Завораживающее пламя свечи: в чем его сила.
Химии
Тема: «Горение. Строение пламени».
Учитель
Девиз:
«Познание начинается с удивления»
Аристотель
Сегодня мы познакомимся с одной из многочисленных реакций взаимодействия веществ с кислородом. Объект изучения вы постараетесь определить, прослушав небольшой отрывок поэмы.
« … Огонь
Я смертным дал и вот за что наказан,
Похитил я божественную искру.
Сокрыл в стволе сухого тростника,
И людям стал огонь любезным братом,
Помощником, учителем во всем…»
Как вы думаете, о чем сегодня пойдёт разговор?
(Ответы детей: об огне).
Правильно. Тема нашего урока «Горение. Строение пламени» и проведем его под девизом: «Познание начинается с удивления».
(Учитель зажигает свечу).
Перед нами пример химической реакции – горение парафиновой свечи. Мы исследуем огонь с позиции химии: выясним, какое строение и состав он имеет, как его можно экономно использовать, как бороться, если огонь выходит из-под контроля.
В начале работы проведем эксперимент: у нас есть 2 колбы, одна из которых заполнена кислородом, а другая – углекислым газом. Ваше мнение: будут ли происходить какие-либо изменения с пламенем горящей лучины, помещенной в колбы с этими газами или нет?
(Дети высказывают свои предположения.)
Ваши предположения по-другому можно назвать гипотезами (гипотезой). Как мы можем убедиться, верны они или нет? Правильно. Нужно провести опыт.
Опыт.
Помещаем горящую лучину в колбу, заполненную углекислым газом, а затем тлеющую лучину вносим в колбу с кислородом.
Что наблюдаем?
(Ответы детей: в колбе с кислородом лучина горит, а в колбе с углекислым газом тухнет).
Вывод: кислород поддерживает горение, а углекислый газ – нет.
Огонь таит в себе много загадок. Но перед тем, как шагнуть в таинственный мир горящей свечи, запомним основное правило техники безопасности : предельная внимательность и аккуратность в работе.
(Дети зажигают свечи).
Рассмотрите внимательно пламя свечи, какую форму оно имеет?
(Ответы детей).
Вы догадываетесь: почему?
Во время горения воздух нагревается и поднимается вверх. Эти восходящие потоки и придают пламени своеобразную форму. Физики это явление называют – конвекция.
А что вы можете сказать о строении пламени: однородно ли оно?
(Ответы детей.)
(Вывешивается рисунок пламени.)
Нижнюю – темную зону пламени обозначим цифрой 1.
Средняя – яркоокрашенная зона 2.
Верхняя – светлая зона 3.
Как вы считаете, кроме цвета, чем еще могут различаться зоны пламени?
(Ответы детей: по температуре.)
Сейчас мы постараемся проверить ваше предположение, т. е. вашу гипотезу. Для этого вы зажжете 3 спички: одну в нижней зоне пламени, другую в средней, а третью – в верхней зоне пламени. Засечем время воспламенения спички, считая раз, два, три …
(Дети проводят опыт.)
Своими наблюдениями поделится …
(Ответы детей.)
Какой вывод о температуре в разных зонах пламени можно сделать?
(Ответы детей. Данные вносятся в таблицу.)
Числовые температурные данные дает учитель.
Цвет пламени по зонам | Температура | Состав зоны пламени |
||
газообразный парафин |
||||
красно-оранжевый | частицы углерода (сажа) |
|||
углекислый газ |
Чтобы приоткрыть завесу другой тайны, нам нужно подумать, одинаков ли состав разных зон пламени?
Проведем опыт.
1 зона - вносим край разогретой стеклянной трубочки в нижнюю зону пламени. Что наблюдаем?
(Из трубочки идет белый дым.)
Белый дым – парафин. Только в нижней зоне пламени он находится не в твердом виде, а в каком? (…газообразном)
Данные заносим в таблицу.
2 зона. На несколько секунд вносим фарфоровую чашечку в яркую зону пламени. Что наблюдаем?
Дно чашечки покрывается копотью (сажей).
Это очень мелкие частицы углерода. Почему он на нашей чашечке черный, а в пламени – имеет яркую окраску?
(Ответы детей: в пламени частицы раскалены.)
Горение свечи – это взаимодействие парафина (вещества, из которого изготовлена свеча) с кислородом. Какие вещества при этом образуются, мы сможем узнать, если исследуем 3 - светлую зону пламени.
(Проводится опыт по обнаружению воды и углекислого газа в верхней зоне пламени.)
Капельки воды на стакане и потухшая лучина подсказывают нам, что продуктами горения парафина свечи являются углекислый газ и вода.
Составим схему горения парафиновой свечи. (Знак = разделяет вещества, вступающие в реакцию и вещества, образовавшиеся в ходе превращений. О значении знака + постарайтесь догадаться самостоятельно.)
Парафин + кислород = вода + углекислый газ
А сейчас мы проверим, что произойдет с пламенем, если накрыть горящую свечу стаканом.
(Дети накрывают горящую свечу стаканом.)
Что наблюдаем?
Почему горение прекратилось?
(Ответы детей: нет поступления кислорода.)
Демонстрационный опыт : Сравним, есть ли различия в строении пламени свечи и спиртовки.
Составим схему горения спирта
Спирт + кислород = вода + углекислый газ
Учитывая результаты исследований, выполните задания.
Задания.
а) Для обогрева жилых помещений запрещается использовать открытый огонь газовых плит. Почему?
б) Предложите способ тушения загоревшейся на человеке одежды.
Обоснуйте свое предложение.
в) Как нужно отрегулировать высоту пламени газовой плиты на кухне для его рационального использования. Обоснуйте свое предложение.
г) Почему в школьной лаборатории для подогрева реактивов в лабораторной посуде используют спиртовки, а не парафиновые свечи? Обоснуйте свой выбор.
