Kíváncsi gyerekek: ha meghúzok egy gyufaszálat, hogyan keletkezik tűz?

A Kíváncsi gyerekek egy gyerekeknek szóló sorozat. Ha van egy kérdésed, amire szeretnéd, hogy egy szakértő válaszoljon, küldd el a [email protected] A Kíváncsi gyerekek alapján készült Imagine This című podcast is tetszhet neked, amely az ABC KIDS listen és a The Conversation koprodukciója.

Ha meghúzom a gyufaszálat, hogyan lesz belőle tűz? Köszönöm szépen! – Laura, 5 éves, Brisbane.

Örülök, hogy ezt kérdezted, Laura. Már régóta érdekel a tűz és a tűzijáték tudománya, és elmondhatom neked, hogy nagyon sok minden történik abban a nagyon rövid idő alatt, ami egy gyufa meggyújtásához szükséges.

De először is szeretnék egy fontos figyelmeztetést adni: a gyufa veszélyes, és felügyelet nélkül nem szabad használni. Megsebesítheted magadat, a barátaidat és a családodat, tönkreteheted az otthonodat, vagy károsíthatod a környezetet.

Most térjünk vissza a tudományra.

Súrlódás

Hogy megtudjuk, hogyan gyulladhat meg a gyufa, először meg kell értenünk valamit, amit “súrlódásnak” hívnak. A súrlódás az, amikor két dolgot egymáshoz dörzsölünk, és ez hőt vagy meleget hoz létre. Dörzsölte már össze a kezét egy hideg reggelen, hogy felmelegítse? Ez a súrlódás.

(A felnőtt olvasóknak: a súrlódás a mozgási energiát hőenergiává alakítja.)

A súrlódás a gyufagyújtás első részében fontos. A gyufafejet a gyufásdoboz oldalán lévő piros csíkhoz dörzsölöd.

Ez a csík a dobozon egy kis üvegport tartalmaz, hogy extra durva legyen. A durva gyufafejnek a durva csíkhoz való dörzsölése súrlódáshoz vezet. Ez éppen elég hőt hoz létre ahhoz, hogy kémiai reakciók sorozata induljon be.

Kémiai reakciók

Valószínűleg ismered a kémiai reakciókat. Ez az, amikor egy vegyi anyag kölcsönhatásba lép egy másik vegyi anyaggal, és változás következik be. Talán ecetet adtál a szódabikarbónához, hogy egy mini vulkánt hozz létre. Ez egy kémiai reakció. A hő segíthet bizonyos kémiai reakciók beindításában, vagy gyorsabbá teheti azokat.

Egy gyufa meggyújtása során számos kémiai reakció játszódik le.

Meglepő módon az első kémiai reakció nem a gyufán, hanem a dobozon megy végbe!

Ezt a vegyi anyagot “vörös foszfornak” nevezik. A mi szemünkkel csak úgy néz ki, mint egy piros por. De ha egészen közelítjük, hogy lássuk, hogyan helyezkednek el az atomjai, akkor úgy néz ki, mint egy csomó háromszög és más alakzat, amelyek hosszú lánccá vannak összeragasztva.

Amikor a gyufát a dobozhoz dörzsöljük, súrlódás keletkezik, ami azt jelenti, hogy hő keletkezik. Ez a hő hatására a vörös foszforlánc egy kis része szétszakad.

Amikor ez megtörténik, a vörös foszfor egy része egy másik kémiai anyaggá, úgynevezett “fehér foszforrá” alakul át. Ez azonnal reakcióba lép a levegőben lévő oxigén nevű gázzal. Ezáltal sokkal több hő keletkezik.

Az eddigi történet tehát: a súrlódás megszakítja a vörös foszfor láncát, ami lehetővé teszi, hogy a fehér foszfor reakcióba lépjen az oxigénnel, és a gyufa elkezd forróvá válni.

De ezzel még nincs vége a történetnek.

Tüzelőanyag + hő + oxigén = tűz

A tűzhöz három összetevő kell: tüzelőanyag, hő és oxigén.

A súrlódás és a fehér foszfor biztosította a kezdő hőt, és most a gyufának üzemanyagra és oxigénre van szüksége, hogy tovább égjen.

A tüzelőanyag a gyufa fejében lévő kénből (ez egy másik kémiai anyag) és viaszból származik. A gyufaszálban lévő fából is származik.

Az oxigén tekintetében a gyufának van egy titkos készlete. A gyufafejben egy másik vegyi anyag, a “kálium-klorát” van elraktározva. Amikor felforrósodik, rengeteg extra oxigént és hőt szabadít fel. Ezáltal a gyufafej gyorsan és erősen ég.

Amikor mindez együtt van – a hő, az üzemanyag és az oxigén -, akkor lángot kapunk! És meglepő módon mindez a kémia a másodperc töredéke alatt történik.

“Bárhol csapj le” gyufa

Az általam leírtak biztonsági gyufák, amilyenek valószínűleg vannak otthon.

De talán láttál már régi cowboyfilmet, vagy rajzfilmet, ahol egy szereplő a csizmájával, a falon, vagy valami mással, ami nem gyufásdoboz, meggyújtott egy gyufát.

Az ilyen gyufákat “bárhol lecsapó” gyufáknak hívják, és nagyon hasonlóan működnek, mint a biztonsági gyufák.

A különbség az, hogy a foszfor összetevő a gyufafejben van, nem pedig a dobozban.

Míg ez kényelmes, sokkal veszélyesebb is!

Szóval ne feledjétek – bármilyen gyufa nagyon-nagyon veszélyes lehet, ezért soha ne használjátok felnőtt felügyelete nélkül.

Hello, kíváncsi gyerekek! Van egy kérdésetek, amire szeretnétek egy szakértőtől választ kapni? Kérj meg egy felnőttet, hogy küldje el a kérdésedet a [email protected]

Kérünk, írd meg a neved, életkorod és azt, hogy melyik városban élsz. Nem fogunk tudni minden kérdésre válaszolni, de megteszünk minden tőlünk telhetőt.