongázt a fekete test elnyeli, amely szintén fotonokat bocsát ki, ezért az egyensúlyhoz szükséges, hogy minden egyes frekvencián, amelyen a fekete test sugárzást bocsát ki, azonos sebességgel nyelje el, amit a frekvencia eloszlása határoz meg. a gázt.

A statisztikai mechanikában annak a valószínűsége, hogy egy rendszer s mikroállapotban van, ha T hőmérsékleten termikus egyensúlyban van, arányos

Ahol E s az s állapot energiája, és β = 1 / k B T, vagy termodinamikai béta (T a hőmérséklet, k B a Boltzmann-állandó). Ez a Boltzmann-eloszlás. Ennek egyik magyarázatát Terence Tao blogbejegyzése tartalmazza. Ez azt jelenti, hogy a valószínűség egyenlő

P s = (1/Z(β)) * e - β E s

Ahol Z(β) a normalizáló állandó

Z(β) = ∑ s e - β E s

A fotongáz állapotának leírásához tudnia kell valamit a fotonok kvantum viselkedéséről. A szabványos elektromágneses térkvantálás során a mezőt kvantumharmonikus rezgések halmazának tekinthetjük, amelyek mindegyike különböző ω szögfrekvenciákon rezeg. Egy harmonikus oszcillátor sajátállapotainak energiáit egy n ∈ ℤ ≥ 0 nemnegatív egész számmal jelöljük, amely az ω frekvenciájú fotonok számaként értelmezhető. Sajátállapotú energiák (állandóig):

A kvantumnormalizáló állandó viszont azt jósolja, hogy alacsony frekvenciákon (a hőmérséklethez képest) a klasszikus válasz megközelítőleg helyes, de magas frekvenciákon az átlagos energia exponenciálisan esik le, alacsonyabb hőmérsékleten pedig nagyobb a csökkenés. Ez azért történik, mert magas frekvenciákon és alacsony hőmérsékleten a kvantumharmonikus oszcillátor ideje nagy részét alapállapotban tölti, és nem megy át olyan könnyen a következő szintre, ami exponenciálisan kisebb valószínűséggel fordul elő. A fizikusok azt mondják, hogy ennek a szabadságfoknak a nagy része (az oszcillátor bizonyos frekvencián való rezgési szabadsága) „befagyott”.

Az állapotok sűrűsége és a Planck-képlet

Nos, ha tudjuk, mi történik egy bizonyos ω frekvencián, az összes lehetséges frekvenciát összegezni kell. A számításoknak ez a része klasszikus, és nincs szükség kvantumkorrekcióra.

A szabványos leegyszerűsítést alkalmazzuk, hogy a fotongázt egy L oldalhosszúságú térfogatba zárjuk periodikus peremfeltételekkel (vagyis a valóságban lapos tórusz lesz T = ℝ 3 / L ℤ 3). A lehetséges frekvenciákat az állóhullámok elektromágneses hullámegyenletének megoldásai szerint osztályozzák meghatározott peremfeltételekkel rendelkező térfogatban, amelyek viszont egy tényezőig megfelelnek a laplaci Δ sajátértékeinek. Pontosabban, ha Δ υ = λ υ, ahol υ(x) egy T → ℝ sima függvény, akkor az elektromágneses hullám egyenletének megfelelő megoldása állóhullámra

υ(t, x) = e c √λ t υ(x)

És ezért, mivel λ általában negatív, és ezért √λ általában képzeletbeli, a megfelelő frekvencia egyenlő lesz

ω = c √(-λ)

Ez a frekvencia halvány V λ-szor fordul elő, ahol V λ a laplaciánus λ sajátértéke.

Egyszerûsítjük a feltételeket periodikus peremfeltételekkel rendelkezõ kötettel, mert ebben az esetben nagyon egyszerû felírni a laplacián összes sajátfüggvényét. Ha az egyszerűség kedvéért komplex számokat használunk, akkor a következőképpen definiáljuk őket

υ k (x) = e i k x

Ahol k = (k 1, k 2, k 3) ∈ 2 π / L * ℤ 3, hullámvektor. A laplaci megfelelő sajátértéke lesz

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

A megfelelő frekvencia lesz

És a megfelelő energia (egy foton ennek a frekvenciájának)

E k = ℏ ω k = ℏ c |k|

Itt egy folytonos valószínűségi eloszlással közelítjük a valószínűségi eloszlást a lehetséges ω k frekvenciákon, amelyek szigorúan véve diszkrétek, és kiszámítjuk a megfelelő g(ω) állapotok sűrűségét. Az ötlet az, hogy g(ω) dω az elérhető állapotok számának feleljen meg ω és ω + dω közötti frekvenciákkal. Ezután integráljuk az állapotok sűrűségét, hogy megkapjuk a végső normalizáló állandót.

Miért ésszerű ez a közelítés? A teljes normalizáló állandó a következőképpen írható le. Minden k ∈ 2 π / L * ℤ 3 hullámszámhoz van egy n k ∈ ℤ ≥0 szám, amely leírja az adott hullámszámú fotonok számát. Az n = ∑ n k összes fotonszáma véges. Minden foton hozzáadja az energiához ℏ ω k = ℏ c |k|, ami azt jelenti

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

Ezért minden k hullámszám esetén a logaritmusa összegként van felírva

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

És ezt az összeget egy integrállal szeretnénk közelíteni. Kiderült, hogy ésszerű hőmérséklet és nagy térfogat esetén az integrandus nagyon lassan változik k-val, tehát ez a közelítés nagyon közeli lesz. Csak ultraalacsony hőmérsékleten áll le, ahol Bose-Einstein kondenzáció lép fel.

Az állapotok sűrűségét a következőképpen számítjuk ki. A hullámvektorok a „fázistérben” élő egységes rácspontokként ábrázolhatók, vagyis a fázistér egy bizonyos tartományában a hullámvektorok száma arányos annak térfogatával, legalábbis a 2π/L rácsosztáshoz képest nagyobb területeken. . Lényegében a hullámvektorok száma a fázistérben V/8π 3, ahol V = L 3, a mi korlátozott térfogatunk.

A fázistér tartományának térfogatát kell kiszámítani minden k hullámvektorra, amelyek frekvenciája ω k = c |k| ω és ω + dω tartományban. Ez egy gömb alakú héj, amelynek vastagsága dω/c és sugara ω/c, tehát a térfogata

2πω 2 /c 3 dω

Ezért egy foton állapotsűrűsége

G(ω) dω = V ω 2 / 2 π 2 c 3 dω

Valójában ez a képlet kétszer olyan alacsony: elfelejtettük figyelembe venni a fotonok polarizációját (vagy ezzel egyenértékűen a foton spinjét), ami megduplázza az állapotok számát egy adott hullámszámhoz. Helyes sűrűség:

G(ω) dω = V ω 2 / π 2 c 3 dω

Az a tény, hogy az állapotok sűrűsége V térfogatban lineáris, nem csak egy lapos tóruszban működik. Ez a laplaci sajátértékek tulajdonsága a Weyl-törvény szerint. Ez azt jelenti, hogy a normalizáló állandó logaritmusa

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

A β-hoz viszonyított derivált megadja a fotongáz átlagos energiáját

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

De ami számunkra fontos, az az integránd, amely megadja az „energiasűrűséget”

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

Az ω és ω + dω közötti frekvenciájú fotonokból származó fotongáz energia mennyiségének leírása. A végeredmény a Planck-képlet egy formája, bár egy kis babrálást igényel, hogy olyan képletté alakítsuk, amely inkább fekete testekre vonatkozik, nem pedig fotonikus gázokra (el kell osztani V-vel, hogy megkapjuk az egységnyi térfogatra eső sűrűséget, és meg kell tenni néhányat több dolog a sugárzás méréséhez).

A Planck-képletnek két korlátja van. Abban az esetben, ha βℏω → 0, a nevező βℏω-ra hajlik, és azt kapjuk

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

Címkék:

Tűz
kvantumfizika

Címkék hozzáadása

Bevezetés

A téma relevanciája. Tűz nélkül lehetetlen az élet a Földön. Minden nap látunk tüzet - kályhát, tüzet, kályhát stb. Mindenhol ott van - otthonokban és iskolákban, gyárakban és gyárakban, űrhajók motorjaiban. A Dicsőség terén ég az örök láng, a templomokban mindig égnek a gyertyák...

Az erdőtüzeket egész nyáron vetítették a tévében. Rengeteg fa, amely levegőt biztosított számunkra, helyrehozhatatlanul égett. Érdekes könyvekké és iskolai füzeteinkké válhatnának. Az állatok elpusztultak. Egész falvak égtek le, az emberek otthon nélkül maradtak.

Ez a tűz érdekes és titokzatos!

Nagyon sok könyvet írtak gyerekeknek a tüzekről és a biztonsági intézkedésekről, köztük irodalmi műveket (S. Mihalkov „Sztyepa bácsi”, K. Csukovszkij „Zavart”, S. Marshak „Macska háza” stb.). De ritkák az ilyen források, amelyek részletesen leírják a tűz tulajdonságait és előnyeit. Munkánkkal egy ilyen hiányt próbálunk pótolni.

A munka célja: A tűz emberi jelentésének tanulmányozása.

Feladatok. Ebben a munkában a tűz tulajdonságait tanulmányozzuk, és megválaszoljuk a kérdést: Mi a tűz? Azt is megértjük, hogy az emberek hogyan használják ezeket a tulajdonságokat. Hogyan és miért tud a tűz segíteni és ártani az embereknek? (1. melléklet).

Referencia-irodalmat használtunk: szótárat, enciklopédiát, felnőtteknek szóló könyveket és az internetről származó információkat.

1. Mi a tűz? A tűz alapvető tulajdonságai

A gyermekeknek szóló enciklopédiában a tűz és az égés a következő definíciója van: „ez egy kémiai reakció, amelyben az egyik anyag annyira felmelegszik, hogy egyesül a levegő oxigénjével.”

Az orosz nyelv magyarázó szótárában ezt olvashatjuk: "A tűz magas hőmérsékletű világító gázokat éget." Miután elolvasta ezt az információt, a mű szerzője még mindig nem értette, mi a tűz, és úgy döntött, hogy olyan meghatározást ad neki, amely érthető az általános iskolások számára. Ehhez meg kell határoznia a fő tulajdonságait.

Kísérleti módszerekkel (kísérletekkel) és megfigyeléssel tanulmányozzuk a tűz alapvető tulajdonságait. Végezzünk néhány kísérletet.

Jegyzet. Valamennyi kísérletet felnőttek jelenlétében és segítségével végeztük, és betartották a biztonsági szabályokat: nem égő felületet (üvegtáblát) használtak, és egy kancsó vizet készítettek elő.

A kísérletek leírása:

1. kísérlet. Éjszaka lekapcsolták a világítást a szobában. Sötét lett, nem látszott semmi. Gyertyát gyújtottak, láthatóvá váltak a tárgyak, emberek körvonalai.

Még egy kis gyertyaláng is bevilágít egy szobát. Épp ezért anyának mindig van gyertyája raktáron – áramszünet esetére.

2. kísérlet. Nagyon óvatosan próbálja meg a kezét a gyertya lángjához hozni. 20 cm távolságban nagyon felmelegszik, lent - az égő érzés miatt nem tudja leengedni a kezét.

Következtetés: 2. tulajdonság: A tűz sok hőt termel! (Lásd: Függelék, 5. dia).

3. kísérlet. Fedjük le az égő gyertyát egy üvegedénnyel. Néhány másodperc múlva a láng kialszik. Ugyanez történik a gázégőnél is. A megbízhatóság érdekében a kísérletet háromszor megismételtük. Az eredmény mindig ugyanaz - a láng abbahagyja az égést.

Következtetés: 3. tulajdonság: ahhoz, hogy a tűz égjen, levegőre, pontosabban a benne lévő oxigénre van szüksége. (Lásd: Függelék, 6. dia).

Tehát megtudtuk a tűz fő tulajdonságait, és már válaszolhatunk a kérdésre: mi a tűz?

A tűz egy olyan folyamat, amelyben oxigént fogyasztanak, és fény és hő szabadul fel.

Folytassuk a tűz tulajdonságainak tanulmányozását.

1) Figyelje meg a gyertya lángját. A nyugodt láng felfelé mutató alakja kúpnak tűnik. Ha lassan fújja a gyertya lángját, megváltozik az alakja, eltér a légáramlástól. Ugyanez történik, ha gyertyát tartasz egy kissé nyitott ablakhoz.

Következtetés: a láng alakja légáramlással változtatható. Ezt a tulajdonságot tűzgyújtáskor használják. (Lásd: Függelék, 9.,10.,11. dia).

2) Vegye figyelembe a láng színét. A szín nem mindenhol egyforma, a lángnak rétegei vannak: a legalsó réteg kékes, majd világossárga, utána a legfelső vöröses-narancssárga. (Lásd: Függelék, 13. dia).

De nem minden a színről szól.

Észrevettük, hogy a konyhában mindig kéken ég a gáz, a fa pedig mindig sárga-narancssárgán ég. Megfigyelve egy vékony rézhuzal égését egy elektromos vezetékből, felfedeztük, hogy a láng zöldre vált. (Lásd: Függelék, 14., 17., 18., 19. dia).

Következtetések: 1. Különböző anyagok és anyagok különböző lángszínekkel égnek. Így kapsz ilyen gyönyörű tűzijátékokat! 2. Ez azt jelenti, hogy a láng színe alapján meg lehet határozni egy ismeretlen anyagot, csak fel kell gyújtani (mint az egyik módszer).

5. kísérlet Lánghőmérséklet. Vegyük ugyanazt a vékony rézhuzalt. Egy ilyen huzal hegyét a lángon keresztben tartva különböző helyekre és különböző magasságokban helyezzük el a lángban, és megfigyeljük a láng hatását a huzalra. A megfigyelések a következőket mutatják:

A láng alsó részén a vezeték nem izzik, nem ég, csak fekete bevonat borítja.
A középső részen a vezeték pirosan világít, és vörösen kezd világítani.
A láng legtetején a vezeték kigyullad, zöldes árnyalatot adva a lángnak.

Ez azt jelenti, hogy a láng különböző rétegeiben eltérő a hőmérséklet. Ezt megerősíti az a tapasztalat, amikor valaki a lánghoz közel helyezi a kezét. Emlékezzünk arra, hogy a kezét csak 20 cm-re viheti a láng aljára, ha az ujját a láng aljára viszi, a hő csak 1 cm távolságra érződik.

Következtetés: a lángnak több rétege van, amelyek nemcsak színben, hanem hőmérsékletben is különböznek egymástól. A láng alul a leghidegebb, felül a legforróbb. (Lásd: Függelék, 20. dia).

2. A tűz jelentése: előnyök és károk

Kísérleteink, saját megfigyeléseink, valamint az olvasott anyagból megbizonyosodtunk arról, hogy az emberek életük során folyamatosan használják a tüzet, és ez nagyon nagy hasznot hoz.

A mindennapi életben: térfűtéshez, főzéshez, vízmelegítéshez, világításhoz - ha nem megy az áram. A tűz a kényelmet is szolgálja. Például kandalló vagy illatos gyertyák.
Mint kiderült, a tűz jótékony tulajdonságait számos üzemben és gyárban használják fel. A tűz megolvasztja a fémet, ami után bizonyos formát kap. A fémet fém vágására, vagy fordítva, hegesztésére is használják. Így például különféle gépek és mechanizmusok készítésére használják.

A tüzet a következőkre is használják:

Üveg és cserépedény készítés.
Műanyagok, festékek gyártása.
Gyógyszerek készítése.
Hulladék újrahasznosítás.

És ez nem a „jó” tűzoltások teljes listája.

Következtetés: Az embereknek valóban szükségük van a tűzre. Melegít, táplál és világít. A modern ember folyamatosan használja a tüzet. Lehetetlen elképzelni az életet tűz nélkül.

De a tűz nagyon veszélyes! Mindig ellenőrizni kell. Sok kárt tud okozni. Tüzekről beszélünk. A tűz az, amikor a tűz az ember vágya nélkül ég, és mindent elpusztít.

A tüzek nagy károkat okoznak államunkban és lakosságunkban. A tűz nagyon szörnyű, kegyetlen jelenség, ellenséges minden élőlénnyel szemben. (Lásd: Függelék, 26. dia).

