Ciekawskie Dzieciaki: kiedy macham zapałką, jak powstaje ogień?

Curious Kids to seria dla dzieci. Jeśli masz pytanie, na które chciałbyś, aby odpowiedział ekspert, wyślij je na adres [email protected] Może spodoba Ci się również podcast Imagine This, koprodukcja między ABC KIDS listen i The Conversation, oparty na Curious Kids.

Gdy machnę zapałką, jak to się dzieje, że powstaje ogień? Dziękuję. – Laura, lat 5, Brisbane.

Cieszę się, że o to zapytałaś, Lauro. Od dawna interesuję się nauką o ogniu i fajerwerkach i mogę ci powiedzieć, że w bardzo krótkim czasie potrzebnym do zapalenia zapałki wiele się dzieje.

Ale najpierw chcę przekazać ważne ostrzeżenie: zapałki są niebezpieczne i nie powinny być używane bez nadzoru. Możesz zranić siebie, swoich przyjaciół i rodzinę, zniszczyć swój dom lub uszkodzić środowisko.

A teraz wróćmy do nauki.

Tarcie

Aby dowiedzieć się, jak zapałka może się zapalić, musimy najpierw zrozumieć coś, co nazywa się „tarciem”. Tarcie jest wtedy, gdy pocierasz dwie rzeczy o siebie i tworzy się ciepło. Czy kiedykolwiek pocierałeś dłonie o siebie w zimny poranek, aby je rozgrzać? To jest właśnie tarcie.

(Dla dorosłych czytających, tarcie przekształca energię kinetyczną w energię cieplną.)

Tarcie jest ważne w pierwszej części zapalania zapałki. Pocieramy główkę zapałki o czerwony pasek z boku pudełka zapałek.

Ten pasek na pudełku zawiera trochę sproszkowanego szkła, aby uczynić go wyjątkowo szorstkim. Drapanie szorstkiej główki zapałki o szorstki pasek prowadzi do tarcia. To tworzy wystarczającą ilość ciepła, aby rozpocząć serię reakcji chemicznych.

Reakcje chemiczne

Prawdopodobnie wiesz o reakcjach chemicznych. Dzieje się tak, gdy jeden związek chemiczny wchodzi w interakcję z innym związkiem chemicznym i następuje zmiana. Może dodałeś ocet do sody oczyszczonej, aby stworzyć mini wulkan. To jest właśnie reakcja chemiczna. Ciepło może pomóc zapoczątkować niektóre reakcje chemiczne lub przyspieszyć ich przebieg.

Podczas zapalania zapałki zachodzi wiele reakcji chemicznych.

Niespodziewanie, pierwsza reakcja chemiczna nie zachodzi na zapałce, lecz na pudełku!

Ta substancja chemiczna nazywa się „czerwony fosfor”. Dla naszych oczu wygląda on po prostu jak czerwony proszek. Ale jeśli powiększyć w prawo, aby zobaczyć, jak wszystkie jego atomy są ułożone, to wygląda jak garść trójkątów i innych kształtów sklejonych razem w długi łańcuch.

Gdy pocierasz zapałkę na pudełku, masz tarcie, co oznacza, że masz ciepło. To ciepło powoduje, że niewielka ilość czerwonego łańcucha fosforowego zostaje rozerwana.

Gdy to się dzieje, część czerwonego fosforu zmienia się w inny związek chemiczny zwany „białym fosforem”. Reaguje on natychmiast z gazem w powietrzu zwanym tlenem. To spowoduje powstanie dużo więcej ciepła.

A więc dotychczasowa historia: tarcie przerywa łańcuch czerwonego fosforu, co pozwala białemu fosforowi reagować z tlenem i zapałka zaczyna się nagrzewać.

Ale to nie koniec historii.

Paliwo + ciepło + tlen = ogień

Do powstania ognia potrzebne są trzy składniki: paliwo, ciepło i tlen.

Tarcie i biały fosfor zapewniły ciepło początkowe, a teraz zapałka potrzebuje paliwa i tlenu, aby dalej się palić.

Paliwo pochodzi z siarki (to kolejna substancja chemiczna) i wosku w główce zapałki. Pochodzi ono również z drewna w zapałce.

Jeśli chodzi o tlen, zapałka ma tajne źródło. Wewnątrz główki zapałki znajduje się inny związek chemiczny zwany „chloranem potasu”. Kiedy się nagrzewa, uwalnia dużo dodatkowego tlenu i ciepła. To sprawia, że główka zapałki pali się szybko i mocno.

Kiedy połączysz to wszystko razem – ciepło, paliwo i tlen – otrzymasz płomień! I co zadziwiające, cała ta chemia dzieje się w ułamku sekundy.

„Uderz gdziekolwiek” zapałki

To co opisałem to zapałki bezpieczne, czyli takie jakie prawdopodobnie masz w domu.

Ale może widziałeś stary film kowbojski, lub kreskówkę, gdzie postać zapaliła zapałkę swoim butem, ścianą, lub czymś innym co nie jest pudełkiem zapałek.

Te zapałki są znane jako zapałki „strike anywhere”, i działają bardzo podobnie do zapałek bezpiecznych.

Różnica polega na tym że składnik fosforowy jest w główce zapałki a nie w pudełku.

Jakkolwiek jest to wygodne, jest to również o wiele bardziej niebezpieczne!

Pamiętajcie więc – każdy rodzaj zapałek może być bardzo, bardzo niebezpieczny, dlatego nigdy nie używajcie ich bez nadzoru dorosłych.

Witajcie, ciekawskie dzieciaki! Czy macie pytanie, na które chcielibyście, aby odpowiedział ekspert? Poproś dorosłego, aby wysłał Twoje pytanie na adres [email protected]

Podaj nam swoje imię, wiek i miasto, w którym mieszkasz. Nie będziemy w stanie odpowiedzieć na każde pytanie, ale postaramy się zrobić co w naszej mocy.