У нашего урока есть девиз. Вспомним его.
«Познание начинается с удивления»
У каждого из вас есть пламя трех цветов: желтого, оранжевого и голубого. Какое пламя вы выберете к нашему уроку? Почему?
Урок хотелось бы закончить словами М. Фарадея:
«…я только могу выразить вам мое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, т. е. могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно выполняя свой долг перед человечеством».
Урок-исследование «Горение. Строение пламени»
Цели:
Через систему познавательных задач формирование знания о строении и составе пламени; формирование умения выдвигать гипотезу, проверять ее, устанавливать закономерности, искать новые факты, которые подтвердили бы правильность выдвинутой гипотезы и установленной за5кономерности; используя проблемный подход к обучению, направлять поисковую деятельность учащихся на решение системы взаимосвязанных внутри - и меж предметных учебных проблем;
Развивать познавательную активность, умение наблюдать окружающий мир, задумываться над его внутренней сутью.
Воспитывать аккуратность, самостоятельность
Реактивы и оборудование: углекислый газ и кислород (в колбах), скипидар, фарфоровая чашка,
Наборы: свеча, лучина, спички, спиртовка, тигельные щипцы, стеклянная трубка, предметное стекло, железная решетка, стеклянная воронка, химический стакан
Ход урока.
Этап 1. Актуализация знаний.
Цель данного этапа урока - создание эмоционального настроя учащихся, формирование интереса к уроку, постановка учебной задачи.
Звучит тихая музыка, под которую учитель зачитывает отрывок из поэмы Эсхила "Прикованный Прометей":
Слайд 1
"...Огонь
Я смертным дал и вот за что наказан,
Похитил я божественную искру,
Сокрыл в стволе сухого тростника,
И людям стал огонь любезным братом,
Помощником, учителем во всем…"
Сегодня я предлагаю вам исследовать "божественную искру", огонь, который, по преданиям, в далекой древности принес людям Прометей, узнать при этом много нового и интересного о, казалось бы, самых привычных явлениях
Слайд 2
Для чего это нужно?
Необходимость – Для осуществления многих процессов предметы, вещества нагревают в пламени горючих материалов. При горении расходуется топливо. Если процесс горения выйдет из-под контроля, может произойти пожар. Пожар – горение, которое человек стремится прекратить. Значит, знание строения пламени поможет разумно расходовать топливо и бороться с пожарами.
Личный интерес – Я использую горение при приготовлении и разогревании еды. Нужно знать, как правильно использовать огонь для нагревания, как бороться с пожаром.
А теперь посмотрите на демонстрационный стол, Перед вами две колбы, совершенно одинаковые на вид. В одной из них - кислород, в другой – углекислый газ. Как их распознать? В конце нашего занятия вы сможете ответить на этот вопрос, и даже экспериментально распознать эти вещества. Какое отношение имеют эти два газа к теме нашего урока? Оказывается, самое прямое. Чтобы убедиться в этом, я предлагаю вам исследовать строение и состав пламени.
Этап 2. Исследование. Поисковая деятельность учащихся.
Исследование строения пламени.
(Учитель зажигает свечу).
Перед вами пример экзотермической реакции – процесс горения свечи.
Какие реакции называют экзотермическими?
Так что же такое – пламя? Не правда ли, вопрос немного странный, как и вопрос «Что такое жизнь?» И все же мы попытаемся ответить на этот вопрос.
Наблюдение за горящей свечой – дело увлекательное, занимательное, интересное. Но любая практическая работа предусматривает соблюдения правил по технике безопасности. Какие правила по технике безопасности мы будем соблюдать сегодня на уроке?
Слайд 3
Техника безопасности
Инструкция №1
Не пробуйте вещества на вкус.
В случае ожога, пореза обращайтесь к учителю или лаборанту.
Не приступайте к выполнению опыта, не зная, что и как нужно делать.
Не загромождайте свое рабочее место предметами, которые не потребуются для выполнения опыта. Работайте спокойно, без суетливости, не мешая соседям.
Обращайтесь бережно с посудой, веществами и лабораторными принадлежностями.
Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.
Слайд 4
Инструкция №2
Стекло – хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе и незначительную прочность при изгибе. Категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины и отбитые края.
Предметное стекло вначале прогревают полностью, а затем вносят в зону тёмного конуса горящей свечи.
Инструкция№3
Первая помощь при ожогах:
Ожог первой степени обрабатывают этиловым спиртом, затем, для снятия болевых ощущений, глицерином и накладывают сухую стерильную повязку. Во всех остальных случаях накладывают стерильную повязку после охлаждения места ожога и обращаются в медпункт.
Первая помощь при порезах:
а) в первую очередь, необходимо остановить кровотечение (давящая повязка, пережатие сосуда);
б) если рана загрязнена, грязь удаляют только вокруг неё, но ни в коем случае – из глубинных слоёв раны. Кожу вокруг раны обеззараживают йодной настойкой или раствором бриллиантовой зелени;
в) после обработки рану закрывают стерильной салфеткой так, чтобы перекрыть края раны, и плотно прибинтовывают обычным бинтом;
г) после получения первой помощи обратиться в медпункт.
Зажгите свечу. (Свечи бывают разные, мы с вами будем пользоваться парафиновой свечой)
Что вы наблюдаете?
(При горении видим свет, внизу под пламенем свечи плавится парафин, образуя круглую лужицу)
О каком явлении – физическом или химическом, это свидетельствует?
(Это свидетельствует о физическом явлении (плавление, световое явление))
Осторожно поднесите руку к свече. Что вы ощущаете при горении? (Тепло)
О каком явлении - физическом или химическом, это свидетельствует?
(Выделение тепла – признак химической реакции)
Слайд 6
Значит, уже сейчас мы можем сказать, что горение – это и физический, и химический процесс.
А теперь внимательно посмотрите на пламя свечи. Какие вы можете различить цвета пламени?