A tűz káros, mert: emberek halnak meg a tűzben és súlyos égési sérüléseket szenvednek, az emberek elveszítik otthonaikat, az erdők eltűnnek a tüzekből, és minden lakójuk meghal: állatok, madarak, a tűz mindent elpusztít, amit az ember munkájával létrehozott.

Néhány statisztika. Képzeld csak el, hogy évente körülbelül 5 millió tűzeset történik a világon! Óránként egy ember meghal egy tűzben, ketten megsérülnek vagy megégnek. Minden harmadik megölt ember gyerek.

Hogyan keletkeznek? A tűz gondatlan kezelése, a biztonsági intézkedésekhez való tisztességtelen hozzáállás miatt.

Sok könyvet írtak a tüzekről és a tűz okozta bajokról. Beleértve a gyerekeket is. Miért írnak annyi könyvet a tüzekről gyerekeknek? Úgy gondoljuk, hogy mivel a tüzek nagyon gyakran gyermekek hibájából keletkeznek.

Szeretnénk emlékeztetni minden srácot:

Soha ne játssz a tűzzel!

Tüzet csak felnőtt jelenlétében és felügyeletük mellett lehet gyújtani.

Azokon a helyeken, ahol tüzet gyújtanak, vagy ahol más módon tüzet használnak, oltóanyagnak kéznél kell lennie.

A tüzet nem szabad felügyelet nélkül hagyni.

Amikor a tűzre már nincs szükség, jól el kell oltani.

Következtetés

Így az elvégzett munkánk eredményeként a tűz definícióját adtuk meg, amely a gyerekek számára is érthető: „A tűz olyan folyamat, amelyben az oxigén felszívódik, és fény és hő szabadul fel.”

Azt is megtudták: A lángnak van egy bizonyos formája, több rétege, amelyek nemcsak színben, hanem hőmérsékletben is különböznek egymástól. Ebben az esetben a láng alakja légáramlással változtatható. Ezen tulajdonságok ismerete segít az embereknek hatékonyabban használni a tüzet.

A különböző anyagok és anyagok különböző lángszínekkel égnek. Ez azt jelenti, hogy bizonyos anyagokat a láng színe alapján határozhatunk meg, csak fel kell gyújtani (mint az egyik módszer).

Általában az embereknek valóban szükségük van a tűzre, amely melegít, táplál és világít. A modern ember folyamatosan használja a tüzet. Lehetetlen elképzelni az életet tűz nélkül.

De a tűz nagyon veszélyes! Mindig felügyelni kell, és nem szabad felügyelet nélkül hagyni. Sok kárt tud okozni. A tűz nagyon szörnyű, kegyetlen jelenség, ellenséges minden élőlénnyel szemben.

Természetesen nem tártunk fel mindent egy olyan csodálatos jelenségről, mint a tűz. Ezért a jövőben a következő kérdéseket lehet feltárni: hogyan tanultak meg az emberek a tüzet gyújtani, melyek voltak az első módszerek? Milyen anyagok nem égnek el és miért? Hogyan készítsünk tűztrükköket? A „Tűz és fegyverek” téma is érdekes.

A munka eredményei segédanyagként használhatók a minket körülvevő világról (a körülöttünk lévő világról) szóló foglalkozásokon az óvodában és az általános iskolában. A tűz iránt érdeklődő gyermekek számára ez az anyag hasznos lesz, mert vizuális és meglehetősen egyszerű.

Források és irodalom jegyzéke

John Farndon, Ian James, Ginny Johnson, Angela Royston stb. Encyclopedia „Kérdések és válaszok”.
Fordítás angolból: E. Kulikova, D. Belenkaya és mások, Atticus Publishing Group LLC, 2008. 255 p.
Kaydanova O.V (összeállító) Tűz és ember.
Moszkva, 1912. 98 p.
Ozhegov S.I. Orosz nyelv szótára: M.: Rus. lang., 1984. 797 p.

A tűz eleme. http://salamand.ru/sootvetstviya-stixii-ognya

Orosz statisztikák. http://www.statp.ru

CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O

Fekete test sugárzás

A statisztikai mechanikában annak a valószínűsége, hogy egy rendszer s mikroállapotban van, ha T hőmérsékleten termikus egyensúlyban van, arányos

P s = (1/Z(β)) * e - β E s

Ahol Z(β) a normalizáló állandó

Z(β) = ∑ s e - β E s

Az állapotok sűrűsége és a Planck-képlet

Nos, ha tudjuk, mi történik egy bizonyos ω frekvencián, az összes lehetséges frekvenciát összegezni kell. A számításoknak ez a része klasszikus, és nincs szükség kvantumkorrekcióra.

υ(t, x) = e c √λ t υ(x)

És ezért, mivel λ általában negatív, és ezért √λ általában képzeletbeli, a megfelelő frekvencia egyenlő lesz

ω = c √(-λ)

Ez a frekvencia halvány V λ-szor fordul elő, ahol V λ a laplaciánus λ sajátértéke.

υ k (x) = e i k x

Ahol k = (k 1, k 2, k 3) ∈ 2 π / L * ℤ 3, hullámvektor. A laplaci megfelelő sajátértéke lesz

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

A megfelelő frekvencia lesz

És a megfelelő energia (egy foton ennek a frekvenciájának)

E k = ℏ ω k = ℏ c |k|

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

Ezért minden k hullámszám esetén a logaritmusa összegként van felírva

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

2πω 2 /c 3 dω

Ezért egy foton állapotsűrűsége

G(ω) dω = V ω 2 / 2 π 2 c 3 dω

G(ω) dω = V ω 2 / π 2 c 3 dω

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

A β-hoz viszonyított derivált megadja a fotongáz átlagos energiáját

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

De ami számunkra fontos, az az integránd, amely megadja az „energiasűrűséget”

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

A Planck-képletnek két korlátja van. Abban az esetben, ha βℏω → 0, a nevező βℏω-ra hajlik, és azt kapjuk

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

Címkék: Címkék hozzáadása

Miután elvégezte ezt az egyszerű kísérletet, meg fog győződni arról, hogy oxigén nélkül a láng kialszik. Vegyünk egy gyertyát, és helyezzük egy tányérra. Egy felnőtt gyújtsa meg a gyertyát, majd fedje le egy üvegedénybe. Egy idő után látni fogja, hogy a láng kialudt, mert az edényben elfogyott az oxigén.

Különféle halmazállapotú anyagok égése során láng keletkezik - lehetnek szilárdak, folyékonyak és akár gázneműek is. Láng csak gyúlékony anyag, oxigén és hő jelenlétében keletkezik. Tekintsük a folyamatot a gyufa példáján: a kén és maga a gyufa gyúlékony anyag, súrlódás a dobozhoz képest; a súrlódásból származó energia hővé válik, és amikor az oxigénnel reagál, a gyufa égni kezd. Égő gyufára fújva a hőmérséklet leesik és az égés leáll.

Hogyan mérik a hőmérsékletet?

A hőmérséklet mérésére különböző skálákat használnak. Mindegyik mérleg a készítőjének nevét viseli: Celsius, Fahrenheit, Kelvin és Rankine. A legtöbb országban a Celsius (°C) skálát használják.
Íme néhány példa hőmérsékletre:
250 °C - a fa gyulladási hőmérséklete;
100 °C a víz forráspontja;
37 °C - emberi testhőmérséklet;
O °C - a víz fagyási hőmérséklete;
- 39 °C - a higany megszilárdulási hőmérséklete;
- 273 °C - abszolút nulla, az a hőmérséklet, amelyen az atomok mozgása leáll.

Égési termékek

A füst, a hamu és a korom égéstermékek. Amikor egy anyag ég, nem tűnik el, hanem más anyagokká és hővé alakul.

Láng alakú

A láng hosszúkás alakú, mert a hidegnél könnyebb forró levegő felfelé tör.

Mi az üzemanyag vagy üzemanyag?

Azokat az anyagokat, amelyek oxigén jelenlétében égnek, és nagy mennyiségű hőt bocsátanak ki, éghetőnek nevezik, és különféle típusú energia előállítására használják. A fa és a szén szilárd tüzelőanyag. A benzin, a gázolaj és a kerozin olajból nyert folyékony üzemanyagok. A metánból, etánból, propánból és butánból álló földgáz gáznemű tüzelőanyag.

szakaszok