Исследование удивительных свойств огня

Разделы: Физика


Выполнила:
Бойкова Ульяна
Ученица 1 класса
МБОУ Школа №145
Куйбышевский район

Научный руководитель:
Жирнова Галина Кузьминична,
учитель начальных классов

Цель практической работы заключается в изучении понятия огня, истории его возникновения и исследовании его удивительных свойств.

Задачи исследования:

1. Изучить понятие огня, его составляющие элементы.

2. Изучить историю возникновения огня.

4. Провести исследование удивительных свойств огня.

  1. Провести опыты с огнем.
  2. Ознакомиться с интересными фактами, связанными с огнем.

Ответы на свои вопросы я искала в книгах, справочниках, интернете, провела опыты (в Самарском политехническом институте), посетила музей (Центр по делам гражданской обороны, пожарной безопасности и чрезвычайной ситуации г. Самара), сделала слайды.

Введение

На уроке окружающего мира, изучая тему камни, я узнала, что древние люди огонь высекали сильным трением камней или сухим деревом друг о друга. Мне стало интересно и я решила расширить круг своих знаний по данной теме.

Огонь издавна был другом человека. Огонь считали живым существом, "приручали" огонь, поселяя его в своих пещерах. Он помогал людям бороться за существование. На огне человек научился готовить пищу. Огонь спасал от холода, помогал в борьбе со страшными хищниками, отпугивал их от пещер и стоянок древнего человека. Огонь дарил жизнь, но он же и отнимал её. Его уважали и боялись, любили и почитали. Свойства огня считали волшебными, происхождение его - божественным. У всех народов Земли - были боги огня. Богов огня все старались задобрить, приносили им жертвы, устраивали в их честь праздники. Проходили годы и века. Постепенно люди узнавали огонь лучше и лучше. Многие его загадки перестали быть загадками. Огонь в глазах людей утратил силу божества. Но и до настоящего времени он продолжает завораживать, удивлять, остается другом и помощником человека.

Давайте вместе окунемся в мир огня, узнаем его удивительные свойства, раскроем его секреты, попробуем провести несколько опытов.

Основная часть

1. Понятие огня

Огонь - это совокупность раскаленных газов и плазмы, которые выделяются в результате нагревания горючего материала, химической реакции или соприкосновения тока с горючим материалом.

Огонь является основной фазой процесса горения и имеет свойство к самораспространению по затронутым им другим горючим материалам. Для возникновения и существования огня требуются три компонента: топливо, которое горит, окислитель, который позволяет протекать этому процессу, и температура. В качестве топлива могут выступать многие вещества. В роли окислителя чаще всего выступает кислород, но могут выступать и другие элементы, — например, хлор или фтор. Любопытно, что вода горит в атмосфере фтора бледно-фиолетовым пламенем, при этом вода является топливом, а в результате горения выделяется кислород. Третий компонент существования огня — температура, которая определяется свойствами окислителей и топлива. Например, кусочек угля в сжиженном кислороде при сверхнизкой температуре не горит, а интенсивно тлеет, но в атмосфере газообразного кислорода, напротив, сгорает быстро, с яркой вспышкой. Таким образом, при отсутствии любого из трёх факторов возникновение огня невозможно.

Химические вещества сгорают, окрашивая огонь отдельными своими атомами или ионами, которые высвобождаются под воздействием высокой температуры:

  • Голубой (углерод)
  • Жёлто-оранжевый (соли натрия)
  • Зелёный (медь, молибден, фосфор, барий, сурьма)
  • Сине-зелёный (бор)
  •  Синий (селен)
  • Красный (литий, кальций)
  • Фиолетовый (калий)

Все вещества относительно огня подразделяются на четыре категории:

  • Горючие вещества — вещества (материалы), способные к взаимодействию с окислителем (кислородом воздуха) в режиме горения. По горючести вещества (материалы) подразделяют на три группы:
  • негорючие вещества и материалы, неспособные к самостоятельному горению на воздухе;
  • трудногорючие вещества и материалы — способные гореть на воздухе при воздействии дополнительной энергии источника зажигания, но неспособные самостоятельно гореть после его удаления;
  • горючие вещества и материалы — способные самостоятельно гореть после воспламенения или самовоспламенения (самовозгорания).

Я провела опыты (ездила в лабораторию Самарского государственного политехнического университета).

Опыт 1. Цвет огня зависит от химических веществ. При использовании йодистого калия цвет огня приобрел фиолетовый цвет, хлористого кальция- красный цвет, солей натрия- желто- оранжевый.

Опыт 2. Извержение вулкана. Небольшая горка дихромата аммония при соприкосновении с огнем вызывает сноп ярких искр и образуется серовато-зеленый вулканический пепел. Опыт очень напоминает извержение настоящего вулкана

2. Способы добычи огня

Первые свидетельства использования людьми огня относятся к таким археологическим стоянкам древнего человека Восточной Африки, как Чесованья возле озера Баринго, Кооби Фора и Ологесалирие в Кении. Доказательства представляют собой осколки красной глины, имеющие возраст около 1,42 миллиона лет. Следы обжига этих осколков свидетельствуют о том, что они были нагреты до температуры 400 °C — для придания твёрдости. На архипелаге Огненная Земля в Южной Америке нет ни одного вулкана. Своё название он получил от Магеллана, увидевшего с корабля многочисленные огни, которые были кострами индейцев.

 В первобытном обществе использовали следующие способы добычи огня:

  • Трение. Этот способ заключался в трении твёрдого дерева о более мягкое. Огонь можно получить быстрее, если твёрдый кусок тереть в желобке мягкого.
  • Сверление. Твёрдый острый кусок дерева вводился в отверстие в мягком дереве и руками приводился в движение при помощи вращения. Кроме того, в отверстие клали трут гнилого дерева, который быстро воспламенялся. Ещё быстрее, если деревянный стержень приводился в движение при помощи тетивы лука.
  • Высекание. Ударяя друг о друга два камня, получали искры, которые зажигали ранее подготовленный трут. Использовали в основном серный колчедан, разного рода кварц, кремень из-за их особой твёрдости. Также использовался для высекания искры в кремневых и колесцовых замках. Этот способ применялся вплоть до начала XX-го века по всей Европе, когда, во-первых, получили распространение спички и зажигалки, а, во-вторых, вышли из употребления искровые замки из-за явного превосходства над ними ударно-спускового механизма современного неавтоматического и автоматического оружия (они менее капризны при работе, позволяют держать в оружии много зарядов, меньше изнашиваются при стрельбе и т.п.).
  • Электричество (молния, постоянный и переменный ток и другое). По некоторым данным, первый огонь был добыт человеком с лесных пожаров, вызванных ударом молнии, или же с выхода на поверхность источников природного газа, рядом с которым ударила молния. По тому же принципу работают современные приборы для получения огня и воспламеняются взрывчатые вещества.

3. Огонь - явление удивительное

Огонь может выступать в роли спасителя, а может уничтожать все живое. Казалось бы, человек давно его приручил, но огонь по сей день таит массу интересных и достаточно опасных в жизни секретов. 

  • Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная.
  • На космической станции при отсутствии гравитации пламя от зажженной спички будет распространяться в форме шара.
  • Огненную радугу считают очень редким природным явлением, которое наблюдается далеко только за пределами 55° северной или же южной широт.

3.1. Огненный цирюльник

Еще со времен Клеопатры огонь использовался как инструмент парикмахера – царица, к примеру, укорачивала им волосы. Довольно популярной «стрижка огнем» является и сейчас. Установлено, что огонь укрепляет волосы, а также избавляет их от ломкости.

В качестве огнива используют две проспиртованные китайские палочки, которыми поджигается выделенная прядь волос. Однако нужно соблюсти одно условие – длина волос должна быть не короче 35 сантиметров, иначе специалист не успеет их вовремя потушить. Сложно представить, какое нужно иметь доверие к парикмахеру, чтобы позволить ему поджигать собственные волосы. Красота действительно требует жертв.

3.2. Причины гибели динозавров

По официальной версии после падения гигантского метеорита 65 миллионов лет назад, поднявшийся в атмосферу слой пыли на десятилетия скрыл нашу планету от солнечных лучей, что в итоге привело к глобальному похолоданию. Это и называют причиной гибели динозавров и еще многих видов живых организмов. Однако химики из университета Чикаго обнаружили огромное количество сажи в отложениях, соответствующих времени падения метеорита. Это результат огромных пожаров, бушевавших когда-то на Земле. По этой версии динозавры не умерли от холода и голода, а попросту сгорели. Огненный шторм буквально выжег все живое на планете, а пришедшее за пожарами изменение климата лишь довершило начатое.

3.3. Огонь-трава

На территории России произрастает удивительное растение – белый ясенец. Если в жаркий июньский полдень к нему поднести зажженную спичку, то тут же возникнет синее пламя: оно ненадолго окутает цветок, а затем мгновенно исчезнет. Это сгорают испускаемые желёзками эфирные масла, которые благодаря содержанию анетола и метилхавикола имеют резкий и неприятный запах. Масла очень токсичны и даже на расстоянии способны привести к химическому ожогу. Иногда этот многолетний куст может воспламеняться и сам, если прямые лучи солнца нагревают его до необходимой температуры. Фон горения ясенца настолько низкий, что цветок остается невредимым. Недаром его в народе называют «Неопалимой Купиной».

3.4. Алмазы из огня

Как известно, алмазы это, не что иное, как древесный уголь, подвергшийся кристаллизации в течение миллионов лет. Но ученых все время волновал вопрос, а можно ли сократить количество времени, чтобы получить драгоценный камень? И вот недавно было установлено, что во время горения свечи в ее пламени возникает 1,5 миллиона наночастиц алмазов (для сравнения одна наночастица соответствует размерам от 1 до 100 нанометров, при этом 1 нанометр составляет одну миллиардную метра). Правда, жизнь их недолговечна, они тут же сгорают, превращаясь в углекислый газ. Критическая температура для алмаза 800°С, выше которой он начинает терять кристаллическую структуру. Ученые полагают, что в будущем можно будет наладить производство алмазов из огня, но при нынешнем уровне развития технологий это не представляется возможным.

3.5. Благодатный огонь

Ежегодно на Пасху в Храме Гроба Господня возникает явление, вызывающее споры и по сей день – схождение Благодатного огня. Совсем недавно российским ученым без официального на то разрешения удалось провести эксперимент во время Пасхальной службы. Тайком установленная в Храме аппаратура зафиксировала электрические разряды, возникшие в момент схождения Благодатного огня.

Помимо Божественного схождения Благодатный огонь обладает еще одной особенностью – в первые минуты он не обжигает. Некоторые ученые называют это явление не чудом, а «холодным огнем», который используется в пиротехнике. Например, пламя, возникшее от смеси этилового спирта, борной, серной и соляной кислоты обладает именно такими, холодными свойствами. Пока горят кислоты, кожа совершенно нечувствительна к пламени, но когда очередь дойдет до спирта, может случиться ожог.

3.6. «Вечный огонь»

«Ве́чный ого́нь» — постоянно горящий огонь, символизирующий вечную память о чём-либо или о ком-либо. Непрерывное горение достигается путём подачи газа к определённому месту сжигания.

Старейшим Вечным огнем является огонь на мемориале неизвестного солдата, который находится в триумфальной арке в Париже. Он горит с 1921 года в честь солдат, погибших в Первой мировой войне.

3.7. «Олимпийский огонь»

«Олимпи́йский ого́нь» — один из символов Олимпийских игр. Этот огонь зажигают в городе проведения Игр во время их открытия, и он горит непрерывно до их сгорания.

3.8. Огонь в культуре

С древнейших времён существуют различные приёмы с огнём (огненный выдох, жонглирование горящими предметами, тушение пальцами или хлыстом огня). Такое шоу всегда пользуется особой популярностью из-за психологического эффекта, поскольку люди подсознательно боятся огня и им трудно контактировать с ним. Также на это влияет и большая опасность при проделывании данных трюков — при малейшей ошибке можно получить ожоги различных степеней, иногда с летальным исходом.

3.9. Добрый огонь – и злой огонь

Добрый огонь - это огонь, который зажигают специально, по необходимости, который всегда под контролем. Он согревает нас, помогает людям готовить пищу. Иногда - на костре в туристическом походе или на рыбалке у реки. А чаще всего - на комфортабельной и компактной газовой или электрической плите, в небольшой и уютной деревенской печке. А есть и огромные заводские печи. На хлебозаводе в печах пекут хлеб. На кирпичном заводе в печах обжигают кирпич, из которого строят дом. А в мартеновских печах огонь варит сталь. Из неё делают трубы и станки, автомобили и самолёты...

Между прочим, автомобили и самолёты движутся тоже с помощью огня. Ведь в моторах, в реактивных двигателях сгорает топливо. А горение - это жизнь огня. Топливо сгорает и в топках электростанций. Здесь рождается электрический ток. Выходит, что огонь и электрический ток - ближайшие родственники. Ток освещает ваши дома и улицы, по его линиям движутся троллейбусы и трамваи, им "питаются" и гигантские заводы, и работающие в наших квартирах телевизоры, радиоприёмники, пылесосы, холодильники, утюги, многие другие промышленные и бытовые приборы. Взлетает ракета, поднимая на орбиту космический корабль. Что движет её? Сила огня!

Злой огонь- это огонь, который выходит из-под контроля человека и наносит ущерб или причиняет вред. Сила у друга-огня - большая-пребольшая! Но если с этой силой обращаться неумно и неосторожно, то огонь может стать страшным, коварным врагом. Самый ужасный, самый опасный огонь - это конечно, огонь войны. Он уносит миллионы человеческих жизней, стирает с лица земли и большие города, и маленькие деревни.

Но и в мирное время огонь, выйдя из повиновения, может уничтожить целый город или деревню (когда начинается пожар). Большие бедствия приносили пожары Москве, Владимиру, Суздалю, Киеву, Минску, Новгороду, Пскову, Костроме, Вятке, Воронежу и другим городам. Сейчас на нашей планете возникает около пяти с половиной миллионов пожаров в год. Каждые пять секунд - новый пожар. Горят предприятия и больницы, гостиницы и магазины, поезда, корабли, самолёты. Огонь не щадит музеи и библиотеки, театры и дворцы, памятники культуры, школы, леса, хлебные поля... А в результате - колоссальные убытки. А самое главное - десятки тысяч человеческих жертв, среди них и дети. Чтобы этого не было, дети всегда должны осторожно обращаться с огнём, газом, электричеством, внимательно присматривать за младшими братишками и сестрёнками, за всеми малышами. Ведь очень большое количество пожаров связано с детской шалостью.

Я ездила в Центр по делам гражданской обороны, пожарной безопасности и чрезвычайной ситуации города Самара. Увидела, какие бывают страшные последствия пожара, узнала, что в зависимости от сгораемых веществ, огонь тушат разными способами (водой, пеной, прочими материалами).

Опыт 3. Тушение водой спирта и бензина.

Для чего загоревшиеся предметы заливают водой? Для того, чтобы ограничить приток кислорода воздуха к горящему материалу. Так можно потушить, например, спирт. С бензином же этот номер не пройдет, потому что бензин, не смешиваясь с водой, при этом легче нее, и поэтому просто всплывает, продолжая при этом гореть. При этом он начнёт растекаться вместе с водой, увеличивая площадь пожара.

Заключение

Огонь- удивительное явление. Оно может греть, может обжигать; может дарить счастье, может приносить горе; может удивлять и завораживать. Он может спасти мир, а может его уничтожить. Я узнала, как возникает огонь, его основные свойства, провела интересные опыты. Я поняла, что мы не можем жить без огня, но с ним нужно быть очень осторожным.

Список литературы

1. Мельник А.Г. Драматургия огня в пространстве русских храмов в XVI–XVII вв. // Пространственные иконы.

Перформативное в Византии и Древней Руси / Ред.-сост. А.М. Лидов. — М.: Индрик, 2011. — С. 443-473. — ISBN 978-5-91674-151-3.

2. Мельник А.Г. Огонь в практиках почитания русских святых в XI–XVII веках // Иеротопия огня и света в культуре византийского мира / Ред.-сост. А.М. Лидов. — М.: ООО "Феория", 2013. — С. 380-393. — ISBN 978-5-91796-039-5.

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/

4. https://www.inpearls.ru/

5. http://i-fakt.ru

2.07.2018