Слайд 7
(При горении свечи можно различить три цвета – это голубой цвет, красно-оранжевый и бледно-желтый цвета). Каждому цвету соответствует определенная температура. Давайте попробуем определить, какая часть пламени самая горячая. Внесите спички поочередно в каждую из трех частей пламени. Спичка загорается быстрее в той зоне, температура которой выше. Что у нас получилось?
Слайд 8
(Самая высокая температура – в верхней части пламени, самая низкая – в нижней части)
То, что во внешней части пламени температура самая высокая, можно убедиться с помощью ещё одного опыта. Внесем на короткое время лучинку в нижнюю часть пламени. Лучинка обуглится лишь в местах, которые оказались во внешнем конусе. Значит, в нем температура пламени наивысшая.
Слайд 9
Действительно, нижней части пламени соответствует температура 700°С, средней части красно-оранжевого цвета - 1100°С, а верхней части бледно-желтого цвета - 1400°С.Теперь вам известно, в какой части пламени следует нагревать пробирки при выполнении практических и лабораторных работ.
Какую форму имеет пламя свечи?
Пламя свечи имеет своеобразную конусовидную форму, которую ей придают поднимающиеся вверх теплые потоки воздуха. Физики это явление называют конвекцией. Осторожно задуйте свечи, зарисуйте строение пламени, подпишите температуру каждой части пламени.
Исследование состава пламени.
А сейчас исследуем, из чего состоит пламя, одинаков ли состав каждой зоны пламени.
Итак, мы с вами убедились, что в первоначальный момент времени после зажигания свечи парафин плавится, Но через некоторое время парафин загорается. Для подвода расплавленного парафина в зону горения служит фитиль. Сам фитиль не горит, обгорает лишь загнутый конец его.
Слайд 10
Какие реакции называют реакциями горения? (Реакции горения – реакции вещества с кислородом, протекающие с выделением теплоты и света)
Запишем схему реакции горения парафина. Парафин – смесь сложных веществ, состоящих из углерода и водорода.
СхНу + О2 → СО2 + Н2 О
Исследуем состав каждой части пламени. Зажгите свечи.
исследование внутренней части пламени
Слайд 11
Для этого с помощью тигельных щипцов внесем один конец стеклянной трубки во внутреннюю часть пламени, а к другому поднесем горящую лучину. Сначала из трубки выходит белое газообразное вещество, при поднесении горящей лучины оно загорается.
Предположите, какое это вещество? (Газообразный парафин)
Можно сделать вывод: внутренняя часть пламени представляет собой газообразный парафин (запись).
исследование средней части пламени
Слайд 12
Для исследования средней части пламени на несколько секунд внесем фарфоровую чашку (или предметное стекло) во внешнюю часть пламени (белое дно чашки останется неизменным), и на секунду – в среднюю часть пламени. Дно чашки покрывается копотью (сажей). Сажа – это углерод. Значит, в светящемся конусе содержится свободный углерод (уголь) в виде мелких частичек сажи. Откуда же берется уголь в средней части пламени? Вследствие высокой температуры в средней части пламени происходит разложение паров парафина. При этом образуются мельчайшие частички угля, которые раскаляются от высокой температуры.
Почему средняя часть пламени ярко светится? (Потому что частицы углерода сильно раскалены)
Вывод: средняя часть пламени состоит из раскаленных частиц угля.
исследование внешней части пламени
Слайд 13
Анализируя схему реакции горения парафина, можно предположить, что во внешней третьей зоне пламени образуются углекислый газ и вода. Чтобы убедиться в этом, проведем эксперимент. Устанавливаем свечу на железную решетку, зажигаем ее и накрываем воронкой. Через некоторое время воронка запотевает в результате образования воды. Горящая лучина, поднесенная к верхнему отверстию воронки, гаснет, т.к. через него выходит другой продукт реакции – углекислый газ, а он не поддерживает горение.
Вывод: во внешней части пламени находятся вода и углекислый газ.
А сейчас зажгите спиртовки. Посмотрите внимательно на пламя спиртовки.
Что общего в строении пламени свечи и спиртовки? В чем различия? Почему средняя часть пламени спиртовки не видна? (Содержание углерода в спирте меньше, чем в парафине)
(После этого демонстрируется горение скипидара. Учащиеся объясняют причину чадящего пламени скипидара – высокое содержание углерода, который не успевает полностью сгореть)
Итак, мы с вами ознакомились со строением и составом пламени, и сможем ответить на вопрос, что же такое пламя. (Пламя – поднимающийся над горящим предметом огонь; светящийся газ, выделяемый при горении некоторыми веществами). Кроме этого, мы вспомнили, что такое горение.
Условия возникновения и прекращения горения
Огонь – благо или зло?
Огонь – это огромное благо для человека, но может стать и злом; неконтролируемый огонь приводит к пожарам. Чтобы не случилось такого страшного явления, мы должны знать меры по предупреждению пожаров. А чтобы знать, как прекратить горение, мы должны знать условия возникновения горения.
Слайд 14
Зажгите свечу, Вы только что выполнили первое условие начала горения. Какое?
нагревание горючего вещества до температуры воспламенения.
А сейчас прекратите доступ кислорода к свече: для этого накройте ее перевернутым стаканом. Что произошло? Объясните, почему? (Свеча постепенно гаснет, потому что нет доступа кислорода). Второе условие начала горения:
2) доступ кислорода.
В наличии этих условий можно убедиться в ходе следующего опыта. Учитель демонстрирует условия горения с помощью прибора Фарадея (рис.5). Две широкие стеклянные трубки соединены вырезанным в доске желобом, скрытым от глаз учащихся. В одну из вертикальных трубок учитель ставит зажженную свечу - она продолжает гореть, так как в результате конвекции продукты горения уносятся вверх по трубке, а свежие порции воздуха поступают через соседнюю трубку. Что будет со свечой, если закрыть рукой отверстие соседней трубки, через которую поступает кислород? Учитель делает это, в результате свеча гаснет.
Таким образом, для горения свечи необходим кислород, образуются же при этом вода, углекислый газ и выделяется теплота.
Исходя из условий начала горения, вы можете предположить, как прекратить горение:
1) понижение температуры;
2) прекратить доступ кислорода
Слайд 15
Как этого достичь? Применение воды (охлаждает, а ее пары затрудняют доступ кислорода), использование песка, углекислого газа (в огнетушителях); если площадь возгорания небольшая, накрыть очаг воспламенения плотной тканью.
Бывает, что при возгораниях в помещении люди совершают большую ошибку: чтобы избавиться от дыма, открывают окна. Этого делать ни в коем случае нельзя. Почему? (Обеспечивается приток кислорода, следовательно, усиливается горение).
Как выбираться из задымленного помещения, охваченного огнем?
А теперь вернемся к началу нашего урока. Итак, определите, в какой колбе кислород, а в какой – углекислый газ. Как вы это сделаете? (Горящей лучиной)
Этап 3. Выходной тест «Горение свечи»
Предлагаю решить тест, оценить полученные знания. Выберите правильные варианты ответов.
Слайд 16
Для горения свечи необходимы условия:
А. Наличие кислорода
Б. Наличие углекислого газа
В. Нагревание до температуры воспламенения
Г. Постоянное нагревание
2. Роль кислорода в процессе горения:
Б. Поддерживает горение
В. Присутствует, но не участвует в реакции
Г. Нагревает вещества
3. Чтобы увеличить пламя свечи, нужно:
А. Смочить фитиль свечи спиртом
Б. Нагреть свечу
В. Увеличить подачу кислорода
Г. Накрыть свечу банкой
4. Средняя часть пламени самая яркая, потому что:
А. Светятся пары парафина
Б. Светятся частички раскаленной сажи
В. Светится кислород
Г. Светится углекислый газ
Слайд 17
Самопроверка: Ответы: 1. А, В 2. Б 3. В 4. Б
Этап 5. Рефлексия
Надеюсь, что в ходе нашего урока вы узнали много нового и важного, что может пригодиться в жизни.
В ходе урока вы пытались овладеть самым главным в процессе познания – умением находить истину с помощью доказательств, т.е. проводить исследование. Многие ученые прошлых веков опирались в своих научных изысканиях лишь на интуицию и в результате нередко приходили к ошибочным заключениям.
Слайд 18
Сейчас я предложу вам небольшой тест. Поставьте плюсики за утверждения.
Рефлексивный тест:
Я узнал(а) много нового.
Мне это пригодится в жизни.
На уроке было над чем подумать.
На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы.
На уроке я поработал(а) добросовестно.
Подсчитайте количество плюсиков. Такую же оценку вы поставили мне за урок.
И закончить урок хочется словами М.Фарадея, исследовавшего явления, связанные с горением свечи: «“…Я могу только выразить вам свое пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, т.е. могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно выполняя свой долг перед человечеством”.
Использованные ресурсы:
Форма проведения урока: исследование с элементами межпредметной интеграции.
Нельзя кого-либо изменить, передавая ему готовый опыт.
Можно лишь создать атмосферу, способствующую развитию человека.
К.Роджерс
Цель урока: посмотреть на пламя свечи и на саму свечу глазами исследователя.
Задачи урока:
Начать формирование важнейшего метода познания химических явлений – наблюдения и умения описывать его;
Показать в ходе практической работы существенные отличия физических и химических реакций;
Актуализировать опорные знания о процессе горения с учетом материала, усвоенного на уроках других учебных дисциплин;
Проиллюстрировать зависимость реакции горения свечи от условий проведения реакции;
Начать формирование простейших приемов проведения качественных реакций по обнаружению продуктов горения свечи;
Развивать познавательную активность, наблюдательность, расширять кругозор в области естественнонаучного и художественно- эстетического познания действительности.
Этапы урока:
I Организационный момент. Вступительное слово учителя.
Свеча? - традиционное приспособление для освещения, представляющее собой чаще всего цилиндр из твердого горючего материала (воск, стеарин, парафин) служащий своего рода резервуаром твёрдого топлива, подводимого в расплавленном виде к пламени фитилём. Предки свечи - светильники; чаши, наполненные растительным маслом или легкоплавким жиром, с фитилем или просто щепочкой для подъёма горючего в зону горения. Некоторые народы использовали в качестве примитивных светильников фитили, вставленные в необработанный жир (даже тушку) животных, птиц или рыб. Первые восковые свечи появились в Средневековье. Свечи долгое время были очень дороги. Чтобы осветить большое помещение, требовались сотни свечей, они чадили, черня потолки и стены. Свечи прошли огромный путь с момента их создания. Люди изменили их предназначение и сегодня у человека есть другие источники света в домах. Но, тем не менее, сегодня свечи символизируют праздник, помогают создать романтическую обстановку в доме, успокаивают человека, и являются неотъемлемой частью декора наших жилищ, принося с собой в дом комфорт и уют. Свечку можно изготовить из свиного или говяжьего жира, масел, пчелиного воска, китового жира, парафина, который получают из нефти. Сегодня легче всего встретить свечи, изготовленные из парафина. С ними мы сегодня и будем проводить опыты.
II Актуализация знаний учащихся.
Инструктаж. Правила по технике безопасности
Беседа:
Зажгите свечу. Вы увидите, как начинает таять парафин около фитиля, образуя круглую лужицу. Какой процесс здесь имеет место? Что происходит, когда горит свеча? Ведь парафин просто плавится. Но откуда тогда тепло и свет?
Что происходит, когда горит электрическая лампочка?
Ответы учеников.
Учитель:
Когда парафин просто плавится, нет ни тепла, ни света. Большая часть парафина сгорает, превращаясь в углекислый газ и водяной пар. Из-за этого и появляется тепло и свет. А от тепла часть парафина плавится, ведь он боится горячего. Когда свеча сгорит, парафина останется меньше, чем было вначале. Но когда горит электрическая лампочка, тоже выделяется тепло и свет, а лампочка не становится меньше? Горение лампочки – это не химическое, а физическое явление. Она горит не сама по себе, а превращает в свет и тепло энергию электричества. Как только электричество отключаешь, лампочка гаснет. А свечу стоит лишь зажечь, дальше она горит сама.
А теперь наша задача посмотреть на пламя свечи и на саму свечу глазами исследователя.
III Изучение нового материала.
Опыт “Строение свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1. Рассмотрели парафиновую и восковую
свечу. 2. Отделили фитиль. |
Свеча состоит из стержня и фитиля из туго скрученных ниток в центре столбика. | Основу свечи составляет воск или
парафин. Фитиль - это своеобразный капилляр, по
которому расплав свечной массы попадает в зону
горения. Фитили сплетают из хлопчатобумажных нитей. Восковые свечи должны иметь рыхло сплетенный фитиль из толстых волокон, для всех остальных свечей фитили делают из туго сплетенных нитей. Это связано с вязкостью свечной массы в расплавленном состоянии: для вязкого воска нужны широкие капилляры, а легкоподвижные парафин, стеарин и жиры требуют более тонких капилляров, иначе из-за избытка горючего материала свеча станет сильно коптить. |
Опыт “Изучение физических и химических процессов, происходящих при горении свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.Зажгли свечу. | 1.Горение свечи. Если поднести ладони к пламени чувствуется тепло. | 1.Свеча - источник тепла, т.к. процесс сгорания газообразного парафина является экзотермическим. |
| 2.Изучили последовательность процесса горения свечи. Наблюдали фазовые превращения, которые происходят со свечой. | 2. Парафин начинает таять около фитиля и из твердого состояния переходит в жидкое состояние, образуя круглую лужицу. | 2. При горении свечи наблюдаются фазовые превращения парафина (физические явления), осмотическое явление, химические превращения. |
| 3. Вели наблюдение за хлопчатобумажным фитилем, выяснили его роль при горении свечи. | 3. Свеча не горит вдоль всего фитиля. Жидкий парафин смачивает фитиль, обеспечивая его горение. Сам парафин не горит. Хлопчатобумажный фитиль перестает гореть на том уровне, где появляется жидкий парафин. | 3. Роль жидкого парафина – не дать фитилю сгореть быстро, способствовать его долгому горению. Жидкий парафин возле огня испаряется, освобождая углерод, пар которого поддерживает горение. При достаточном количестве воздуха возле пламени оно горит ясно. Растопленный парафин гасит пламя, поэтому свеча не горит вдоль всего фитиля. |
Опыт “Изучение строения пламени свечи. Обнаружение продуктов горения в пламени. Наблюдение за неоднородностью пламени”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.Зажгли свечу, поставленную в подсвечник. Дали ей хорошо разгореться. | Пламя свечи имеет продолговатую форму.
В разных частях пламени наблюдается разный цвет. В спокойном пламени свечи выделяются 3 зоны. Пламя имеет несколько вытянутый вид; вверху оно ярче, чем внизу, где среднюю его часть занимает фитиль, и некоторые части пламени вследствие неполного сгорания не так ярки, как вверху. |
Явление конвенции, теплового
расширения, закона Архимеда для газов, а также
закон всемирного тяготения с силами тяжести
заставляют приобрести характерную конусовидную
форму пламени. Восходящий ток воздуха придает пламени продолговатую форму: т.к. пламя, которое мы видим, вытягивается под воздействием этого тока воздуха на значительную высоту. |
| 2. Взяли тоненькую длинную щепку, которую держим горизонтально и медленно проводим ее сквозь самую широкую часть пламени, не позволяя ей загореться и сильно задымиться. | На щепке остается след, оставленный пламенем. Над его внешними краями копоти больше, над серединой больше. | Часть пламени, которая непосредственно
прилегает к фитилю, состоит из тяжелого пара
парафина – кажется, что она сине – фиолетового
цвета. Это самая холодная часть пламени. Вторую, самую светлую часть, создают раскаленные пары парафина и частички угля. Это самая горячая зона. Третий, внешний слой содержит больше всего кислорода и светится слабо. Температура его достаточно высока, но несколько ниже температуры светлой части. Он как бы охлаждается окружающим воздухом. |
| 3. Взяли кусок белого плотного картона, держим его горизонтально в руке, быстро опускаем его сверху на пламя горящей свечи. | На верхней стороне картона появляется опалина от пламени. | На картоне образовалась кольцевидная опалина, т.к. центральная часть пламени является недостаточно горячей, чтобы обуглить картон. Пламя имеет разные температурные участки. |
| 4. В пламя свечи внесли стеклянную палочку. | Пламя свечи имеет желтовато оранжевый
цвет и светится. На поверхности стеклянной палочки образуется копоть. |
Светящийся характер пламени обусловлен
степенью расходования кислорода и полнотой
сгорания парафина, конденсацией углерода и
свечением его раскалившихся частиц. Копоть свидетельствует о неполном сгорании парафина и о выделении свободного углерода. |
| 5. Сухую пробирку закрепили в держателе, перевернули вверх дном и держали над пламенем спиртовки. | Стенки пробирки запотели. На стенках пробирки образуются капельки воды. | Вода – продукт сгорания свечи. |
Опыт “Изучение зависимости высоты пламени свечи от длины фитиля”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.Зажгли свечу. | Фитиль свечи загорается, пламя свечи – высокое. | Жидкий парафин смачивает фитиль, обеспечивая его горение. Сам парафин не горит. Роль жидкого парафина – не дать фитилю сгореть быстро, способствовать его долгому горению. Жидкий парафин возле огня испаряется, освобождая углерод, пар которого поддерживает горение. При достаточном количестве воздуха возле пламени оно горит ясно. |
| 2. Подрезали часть подгоревшего фитиля | Размеры пламени изменились, оно уменьшилось в размерах. Пламя опускается вниз по фитилю до расплавленного парафина и меркнет. В верхней части оно горит дольше. Часть парафина, более близкая к фитилю, от тепла плавится. | Капли жидкого парафина притягиваются друг к другу слабее, чем к фитилю, и легко втягиваются в мельчайшие щели между нитками. Такое свойство вещества называется капиллярностью. |
Опыт “Доказательство горения свечи в кислороде воздуха”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1. Посреди тарелки поставили горящую
свечку (тоненькую, небольшую, прикрепленную при
помощи пластилина) В тарелку долили подкрашенную воду (чтобы скрыло дно), свечу накрыли граненым стаканом. |
Вода начинает забираться под стакан Свечка постепенно гаснет. |
Свеча горит, пока в стакане есть
кислород. По мере расходования кислорода, свеча
гаснет. За счет вакуума, который там образовался,
вода поднимается вверх. Горение – это сложный физико-химический процесс взаимодействия компонентов горючего вещества с кислородом, протекающий с достаточно большой скоростью, с выделением тепла и света. |
Опыт “Влияние воздуха на горение свечи. Наблюдение за пламенем горящей свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| Поднесли зажженную свечу к приоткрытой двери. 1. Поставили свечку на пол. 2. Осторожно встали на табуретку возле приоткрытой двери, держим зажженную свечу в верхней части двери. | 1.Пламя отклоняется в сторону комнаты. 2. Пламя отклоняется в сторону коридора. |
Теплый воздух наверху вытекает из комнаты, тогда как внизу холодный поток направлен внутрь нее. |
| 3.Опрокинули свечку так, чтобы горючее стекало на фитиль. | Свечка погаснет | Пламя не успело нагреть горючее настолько, чтобы оно могло гореть, как это происходит наверху, где горючее поступает в фитиль в небольшом количестве и подвергается полному воздействию пламени. |
Опыт “Изучение дыма погасшей свечи”
Опыт “Качественная реакция по обнаружению продуктов горения свечи”
| ЧТО ДЕЛАЛИ? | ЧТО НАБЛЮДАЛИ? | ВЫВОДЫ |
| 1.В стакан налили известковую воду. Огарок свечи насадили на проволоку, чтобы его удобнее было опускать в стакан. |
Известковую воду можно приготовить следующим образом: надо взять немного негашеной извести, разболтать ее в воде и процедить сквозь промокательную бумагу. Если раствор получится мутный, необходимо процедить его еще раз, чтобы он был совсем прозрачный. | |
| 2. Зажгли огарок свечи и опустили его
осторожно на дно пустого стакана. Вытащили огарок, зажгли его и снова опустили в банку. |
Огарок некоторое время горит, а затем
гаснет. Огарок сразу же гаснет |
В стакане находится газ без цвета и запаха, который не поддерживает горения и мешает свече гореть. Это - углекислый газ - СО 2. . |
| 3. Добавили в стакан известковой воды. | Вода в стакане становится мутной. | При горении свечи образуется углекислый газ. Углекислый газ делает известковую воду мутной. |
IV Закрепление изученного материала.
Фронтальный опрос:
Перечислите последовательность процессов горения свечи.
Какие фазовые превращения наблюдаются при горении свечи?
Что является горючим материалом свечи?
Для чего нужен хлопчатобумажный фитиль?
Какое явление позволяет поднимать жидкий парафин на некоторую высоту?
Где самая горячая часть пламени?
Почему происходит уменьшение длины свечи?
Почему пламя свечи не гаснет, хотя при горении образуются вещества, не поддерживающие горения?
Почему свеча гаснет, когда мы на нее дуем?
Какие условия необходимы для более длительного и качественного горения свечи?
Как можно погасить свечу? На каких свойствах основаны эти способы?
Что является качественной реакцией на углекислый газ?
Учитель:
Рассмотрение строения и горения свечи убедительно иллюстрирует сложность окружающих нас самых тривиальных бытовых предметов, свидетельствует о том, насколько неразрывны такие науки как химия и физика Свеча – настолько интересный объект изучения, что считать тему исчерпанной никак нельзя.
В заключение нашего урока хочу вам пожелать, чтобы вы, как и свеча, излучали свет и тепло для окружающих, и чтобы вы были красивыми, яркими, нужными, как пламя свечи, о котором мы с вами сегодня говорили.
V Домашнее задание.
1. Задание для желающих осуществить дома исследовательскую работу:
Возьмите для опыта любую вещь, где есть застежка – молния. Несколько раз откройте и закройте застежку молнии. Запомните свои наблюдения. Натрите парафиновой свечкой застежку молнии, например, на спортивной кофте. (Не забудьте спросить разрешения у мамы, когда будете брать кофту для опыта). Изменилось ли движение застежки молнии?
Ответьте на вопрос: “Зачем иногда натирают застежки молнии свечкой?”
(Вещества, из которых делают столбик свечки (стеарин, парафин), являются хорошей смазкой, которая уменьшает трение между звеньями застежки.)
2. Задание для желающих осуществить дома исследовательскую работу.
Возьмите 3 свечи разные по составу, сделанные из парафина, воска, стеарина. Свечи можно купить в магазине, а можно сделать самим. (Попросите маму или папу наблюдать с вами за прохождением опыта). Дождитесь сумерек, установите свечки недалеко друг от друга и подожгите их. Заполните таблицу, по мере наблюдения за горящими свечами.
Использованная литература.
1. Фарадей М.., История свечи, М., Наука, 1980.
Огонь сам по себе является символом жизни, значение его трудно переоценить, так как он с давних времен помогает человеку согреться, видеть в темноте, готовить вкусные блюда, а также защищаться.
История пламени
Огонь сопровождал человека еще с первобытного строя. В пещере горел огонь, утепляя и освещая ее, а отправляясь за добычей, охотники брали с собой горящие головни. На смену им пришли просмоленные факелы - палки. С помощью них освещались темные и холодные замки феодалов, а громадные камины отапливали залы. В античные времена греки использовали масляные лампы - глиняные чайнички с маслом. В 10-11 веках стали создавать восковые и сальные свечи.
В русской избе до многие столетия горела лучина, а когда в середине 19 века из нефти начали добывать керосин, в обиход вошли керосиновые лампы, позже - газовые горелки. Ученые и сейчас занимаются изучением строения пламени, открывая новые его возможности.
Цвет и интенсивность огня
Для получения пламени необходим кислород. Чем больше кислорода, тем лучше процесс горения. Если раздувать жар, то в него попадает свежий воздух, а значит - кислород, и когда тлеющие кусочки дерева или угольки разгораются, возникает пламя.
Пламя бывает разных цветов. Дровяное пламя костра танцует желтым, оранжевым, белым и голубыми цветами. Цвет пламени зависит от двух факторов: от температуры горения и от сжигаемого материала. Для того чтобы увидеть зависимость цвета от температуры, достаточно проследить за накалом электрической плиты. Сразу после включения спирали нагреваются и начинают светиться тусклым красным цветом.
Чем больше они накаляются, тем ярче становятся. И когда спирали достигают наивысшей температуры, они становятся яркого оранжевого цвета. Если бы можно было накалить их еще больше, они бы изменили свой цвет к желтому, белому, и, в конце концов, к голубому. Голубой цвет обозначал бы наивысшую степень нагрева. Подобное происходит и с пламенем.
От чего зависит строение пламени?
Оно мерцает разными цветами, в то время, когда фитиль сгорает, проходя сквозь тающий воск. Огонь требует доступ кислорода. Когда свеча горит, в середину пламени, возле дна, много кислорода не попадает. Поэтому оно выглядит более темным. Но вершина и бока получают много воздуха, поэтому там пламя очень яркое. Оно нагревается более чем 1370 градусов по Цельсию, это делает пламя свечи в основном желтого цвета.
А в камине или в костре на пикнике можно увидеть даже больше цветов. Дровяной огонь горит при температуре ниже, чем свеча. Поэтому он выглядит больше оранжевым, чем желтым. Некоторые частицы углерода в огне очень горячие и придают ему желтизны. Минералы и металлы, такие как кальций, натрий, медь, нагреты до высоких температур, придают огню разнообразные цвета.
Цвет пламени
Химия в строении пламени играет немалую роль, ведь его различные оттенки происходят от разных химических элементов, которые находятся в горящем топливе. Например, в огне может присутствовать натрий, который входит в состав соли. Когда натрий горит, он излучает яркий желтый свет. Еще в огне может быть кальций - минерал. Например, кальция очень много в молоке. Когда кальций нагревается, он излучает темно-красный свет. А если в огне присутствует такой минерал, как фосфор, он даст зеленоватый цвет. Все эти элементы могут быть как в самом дереве, так и других материалах, попавших в огонь. В конце концов, смешивание всех этих разных цветов в пламени может образовать белый цвет - совсем как радуга цветов, собранных вместе, образует солнечный свет.
Откуда берется огонь?
Схема строения пламени представляет собой газы в горящем состоянии, в которых находятся составные плазмы или твердые дисперсные вещества. В них происходят физические и химические превращения, которым сопутствует свечение, выделение тепла и нагрев.
Языки пламени образовывают процессы, сопровождаемые горением вещества. Если сравнивать с воздухом, газ имеет меньшую плотность, но под действием высокой температуры он поднимается вверх. Так и получаются долгие или короткие языки пламени. Чаще всего имеет место мягкое перетекание одной формы в другую. Чтобы увидеть такое явление, можно включить горелку обычной газовой плиты.
Огонь, воспламенившийся при этом, не будет равномерным. Зрительно пламя можно разделить на три главные зоны. Простое изучение строения пламени свидетельствует о том, что различные вещества горят с формированием разного типа факела.
При воспламенении газовоздушной смеси сначала формируется короткое пламя, с голубым и фиолетовым оттенком. В нем можно рассмотреть зелено-голубое ядро в форме треугольника.
Зоны пламени
Рассматривая, какое строение имеет пламя, выделяют три зоны: во-первых, предварительную, где начинается нагрев смеси, выходящей из отверстия горелки. После нее идет зона, где совершается процесс горения. Эта область захватывает верх конуса. Когда не хватает притока воздуха, сгорание газа идет частично. При этом образовываются оксид углерода и остатки водорода. Их горение происходит в третьей зоне, где присутствует хороший доступ кислорода.
Для примера представим строение пламени свечи.
Схема горения включает:
- первую - темную зону;
- вторую - зону свечения;
- третью - прозрачную зону.
Нитка свечи не поддается горению, а только совершается обугливание фитиля.
Строение пламени свечи представляет собой раскаленный поток газа, поднимающийся вверх. Процесс начинается с нагревания, пока не происходит испарение парафина. Зону, прилежащую к нити, именуют первой областью. Она имеет незначительное свечение голубого оттенка из-за избытка количества горючего материала, но малого поступления кислорода. Тут происходит процесс частичного сгорания веществ с образованием чадного газа, который затем окисляется.
Первую зону охватывает светящаяся оболочка. В ней находится достаточный объем кислорода, который способствует окислительной реакции. Именно здесь при интенсивном накаливании частичек оставшегося топлива и угольных частичек наблюдается эффект свечения.
Вторая зона охвачена чуть заметной оболочкой с высокой температурой. В нее проникает много кислорода, что содействует полному сгоранию топливных частичек.
Пламя спиртовки
Для различных химических опытов применяют мелкие резервуары со спиртом. Их именуют спиртовками. Строение пламени подобно свечному, но все же имеет свои особенности. Фитиль просачивается спиртом, чему содействует капиллярное давление. При достижении вершины фитиля происходит испарение спирта. В виде пара он воспламеняется и горит при температуре не больше 900 °C.
Строение пламени спиртовки имеет обычную форму, оно почти бесцветное, со слегка голубоватым оттенком. Его зоны более размытые, чем у свечи. В спиртовой горелке, основа пламени находится над калильной сеткой горелки. Углубление пламени ведет к снижению объема темного конуса, а из отверстия выходит светящаяся зона.
Химические процессы в пламени
Процесс окисления проходит в неприметной зоне, которая расположена вверху и имеет наивысшую температуру. В ней частички продукта горения поддаются окончательному сгоранию. А излишек кислорода и нехватка топлива ведут к сильному процессу окисления. Этой способностью можно пользоваться при быстром нагревании веществ над горелкой. Для этого вещество окунают в верхушку пламени, где горение совершается значительно быстрее.
Восстановительные реакции происходят в центральной и нижней части пламени. Тут находится достаточный запас горючего и небольшой доступ кислорода, необходимый для процесса горения. При добавлении в эти зоны кислородсодержащих веществ происходит отщепление кислорода.
Как восстановительное пламя рассматривают процесс распада железа двухвалентного сульфата. При проникновении FeSO 4 в середину факела, происходит сначала его нагрев, а потом распад на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В этой реакции происходит восстановление серы.
Температура огня
Для любой области пламени свечки или горелки свойственны свои показатели температуры, зависящие от доступа кислорода. Температура открытого пламени в зависимости от зоны может меняться от 300 °C до 1600 °C. Примером выступает диффузионное и ламинарное пламя, строение трех его оболочек. Конус пламени в темной области имеет температуру нагрева до 360 °C. Над ним расположена зона свечения. Ее температура нагрева варьируется от 550 до 850 °C, что приводит к расщеплению горючей смеси и процессу ее сгорания.
Наружная область слегка заметна. В ней нагрев пламени достигает 1560 °C, что объясняется свойствами молекул горящего вещества и скоростью поступления окислителей. Здесь процесс горения самый энергичный.
Очищающий огонь
В пламени заключается огромный энергетический потенциал, свечки используются в ритуалах очищения и прощения. А как приятно посидеть возле уютного камина тихими зимними вечерами, собравшись семьей и обсуждая все, что произошло за день.
Огонь, пламя свечи несут громадный заряд позитивной энергии, ведь недаром сидящие у камина ощущают покой, уют и умиротворение в душе.
>> Практическая работа № I. Строение пламени
Практическая работа № I
Строение пламени. Простейшие операции в химическом эксперименте
Перед выполнением практической работы внимательно прочитайте правила техники безопасности в химическом кабинете (с. 22) и строго их соблюдайте.
Будьте осторожны, работая с огнем.
Опыт I
Изучение «строения» пламени
Зажгите свечу. Вы увидите, что пламя неоднородное (рис. 19). В нижней, темной, части пламени температура невысокая. Из-за недостатка воздуха горение здесь почти не происходит. Вещество, из которого изготовлена свеча, сначала плавится, а затем превращается в газообразные горючие вещества.
Рис. 19. Строение пламени
В средней части пламени температура выше.
Здесь часть веществ сгорает, а остальные распадаются с образованием горючих газов и частиц сажи. Твердые частицы раскаляются и светятся. Поэтому эта часть пламени самая яркая.
Докажите наличие частиц сажи, поместив в среднюю часть пламени фарфоровые чашку или шпатель. Что наблюдаете?
Верхняя часть пламени имеет самую высокую температуру. В ней все вещества сгорают полностью; при этом образуются углекислый газ и водяной пар.
Опыт 3
Переливание раствора
Осторожно перелейте часть раствора соли из стакана в пробирку до 1/3-1/4 ее объема. После этого перелейте примерно 2 мл раствора из этой пробирки в другую. Обе пробирки поставьте в штатив.
1 Учитель может заменить поваренную соль кальцинированной содой или окрашенным веществом (например, медным купоросом).
Опыт 4
Нагревание жидкости в пробирке, закрепленной в штативе
Пробирку с 2 мл раствора соли закрепите наклонно в лапке штатива ближе к отверстию. Зажгите спиртовку1. Отрегулируйте высоту положения лапки в штативе так, чтобы нижняя часть пробирки находилась в верхней части пламени. Возьмите спиртовку в руку и равномерно прогрейте всю пробирку. Затем поставьте спиртовку под пробирку и нагрейте раствор в ней до кипения. He допускайте выброса жидкости из пробирки!
Отставьте спиртовку, не гася ее, для следующего опыта.
Опыт 5
Нагревание жидкости в пробирке, закрепленной в пробиркодержателе
Закрепите вторую пробирку с раствором соли в пробиркодержателе. Сначала равномерно нагрейте всю пробирку, а потом - ту ее часть, где находится жидкость. Как только раствор закипит, отставьте спиртовку и погасите ее, накрыв колпачком.
He вынимая пробирку из пробиркодержателя, вылейте горячий раствор в стакан и положите пробирку вместе с пробиркодержателем на специальную подставку для охлаждения. He ставьте горячую пробирку в пластмассовый штатив!
14. Из каких частей состоит пламя? Охарактеризуйте их.
15. В каком случае жидкость в колбе закипит быстрее: когда пламя охватывает всю колбу или когда ее дно находится в верхней части пламени? Ответ обоснуйте.
16. Почему при нагревании пробирки нужно сначала всю ее прогреть?
17. В какую сторону следует направлять отверстие пробирки, в которой нагревают жидкость?
18. Почему нельзя ставить горячую пробирку в пластмассовый штатив?
1 Вместо спиртовки можно использовать сухое горючее.
Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. - К.: ВЦ «Академія», 2008. - 136 с.: іл.
Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендации