Dołącz do czytelników
Brak wyników

Kącik małego odkrywcy

31 stycznia 2018

NR 31 (Listopad 2017)

Ciepłe eksperymenty na chłodne dni

0 277

Czy ogień można przeciąć? Można. A jeżeli można – to czym i w jaki sposób? Czy w papierowym naczyniu można zagotować wodę? Można. Ale jak to możliwe, skoro papier po zetknięciu z ogniem pali się? A jednak jest na to pewien sposób. Czy cukier się pali? I tak, i nie – zależy to od pewnego związku chemicznego, zwanego katalizatorem. Jakie tajemnice skrywają świece? Czy to prawda, że świece się palą? Na te i inne pytania młodzi odkrywcy odpowiedzą bez problemu po przeprowadzeniu prostych „ciepłych” eksperymentów. Jednak tym razem, oprócz zestawów do eksperymentowania, przy wykonywaniu doświadczeń bezwzględnie konieczna jest obecność odpowiedzialnej osoby dorosłej. Bo z ogniem nie ma żartów!

Czy w papierowym naczyniu można zagotować wodę?

Dzieci wiedzą o tym, że do gotowania wody nadają się tylko te naczynia, które przy kontakcie z ogniem lub mocno rozgrzaną kuchenką nie topią się ani nie palą. Wiedzą też, że papier jest materiałem łatwopalnym i dlatego nie nadaje się do produkcji naczyń do gotowania. Nie wiedzą, że na spalanie papieru ma wpływ to, co się w nim znajduje, i właśnie o tym przekonają się podczas wykonywania prostego eksperymentu.

Potrzebne będą:

  • 3 papierowe (tekturowe) kubeczki do napojów,
  • 1 świeczka – podgrzewacz,
  • zapałki lub zapalniczka,
  • niewielka ilość wody.

Wykonanie eksperymentu:

  • Kubeczki ustawić w następujący sposób: 2 kubeczki w niewielkiej odległości od siebie, do góry dnem. Do trzeciego kubeczka wlać niewielką ilość wody i ustawić go na dwóch pozostałych kubkach.
  • Między 2 kubeczki, na których ustawiono trzeci kubek, wsunąć podgrzewacz i zapalić jego knot.
  • Obserwować, co się będzie działo z kubeczkiem umieszczonym nad świeczką i znajdującą się w nim wodą.

Co się okaże? Kubek, w którym znajduje się woda, nie zapali się, pomimo bliskiego kontaktu z płomieniem świecy. Jego dno ulegnie tylko okopceniu sadzą. Woda w kubeczku po pewnym czasie zagotuje się.

Dlaczego papierowy kubek nie spłonął podczas eksperymentu? Dlatego, że znajdowała się w nim woda. To ona sprawiła, że papierowy kubeczek był przez cały czas schładzany do temperatury niższej niż temperatura zapłonu papieru. Fizycy zbadali, że do zapłonu papieru potrzebna jest temperatura przynajmniej 2000C, podczas gdy gotująca się woda ma temperaturę co najwyżej 100 stopni Celsjusza. A co będzie, gdy na miejsce kubeczka z wodą ustawimy pusty kubeczek? To oczywiste, że po chwili zacznie się palić, ale o tym najlepiej się przekonać.

W jakich urządzeniach wykorzystuje się odkrycie związane ze schładzaniem urządzeń? W chłodnicach samochodowych, w różnego rodzaju chłodziarkach i lodówkach, a także w elektrowniach wytwarzających elektryczność i ciepło.

Czy łatwo jest spalić cukier?

I tak, i nie. W zasadzie cukier nie pali się, ale też nie jest obojętny na działanie wysokiej temperatury i wówczas stapia się, przybierając brązowy kolor. Istnieje jednak sposób na to, aby cukier nie tylko się stopił, ale też uległ procesowi spalania.

Do przeprowadzenia eksperymentu związanego ze spalaniem cukru potrzebne będą:

  • 1–2 kostki cukru,
  • niewielka ilość popiołu (z kominka lub ze spalonego papieru albo zapałki),
  • zapalniczka lub zapałki,
  • świeca,
  • pęseta.

Wykonanie I części eksperymentu:

  • Zapalić knot świecy.
  • Chwycić pęsetą kostkę cukru i zbliżyć do płomienia świecy, starając się podpalić cukier.

Co się okaże? W miejscu zetknięcia z ogniem cukier stopi się i przybierze brązową barwę. Jednak pomimo starannego wykonania eksperymentu nie pojawi się na nim płomień, co będzie dowodem tego, że cukier się nie pali.

Dlaczego cukier się nie pali? Dlatego, że płomień świecy nie jest wystarczająco gorący, by cukier rozłożył się na gazy palne. Dopiero dodanie popiołu zmieni sytuację i na kostce pojawi się płomień.

Wykonanie II części eksperymentu:

  • Posypać cukier niewielką ilością popiołu (ważne, żeby popiół przykleił się do kostki cukru).
  • Zapalić knot świecy i dotknąć płomieniem kostkę cukru w miejscu posypanym popiołem.

Co się okaże? Cukier zacznie się palić – wprawdzie niezbyt intensywnie, ale jednak płomień na cukrze będzie wyraźnie widoczny. Po kilku minutach palący się cukier zbrązowieje i ostatecznie zrobi się czarny.

Dlaczego cukier nie palił się w I części eksperymentu? Dlatego, że płomień świecy nie jest wystarczająco gorący, by rozgrzać kostkę cukru do tego stopnia, aby powstały gazy palne. Jest to jednak możliwe przy użyciu związków chemicznych, które naukowcy nazywają „katalizatorami”. 
I to właśnie popiół był katalizatorem w II części eksperymentu – za sprawą popiołu cukier uległ procesowi spalania. 

Na czym polega działanie katalizatorów? Katalizatory są związkami chemicznymi, które uruchamiają, przyśpieszają lub ukierunkowują reakcje chemiczne, ale same w te reakcje nie wchodzą i w związku z tym nie zużywają się. Popiół, którym został posypany cukier, uległ już wcześniejszemu spaleniu, a więc nie może ani dalej się spalać, ani zużywać. Ma jednak widoczny wpływ na to, że cukier zaczyna się palić.

Papier, który płonie w ogniu,ale się nie spala

Zwykła kartka papieru, taka, jakiej używamy do drukarki, w kontakcie z płomieniem zaczyna się palić i po chwili zostanie z niej tylko szczypta popiołu. Można jednak sprawić, że taki sam papier nie spali się, choć będzie z każdej strony otoczony wyraźnymi płomieniami ognia. O tym, że rzeczywiście jest to możliwe, przekonają się młodzi odkrywcy, przeprowadzając opisany niżej eksperyment.

Potrzebne będą:

  • kilka łyżek spirytusu,
  • około pół szklanki wody,
  • niewielka miseczka,
  • łyżka,
  • kawałki papieru do drukarki,
  • pęseta,
  • zapalniczka,
  • banknot (najlepiej wycofany z użycia lub o niewielkiej wartości)

Wykonanie eksperymentu:

  • Zmieszać w miseczce spirytus z wodą w proporcji: 1 łyżka spirytusu na 2 łyżki wody (ilość roztworu odpowiednio zwiększyć).
  • W otrzymanym roztworze zanurzyć na chwilę kawałek kartki.
  • Bardzo ważne! Pozostały roztwór i spirytus umieścić w dużej odległości od miejsca eksperymentowania.
  • Chwycić zwilżoną kartkę szczypcami i zbliżyć do płomienia zapalniczki.

Co się okaże? Cały kawałek papieru zapłonie jasnym płomieniem, ale po chwili płomień zgaśnie. Papier – pomimo że się palił – nie spali się.

Jak to możliwe? Otóż jest to możliwe za sprawą użytego do eksperymentu spirytusu, który jest bardziej lotny niż woda. Wrze w temperaturze 780C, podczas gdy woda – dopiero w 1000C. Z tego powodu spirytus bardzo szybko paruje i w kontakcie z płomieniem ognia natychmiast się spala. Woda paruje wolniej, dłużej pozostaje więc na papierze i tym samym utrudnia jego spalanie. Gdy jednak woda pod wpływem temperatury ognia całkowicie wyparuje z papieru, papier zacznie się palić.

Wniosek: To nie papier palił się w początkowym etapie eksperymentu – płonęły opary spirytusu.

 

A to ciekawe…

  • Wzmocnieniem efektu eksperymentu może być użycie banknotu zamiast papieru. Okaże się, że pieniądze można nie tylko zarabiać, trwonić, oszczędzać, wyrzucać w błoto, ale też bez żadnej straty wykorzystywać w badaniach naukowych.
  • Odkrycie związane z uniemożliwianiem procesu spalania poprzez zmaczanie wykorzystuje się podczas gaszenia pożarów. Polewa się wówczas wodą budynki sąsiadujące z płonącymi obiektami albo powierzchnie lasów zagrożonych ogniem, bo dopóki są mokre, ogień ich nie zniszczy. Dlaczego? Dlatego, że tam, gdzie jest woda, odcięty jest dostęp powietrza, a bez powietrza (a dokładniej – bez dostępu tlenu znajdującego się w powietrzu) ogień nie ma racji bytu. Poza tym woda przyczynia się do spadku temperatury zapłonu spalanego materiału.

 

Niezwykłe tajemnice zwykłej świecy

Potocznie mówimy, że zapalamy świecę, ale tak naprawdę zapalamy nie całą świecę, a jedynie jej knot. Bez knota żadna świeca nie zapali się i można się o tym przekonać, zbliżając na chwilę płomień zapaliczki do zwiniętego w ciasny rulon plastra pszczelego wosku. O co tu chodzi? Chodzi o to, że wosk trzeba najpierw stopić, a potem cały czas go podgrzewać płomi...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 10 wydań magazynu "Życie Szkoły"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • Możliwość pobrania materiałów dodatkowych
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy