Горение
план-конспект урока по физике (8 класс) по теме

Ход урока

С первых же секунд урока звучит тихая музыка, под которую учитель зачитывает отрывок из поэмы Эсхила "Прикованный Прометей":

"...Огонь

Я смертным дал и вот за что наказан,

Похитил я божественную искру,

Сокрыл в стволе сухого тростника,

И людям стал огонь любезным братом,

Помощником, учителем во всем:"

Легенда о Прометее.

В давние времена, когда всем миром правил Зевс, люди, только-только расселившиеся по земле, были слабыми, бессильными, пугливыми. Они не умели ни думать, ни понимать того, что видели вокруг. С ужасом смотрели они на грозовые тучи, палящее солнце, бескрайнее море и высокие горы. От всего, что их пугало, люди прятались в пещеры. Не было у них тогда ни жилья, ни семейного очага: люди не варили пищу, не грелись около огня.

Пожалел людей своим большим сердцем титан Прометей, и смело нарушил запрет Зевса: не давать людям огня. Пробравшись во дворец, титан взял небольшую искру огня и, спрятал её в пустом стебле тростника, принёс людям на землю.

С тех пор засияли яркие огоньки костров на земле. Около них собирались люди целыми семьями, жарили мясо, грелись, танцевали. Теперь люди зажили веселее и дружнее. Огонь стал надежным товарищем и помощником людям.

Учитель предлагает учащимся исследовать "божественную искру", огонь, который, по преданиям, в далекой древности принес людям Прометей, узнать при этом много нового и интересного о, казалось бы, самых привычных явлениях.

Как человеку удалось получить огонь?

Нам остается только догадываться.

Вероятно, древние люди сначала научились пользоваться огнем, прежде чем добывать его. Во время грозы молния ударяла в сухое дерево, и оно загоралось. Люди брали огонь от этого дерева и хранили его годами. Им было легче заботиться о горящем огне, чем получать новый.

  Потребовалось очень много времени, чтобы люди научились получать огонь . Они обнаружили, что если долго с усилием тереть друг об друга палочки, то вскоре они задымятся, а потом загораются.

А если ударить друг об друга два камня, появятся искры.

 Эти открытия позволили древнему человеку добывать огонь тогда, когда ему это нужно. С помощью огня можно было согреться и приготовить вкусную еду, отпугнуть хищных животных.

Спустя еще какое-то время, люди стали добывать огонь, использую кремень, а затем – фосфор, с помощью него огонь можно зажечь очень быстро.

Народы, живущие в наше время на примитивных стадиях общественного развития, добывают огонь тем же способом, что и наши предки. На Аляске некоторые племена индейцев до сих пор высекают огонь из камня. В некоторых районах Китая и Индии для этого ударяют обломком керамики по бамбуковой палке, которая имеет очень твердую поверхность. Эскимосы ударяют куском кварца по железу. А индейцы Северной Америки пользуются двумя палочками.

Русский путешественник Н. Н. Миклухо-Маклай, проживший в 1870-х годах несколько лет среди папуасов на северо-восточном берегу острова Новой Гвинеи, наблюдал, как туземцы поддерживали постоянный огонь в своих жилищах или около них. Они носили его в виде головешек или зажженных сучьев на свои поля, брали с собой при своих путешествиях по суше и морю.

Открытие огня, по словам Энгельса, "впервые доставило человеку господство над определенной силой природы и тем окончательно отделило человека от животного царства".

Он может родиться, окрепнуть и вырасти. Или зачахнуть и умереть. Он может быть трепетным и ласковым или коварным, жадным и яростным. Он набрасывается, пожирает, проглатывает. С ним борются - он отступает побежденный. Он может принести спасение или обернуться ужасной трагедией.

- Огонь! - это и возглас надежды заплутавшего путника и суровая команда, несущая смерть врагу.

Огненные волосы, горящие глаза, испепеляющий взгляд. Взрыв смеха, вспышка гнева, огонь желаний. Загореться мыслью, пылать энтузиазмом, гореть страстью, играть с огнем.

Достаточно примеров. Они лишь должны напомнить, какую роль играет этот дар природы в нашей жизни. Наш язык (вспомним, кстати, и о языках пламени) наделил его чертами живого существа и, наоборот, внешность человека, его эмоции и поведение часто связываются со свойствами огня, пламени, горения. Можно представить, как изумлялись первобытные люди, наблюдая со страхом и недоверием случайное возникновение огня, его изменчивость, напоминающую необычное живое существо и его бесследное исчезновение. Недаром почти у всех народов мира в первобытном обществе существовал культ огня. Его почитали, ему поклонялись. Его похищали и тщательно хранили - ведь добывать огонь научились много позже, чем его приручили.

Можно выделить три основных способа добывания человеком огня:

1.    Добывание огня при лесных пожарах, ударах молний, вулканических извержениях.

 Человек очень рисковал во время подобных мероприятий, было легко задохнуться от дыма или увязнуть в горящей и быстротечной лаве.

 2.    Добывание огня с помощью кремня.

 Изготовляя рубило, человек заметил, что при обработке некоторых камней, из-под

 3.    Добывание огня при помощи трения дерева о дерево.

 Для этого были необходимы деревянная подставка и деревянная палка, которую с большой частотой вращали на подставке, пытаясь высверлить там дыру. При трении подставка сильно нагревалась, и было возможно достичь возгорания, добавив сухих веток на место трения. Но проблема была в том, что, сильно надавливая на подставку, руки постоянно сползали к низу, приходилось останавливаться, чтобы поднять руки выше, за это время место трения успевало остыть, всё приходилось начинать сначала, поэтому добывать огонь было необходимо парами.

Позже придумали более сложную, но, в тоже время, более эффективную конструкцию – наверх вращающей палки помещали крышку с маленькой впадиной, чтобы палка могла вращаться, на палку с двух сторон натягивали кожаные ремни, с помощью которых начинали вращение. Как видите, древний человек постепенно шёл к прогрессу, совершенствуя известные изобретения, придумывая новые.

Есть и другие способы добывания огня:

1 Добывание огня ударами стали о кремень.

2 Добывание огня ударами кремня о рудные минералы.

3 Добывание огня трением дерева о дерево.

4 “огневого плуга”

5 Добывание огня “сверлением ” без лучка

6 способ получения огня “сверлением ” при помощи лучка.

7 Добывание огня с помощью ватного валика и двух дощечек

8 Добывание огня с помощью огнестрельного оружия.

9 Добывание огня с помощью аккумулятора или батареи.

10 Добывание огня с помощью линзы.

11 Добывание огня с помощью марганцевокислого калия и глицерина.

12 Добывание огня с помощью кремня от зажигали и напильника.

13 Трут.

Существует много причин, объясняющих важность получения огня для развития цивилизации.

Приготовление пищи сделало ее более вкусной. Копчение и заготовка продуктов впрок помогли сохранять запасы пищи дольше. Острые части инструментов и оружия могли быть закалены на огне. Костры и факелы отгоняли диких животных. И конечно, огонь оберегал человека от холода, делал его жизнь более уютной в холодных районах.

Видеофрагмент- получение огня

Практическая работа по получению огня

Получение огня с помощью линзы.

Солнечные лучи, сфокусированные линзой, могут воспламенить трут. Используйте увеличительное стекло из своего набора для выживания, объектив фотоаппарата, бинокля или подзорной трубы. Сфокусируйте солнечные лучи в одну крохотную яркую точку. Держите ее на одном месте, прикрывая от ветра. Когда трут начнет тлеть, слегка раздуйте огонь.

Культ огня

- Алтарь огня в зороастрийском храме

- Алтарь огня на реверсе Сасанидской монеты

Трижды в день ходи в Храм Огня и воздавай должное Огню; ибо тот, у кого вошло в привычку ходить в Храм Огня и приносить ему почитание, будет благословлен большей долей как земного богатства, так и святости»

Древний КУЛЬТ ОГНЯ В ДРЕВНЕМ РИМЕ

- Гестия (Веста) - богиня домашнего очага

- Праздник сошествия небесного огня

Христианский пасхальный праздник сошествия священного огня в Иерусалиме, от которого ежегодно зажигаются огни в других храмах, определенно напоминает священную церемонию в храме Весты. Подобный обычай имеет глубокие корни в древнем культе огня, некоторые элементы которого сохранились в славянской языческой традиции: на Ивана Купала праздник очистительного огня - с помощью трения дерева разводился общественный костер в центре поселения, от огня которого зажигались и домашние очаги.

-олимпийский огонь

Этап 2. Исследование. Поисковая деятельность учащихся.

Выполнение

 лабораторного опыта “Изучение строения пламени”.

1-я группа        Изучение строения пламени парафиновой свечи

2-я группа        Изучение строения пламени спиртовки

3-я группа         Изучение строения пламени керосиновой лампы

Для работы каждой группе выданы инструктивные карточки.(см. приложение)

Обсуждение результатов опыта

Инструктивная карточка

Опыт №1.

Физические явления при горении свечи

Зажгите свечу (спиртовку, керосиновую лампу). Вы увидите, как начинает таять парафин около фитиля, образую круглую лужицу.

Пронаблюдайте за огнем.

Вопросы:

1. Однородно ли пламя?
2. Какие области вы обнаружили? Опишите цвет каждой зоны пламени.
3. Одинакова ли температура различных частей пламени? При помощи спичек выясните, в какой зоне температура пламени выше?

Учитель. Перед вами пример экзотермической реакции - процесс горения свечи. Вы часто сталкиваетесь с пламенем в жизни. Так что же это такое - пламя? Не правда ли, этот вопрос немного странный, как и вопрос "Что такое жизнь?". И все же: что вы можете сказать о строении пламени?

Первая – темный конус, он имеет голубоватую окраску.

 Вторая зона – светящийся конус, который совсем не похож на нижнюю часть пламени, он более подвижен, оранжевого цвета.

Третья зона пламени (внешняя) – это самый яркий конус.

Чем могут отличаться три зоны пламени?

Для каждого пламени характерно наличие трех температурных зон:

Внутренняя – самая низкая температура (метан – 300–350, ацетилен – 300–1000, парафин– 700)

Внешняя – невидимая часть пламени – имеет самую высокую температуру:

t ( CHU) >1500оC

t ( C2 H2) >3000оC

t ( H2) >2600оC

t (парафина) >1400оC

Почти невидимое пламя – продукты сгорания (СО2, водяные пары)

Опыт №2.

Исследование состава пламени и  обнаружение продуктов горения в пламени

На доске учитель записывает схему происходящей химической реакции горения парафина:

СnHm + O2-> CO2 + H2O.

Вопросы учащимся:

Что вы можете сказать о составе пламени?

Одинаков ли состав каждой зоны?

Затем учитель показывает опыты, позволяющие выяснить это экспериментально. Для исследования внутренней части пламени с помощью тигельных щипцов вносит один конец стеклянной трубки во внутреннюю часть пламени, а к другому концу подносит горящую лучину. Сначала из трубки выходит белое газообразное вещество, при поднесении горящей лучины оно загорается.

Вопросы:

Предположите, какое это вещество? (Газообразный парафин)

Физическое или химическое явление наблюдается в данном случае?

Можно сделать вывод: внутренняя часть пламени представляет собой газообразный парафин.

Вывод  Состав внутренней части – пары (парафина, спирта, керосина), идет испарение.

Для исследования средней части пламени учитель на несколько секунд вносит фарфоровую чашку во внешнюю часть пламени (белое дно чашки остается неизменным), и на секунду - в среднюю часть пламени. Дно чашки покрывается копотью.

Вывод: средняя часть пламени содержит продукт неполного сгорания углерод, образовавшийся в результате химической реакции, пламя светится.

Вопрос: почему средняя часть пламени ярко светится? (Потому что частицы углерода сильно раскалены.)

Учитель обращает внимание учащихся на то, что вещество, содержащееся в воздухе крупных городов в виде частиц копоти и сажи, и вещество, присутствующее в средней части пламени, придающее пламени красоту и жизнь, - одно и то же. Как же прекрасен этот процесс, при котором такое невзрачное вещество, как уголь, делается таким сияющим!

Учитель ставит перед учащимися проблему: анализируя схему реакции горения парафина, можно предположить, что во внешней, третьей зоне пламени образуются углекислый газ и вода.

Возьмите предметное стекло, закрепите в держателе, внесите в зону тёмного конуса горящей свечи и подержите 3-5с. Быстро поднимите стекло, посмотрите на нижнюю плоскость. Объясните, что там образовалось.

Сухую пробирку переверните вверх дном и подержите над пламенем до запотевания. Объясните наблюдаемое явление.

Затем учитель зажигает спиртовку и задает учащимся вопросы:

Что общего в строении пламени свечи и спиртовки? В чем различия?

Почему средняя часть пламени спиртовки не видна? (Содержание углерода в спирте меньше, чем в парафине.)

Мы с вами доказали свое предположение, а проверка, основанная на опыте, в философии называется апостериори. Мы выяснили, что более высокую температуру имеет внешняя часть пламени. Самая высокая температура (5000 °С) отмечена при горении дициана С2N2 в озоне. При горении водорода во фторе достигается температура 4300 °С. Температура горения свечи 1400 °С. Одинаков ли состав каждой зоны?

Опыт №3.

Влияние воздуха на горение свечи

Сначала накройте свечу маленьким по объёму стаканом, затем – большего объёма. В каком случае свеча горит дольше? Почему?

Что –же такое пламя .В заключение этой части урока учащиеся с помощью учителя формулируют определение понятия "пламя"-  это горящее газообразное вещество.

II Этап урока Свойства пламени

Опыты:

-Горение бумаги

-кипячение воды в бумажном стаканчике

-горение денег

III Этап урока

"горение" -экзотермическая реакция окисления, протекающая с достаточно большой скоростью.

Характеристика процесса горения.

1. Любая горящая штука разогревает воздух вокруг себя настолько, что он начинает светиться. Это значит, что огонь — это просто горячий светящийся воздух. А горячий воздух имеет свойство подниматься. И чем горячее, тем быстрее — именно поэтому обычно огонь горит вверх, а не во все стороны. Первая сила, которая на него действует, — подъемная сила.

2. Но просто так воздух подниматься не будет, ведь сверху тоже не пусто. Горячий воздух сталкивается с холодным и от этого появляются завихрения — языки пламени. