Hra s ohněm

František Špulák, Pavel Kříž

Úvod

V našem příspěvku uvedeme některé motivační experimenty, při nichž se využívá plamen svíčky nebo kahanu.

1. Podmínka hoření – kyslík

a) Hoření svíčky pod válcem
Po spálení kyslíku vznikne oxid uhličitý - má větší hustotu než kyslík (a tedy menší objem, takže se zvýší hladina vody ve válci - obr 1).

b) CO₂ zamezí hoření
Svíčky v kádince budou zhasínat postupně jak bude stoupat hladina CO₂ v kádince (obr. 2).

2. Komínové efekty

a) Papírový hádek
Komín usměrňuje proudění vzduchu na papírového hádka, který se otáčí podstatně rychleji (obr. 3).

b) Svíčka ve skleněném válci
Hoření svíčky ve skleněné rouře umožní až vložení kovové vložky, která zabezpečí proudění vzduchu ve válci (ve válci umístěná svíčka zhasne - po shoření kyslíku je plamen uhašen oxidem uhličitým (obr. 4).

c) Tah v komíně
Nedostatek tahu v komíně způsobí klesání kouře („zpětný tah“ v kamnech) - obr. 5.

3. Plamen na kovové síťce

a) Hoření plamene nad a pod kovovou síťkou
Kovová síťka odvádí teplo – plamen přes síťku neprojde - po zapálení hoří plyn pouze nad síťkou nebo pod síťkou (obr. 6).

b) Teplomet
Rozžhavená kovová síťka vyzařuje tepelné záření.

c) Svítící síťka
Speciální síťka (tzv. Auerova punčoška – směs dusičnanů, ceru a thoria) vyzařuje světelné záření.

4. Vliv příměsí na barvu plamene

a) Lihový kahan

b) Plynový kahan

c) Svíčka

d) Bunsenův kahan
Úprava Bunsenova kahanu – hřebík (tzv. „papírák“) se rozžhaví a pak sůl nebo modrá skalice na hřebíku barevně září - obr. 7.

5. Vedení tepla

a) Var vody v papírové krabičce - obr. 8.

b) Var vody ve zkumavce s ledem - obr. 9.

c) Hoření látky
Kapesník po zapálení neshoří – před demonstrací byl namočen do čisticího přípravku „Okena“, příp. roztoku vody a lihu - obr. 10.

6. Doba hoření svíčky

Svíčka se závažíčkem ponořená do vody v kádince (obr. 11) hoří déle než stejná svíčka postavená na stole.

7. Směr plamene

a) Svíčka v láhvi na odstředivém stroji
– složení tíhové a odstředivé síly – plamen se stočí proti směru výsledné síly : F_v = F_G + F_o (viz obr. 12a, 12b).

b) Plamen v proudícím vzduchu
Plamen v proudícím vzduchu z trubičky se „ohne“ v jeho směru. Plamen v proudícím vzduchu z nálevky se otočí proti jeho směru - vzduch u okraje nálevky proudí opačným směrem než v ose - obr. 13 (Bernoulliho rovnice ).

8. Plamen a elektřina

a) „Sršení“ elektrického náboje
V okolí hrotu je elektrické pole o vysoké elektrické intenzitě, ve kterém dochází k polarizaci molekul a částic, které jsou přitaženy na hrot. Na hrotu se nabijí souhlasným elektrickým nábojem a v důsledku toho jsou odpuzovány od hrotu („sršení“ náboje), což je příčinou „ohnutí “ plamene (obr. 14).

b) Měření elektrického potenciálu
Měření elektrického potenciálu mezi deskami kondenzátoru pomocí plamenné sondy (obr. 15)

c) Ionizace vzduchu
Ionizací vzduchu pomocí plamene vznikne nesamostatný výboj mezi hroty. Při velké intenzitě elektrického pole mezi hroty (např. na vedení vysokého napětí při úderu blesku) dojde k samostatnému elektrickému výboji - princip bleskojistky na vedení vysokého napětí (obr. 16).

d) Vodivost plamene
Vodivost plamene lze zvýšit pomocí příměsi – např. NaCl nebo CuSO₄ (obr.17).

9. Plamen a optika

a) Zobrazení plamene v geometrické optice

b) Bunsenův fotometr (obr. 18a, 18b)