Что мы знаем о парафиновых свечах и температуре пламени?

Как «работает» свеча

Если у вас дома есть свечка, попробуйте, зажгите парафин, из которого она сделана. Я имею ввиду, не подожгите фитиль, а попробуйте поджечь сам парафин, то есть твердое вещество, «тело» свечи. Получилось?

А теперь подожгите фитиль. Парафин, соприкасающийся с ним, тает, образуя вокруг фитиля углубление, заполненное жидким парафином. А теперь наклоните свечку так, чтобы лужица жидкого парафина потекла и попала на фитиль. Что получилось?

Такой опыт мы проделывали с сыном, когда «играли с огнем», о чем я писала в двух предыдущих статьях. Жидкий парафин потушил огонь, как обычная вода. Почему так происходит?

Дело в том, что фитиль, как я уже писала выше, сделан из скрученных или плетеных нитей. Вот смотрите, я специально разобрала обычную магазинную свечу. В ней фитиль выполнен плетеной «косичкой».

Таким образом, площадь поверхности у фитиля достаточно большая. Расплавленный у основания фитиля жидкий парафин пропитывает фитиль и по его капиллярам поднимается вверх, в зону горения. Там температура достаточно высокая, парафин начинает испаряться, и вот как раз эти пары и горят.

Таким образом, те, кто думают, что горит фитиль, ошибаются, это горят пары парафина. Фитиль служит своеобразным транспортом, доставляющим парафин в зону горения – расплавленный от тепла парафин поднимается по капиллярам фитиля вверх и горит.

Виды древесины

Есть несколько закономерностей, обуславливающих разницу в горении различных пород дерева. Прежде всего это наличие смол — они заметно добавляют теплотворной способности дровам. Мягкий лес горит легче из-за низкой плотности. Тяжёлые породы долго поддерживают горение.

В то время как плотность древесины существенно варьируется от вида к виду, теплотворная способность их на единицу массы практически одинакова (за исключением хвойных смолистых пород). Независимо от того, какие виды деревьев пошли на дрова, влажность — основной фактор, влияющий как на процесс горения, так и на тепловой результат.

Знание разных пород древесины позволяет получить комфортное горение с меньшим расходом дров

Перечень особенностей древесины некоторых пород:

• акация — горит медленно и даёт много тепла, быстро сохнет, в кострище издаёт характерный треск;
• берёза — сгорает быстро, легко воспламеняется даже влажной, даёт ровный и устойчивый огонь;
• бук — калорийное топливо, оставляет мало золы;
• дуб — высокая теплотворная способность, выделяет при горении приятный запах, очень долго сохнет;
• тополь — невысокая теплота сгорания;
• фруктовые деревья — горят медленно и равномерно;
• хвойные — ароматный дым, могут стрелять смолой, образуют много копоти.

Важно только не забывать главное: неконтролируемое открытое пламя может быть очень опасным для живых существ. Помимо ожогов от пламени и тлеющих углей, огонь может принести несравненно больше беды разгоревшись в пожар

Измерение температуры горения

В домашних условиях измерить температуру горения очень сложно. Обычный термометр здесь не подойдёт. Разумеется, «на глазок» тоже не получится определить верную температуру горения определенного материала. Чтобы привести такие исследования, нужно приобрести специальный прибор под названием пирометр.

Но необходимо знать, что большая температура горения дров в печке не будет означать, что они станут выделять необходимое количество тепла. Поэтому следует также позаботиться о качественном оборудовании. В хороших печах имеется возможность искусственным путем сокращать поступление кислорода к дровам. Таким образом, есть возможность добиться повышения температуры сгорания и понижения теплоотдачи.

Поскольку домашних условиях температуру горения разных дров измерить очень сложно, дорогостояще, а порой и невозможно, то можно полагаться на официальные данные. Все показатели уже давно вычислили в лабораторных условиях специалисты, путем сравнительного анализа. Чтобы получить необходимые результаты, перед проверкой дрова тщательно высушивались – приводились в оптимальное состояние для опытов с открытым огнем.

Теплопроводность материалов:

Понятие «температура горения дров» не совсем верно отражает главную характеристику

Необходимо обращать большее внимание на способность выделять тепло. Единица измерения такого параметра – калории – это тепловая энергия, которая на 1 градус разогревает 1 грамм обычной воды

Жаропроизводительность

На практике человека должна интересовать жаропроизводительность выбранного материала. Это та температура, которую можно достичь при сжигании определённого вида дров.

Таблица жаропроизводительности дров:

Экзотика

Как известно, пород деревьев достаточно много, и чтобы перечислить все их виды, можно написать толстенную книгу, а то и не одну.

Поэтому кроме перечисленных сортов стоит коснуться хотя бы еще нескольких:

• Вяз. Выделяется много дыма, плохо поддается раскалыванию и требует много времени для розжига.
• Тополь. Как дрова для печки – очень даже ничего. Они легко колются, только разбрасываются искрами и быстро сгорают.
• Бук. Тоже сложно разжечь и расколоть, зато можно использовать в сыром виде.
• Пихта. Как и тополь, легко колется и разжигается, но не обойтись без большого количества дыма и искр.
• Платан. Дерево просто в растопке, но трудно в расколке.

Регулировка

От правильной настройки пламени зависит чистота резки. Кислородная обработка проводится при несколько окисленном или нормальном факеле. Тщательно откорректированное пламя у резаков с расположением мундштуков концентрического типа окружено режущим потоком кислорода. Ядро факела на каждом участке должно быть симметричным и не отличаться яркостью.

Резку горелкой со сдвинутым мундштуком проводить нельзя, поскольку это приведет к нагреву кромки, что негативно отразится на качестве разреза. Использование самоцентрирующихся мундштуков повышает удобство использования подобного оборудования, ведь устройство делает пламя симметричным.

Иногда движение газовой смеси затрудняется из-за засорения канала, что разделяет факел на струйки и приводит к потере стабильности. Такое изделие не только уменьшает качество обработки, но и снижает производительность. Корректировка пламени основана на создании симметричного пламени нужной мощности по отношению к кислородной режущей струе.

Нормальное пламя обеспечивается на приоткрытых вентилях, что дает возможность проводить регулировку в процессе работы. При полностью открытом ацетилене и кислороде наблюдается чрезмерное количество первого. Плавное перекрытие ацетиленового клапана приводит к стабилизации процесса.

Черёмуха

Данное дерево часто сопутствует ольхе с ивой, хотя встречается не так массово. Про точные теплотворные характеристики черёмухи мне пока ничего неизвестно. Однако, по всем прикидкам — она должна стоять на одном уровне с дубом, ибо по своей плотности приближается к нему — в чём мы неоднократно убеждались, заготавливая черёмуховые дрова, отличавшиеся от прочих более тяжёлым весом. Испытания показали, что разгораются они довольно сложно (примерно как вязовые), пламя дают тихое и ровное, а углей образуют мало. Но пока горят — жар выделяют на уровне ольхи, или даже чуть больше. Греться и готовить еду на черёмуховых поленьях можно вполне. Единственное «но» — все черёмуховые сухары, что нам попадались — как стоящие на корню, так и лежащие на земле — были пропитаны влагой. Возможно, что в просушенном виде это дерево покажет себя в разы лучше.

Сравнительный обзор трех дешевых турбо зажигалок/горелок.

Цена: $2.37 магазин, $2.70 магазин, $3.50 магазин;

Перейти в магазин

Привет всем. Сегодня я хочу сравнить 3 турбо зажигалки из одной ценовой категории. Куплены они были в разных магазинах, выбирал я их по отзывам на сайтах-продавцах. Если коротко, советую к покупке первую как карманную горелку c большим запасом газа и большим пламенем, последнюю — как красивую и качественную зажигалку. Далее — под катом.

Итак, начну я с самой большой и самой дешевой зажигалки в обзоре.

Была куплена на BIC, пришла она красного цвета и наполовину заправленая газом. Горелка достаточно большая. Зажигается круглой кнопкой, почти всегда с первого раза (9 из 10). Кнопка со стрелками — блокирует подачу газа в последнем положении. То есть можно сделать газ постоянно включенным или постоянно выключеным. Также есть кольцо-предохранитель под кнопкой. Часть зажигалки вокруг сопла — металлическая и очень сильно нагревается во время работы. Весь остальной корпус сделан из пластика и поэтому часть на стыке металла и пластика начинает плавиться где-то после 1 минуты использования на самом сильном огне. Клапан заправки и регулировка пламени. К минусам могу отнести регулировку подачи газа только отверткой (в отличии от других участников обзора). Если отпустить кнопку при сильном пламени, огонь не потушится сразу, а медленно затухнет (около 2-4 секунд). Если открыть подачу газа слишком сильно, зажигалка тухнет через некоторое время после начала работы. Топлива помещается много. Я использую максимально возмозную силу пламени при которой зажигалка не тухнет и одной заправки в сумме хватает минут на 20 горения. аккумулятор 18650, горелка, батарейка AAA. Максимально возможное пламя горелки, самое большое из 3 участников теста. Итог: Очень хорошая горелка по соотношению цена/качество. Надежный механизм поджигания. Большое количество топлива и длинный язык пламени. Очень удобная фиксация пламени «всегда включено». Минусы: Сильно греется, только часть «головы» сделана из металла, регулировка пламени только отверткой, предполагаю что может лопнуть пластик емкости с газом от падения.

Видео. Здесь я нагреваю до красна толстую жестяную банку из-под чая:

https://youtube.com/watch?v=im5yV4O8ywQ

https://youtube.com/watch?v=UgBp3mIpDaM

Следующей в моем обзоре будет зажигалка с DX. Средняя по размеру из трех участников обзора. «Голова» полностью металлическая, сильно греется. Качество сборки плохое. У моей зажигалки поламались ползунки пластиковой кнопки, затем согнулся алюминиевый рычаг для подачи газа. В итоге зажигалка не работает, думаю починить в ближайшем будущем. Могу предположить что мне попался неудачный экземпляр, потому что на DX все ее сильно хвалят. Регулировка пламени осуществляется пластиковой насадкой на клапане заправки. Насадка эта с ограничителем, откручивать подачу газа можно до определенного момента. Диапазон регулировки достаточен. Газа помещается где-то в два раза меньше чем в предыдущей. При сильном пламени подача газа в данной зажигалке не прекращается мгновенно после отпускания кнопки, но пламя тушится моментально. То есть некоторое количество газа выходит впустую.

Итог: не рекоменду к покупке, потому что за такие деньги можно купить зажигалку качественнее. Минусы: хлипкость конструкции, сильный нагрев, также возможны проблемы при падении как и в предыдущей зажигалке.

И последняя, явно карманная турбо зажигалка с TD. Другой обзор тут. Самая маленькая, качественная и дорогая зажигалка из трех. В комплекте был шнурок с надписью «smile», который я снял. «Голова» полностью металлическая, хорошо рассеивает тепло. Корпус из прочного и грубого пластика болотного цвета. Предположу, что повредить ее будет очень сложно. Регулировка пламени работает как и в предыдущей зажигалке, но ограничителя здесь нет. Газа заправляется мало. Хватает минут на 6 непрерывного горения на максимальном огне. Также есть проблема с «утечкой» газа при выключении как и в предыдущей зажигалке, но можно найти баланс когда и пламя достаточное и подача газа прекращается моментально. Колпачек регулировки мешает при заправке зажигалки, поэтому его нужно снимать. Держится он крепко, разбалтываться со временем не должен. Самое сильное пламя при котором подача газа прекращается моментально. В таком режиме пламя где-то на 1.5мм короче, чем у первого участника обзора.

Итог: Отличная карманная зажигалка, именно зажигалка. Должна подойти курильщикам (сам не курю, не испытывал). Хорошо смотрится, высокое качество сборки, металлическая «голова» хорошо рассеивает тепло, удобный регулятор пламени. К минусам можно отнести только то, что нельзя следить за уровнем газа.

Вот и все. Не забывайте голосовать за обзор, если он вам понравился.

Классификация пламени

Классифицируют свечение огня следующим образом.

1. По восприятию визуальному: цветные, прозрачные, коптящие.
2. По высоте: короткие и длинные.
3. По скорости распространения: быстрые и медленные.
4. По температурному показателю: высокотемпературные, низкотемпературные, холодные.
5. По характеру перемещения среды реакционной: пульсирующие, турбулентные, ламинарные.
6. По состоянию горючей среды: предварительно перемешанные и диффузионные.
7. По излучению: бесцветные, окрашенные, светящиеся.
8. По агрегатному состоянию горючих веществ: пламя аэродисперсных и твёрдых реагентов, жидких и газообразных.

В диффузном ламинарном пламени выделяют три оболочки (зоны). Внутри конуса пламени существует:

• зона тёмная, где нет горения из-за малого количества окислителя — 300−350 градусов;
• зона светящаяся, где осуществляется термическое разложение горючего и оно сгорает частично — 500−800 градусов;
• зона слегка светящаяся, где окончательно сгорают продукты разложения горючего и достигается максимальный температурный показатель в 900−1500 градусов.

Температурный параметр пламени зависит от интенсивности подвода окислителя и природы горючего вещества. Пламя распространяется по предварительно перемешанной среде. Происходит распространение по нормали от каждой точки фронта к поверхности пламени.

По реально существующим смесям газовоздушным распространение всегда осложнено возмущающими внешними воздействиями, которые обусловлены трением, конвективными потоками, силами тяжести и прочими факторами.

Именно из-за этого реальная скорость распространения от нормальной всегда отличается. В зависимости от того, какой характер носит скорость распространения, различают такие диапазоны:

1. При горении детонационном — более 1000 метров в секунду.
2. При взрывном — 300−1000.
3. При дефлаграционном — до 100.

Температурные показатели

Каждая зона огня свечи или горелки имеет свои значения, обусловленные поступлением кислородным молекул. Температура открытого пламени в разных его частях колеблется от 300 °C до 1600 °C.

Примером служит пламя диффузионное и ламинарное, которое образовано тремя оболочками. Конус его состоит из темного участка с температурой до 360 °C и недостатком окисляющего вещества. Над ним располагается зона свечения. Ее температурный показатель колеблется от 550 до 850 °C, что способствует разложению термическому горючей смеси и ее горению.

Внешняя область едва заметная. В ней температура пламени доходит до 1560 °C, что обусловлено природными характеристиками топливных молекул и быстротой поступления окисляющего вещества. Здесь горение наиболее энергичное.

Вещества воспламеняются при разных температурных условиях. Так, металлический магний горит только при 2210 °С. Для многих твердых веществ температура пламени около 350 °С. Возгорание спичек и керосина возможно при 800 °С, тогда как древесины — от 850 °С до 950 °С.

Сигарета горит пламенем, температура которого варьируется от 690 до 790 °С, а в пропан-бутановой смеси — от 790 °С до 1960 °С. Бензин воспламеняется при 1350 °С. Пламя горения спирта имеет температуру не более 900 °С.

>> 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

интерактивные технологииПрактика

Иллюстрации

Дополнения

Совершенствование учебников и уроков

Только для учителей

учебные программы

Газокислородная сварка

Газокислородная сварка — химический способ сварки плавлением, источником нагрева металла которой является тепловая энергия, получаемая в результате химического процесса сгорания газообразного (или парообразного) горючего в смеси с кислородом.

Реакция окисления органических веществ в кислороде носят экзотермический характер и протекают с выделением значительной тепловой энергии. Ускорение реакции окисления имеет место при повышении давления и температуры кислорода.

До настоящего времени газовая сварка довольно широко применяется при сварке металла малых толщин, при сварке проката из цветных металлов, ремонтной сварки литых изделий из чугуна, бронзы, алюминиевых и магниевых сплавов, пайке твердыми и мягкими припоями, при сварке пластмасс.

Среди горючих газов (углеродводородосодержащие) наиболее применим ацетилен, имеющий температуру горения в кислороде, достигающей 3150°С. Несмотря на то, что ацетилен является универсальным газом, в ряде случаев обработки металлов газовым пламенем он может быть заменен другими более дешевыми горючими. Это в первую очередь относится к тем процессам, где газокислородное пламя используется для подогрева металла до температуры ниже температуры плавления стали (кислородная резка, поверхностная закалка, нагрев для правки, гибки и др.), а также при сварке легкоплавких металлов и пайке.

Типы пламени. Горение — быстро совершающаяся химическая реакция, сопровождающаяся выделением тепловой энергии. При газокислородной сварке газы нагреваются до температуры их свечения. Устойчивый процесс горения возможен только тогда, когда выделяющаяся при сгорании газовой смеси теплота оказывается достаточной не только для нагрева ещё невоспламенившихся объемов газа (горение газовой смеси — горючий газ плюс кислород или воздух — начинается с воспламенением её при определенной для данных условий температуре), но и для компенсации потерь теплоты в окружающее пространство в результате теплопроводности, лучеиспускания и конвекции. Поэтому, в трубках малого диаметра, в капиллярах, где теплоотвод стенками трубки особенно велик, горение газа невозможно. Необходимым условием горения горючего газа в кислороде или в воздухе является содержание горючего в смеси в определенных пределах, называемых температурой воспламенения.

Виды и структура газового пламени.
а — окислительное; б — нормальное; в — науглероживающее.
1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел

Строение пламени всех углеводородных смесей с кислородом одинаково и определяется в основном составом, т.е. соотношением горючей смеси (О₂ / С_хН_у). Сварочное пламя состоит из трех зон: ядра, средней зоны (восстановительной зоны) и факела (окислительной зоны). Светящееся ядро имеют горючие газы, состоящие из углеводородов. Водородно-кислородное пламя ядра не образует и имеет светло-желтый оттенок.

По соотношению смеси сварочное пламя принято делить на нормальное, окислительное и науглероживающее. Нормальное пламя получают тогда, когда в горелку на один объем кислорода поступает один объем ацетилена. При избытке кислорода в смеси, пламя будет окислительным, а при избытке ацетилена — науглероживающим. Для газовой сварки применяют нормальное пламя или слегка науглероживающее (например, при сварке чугуна), а для резки металлов – слегка окислиельное.

Распределение температуры в пламени. Во внутреннем ядре пламени происходит повышение температуры смеси до температуры воспламенения. Перед фронтом пламени (поверхность воспламенения) существует незначительной толщины (≈1 мм) слой смеси, на границе которого наблюдается заметное повышение температуры, обуславливаемое теплопроводностью от фронта пламени. Именно в этом слое температура смеси повышается от начальной до температуры воспламенения. В средней зоне пламени температура резко возрастает до максимальной температуры пламени. В факеле происходит понижение температуры.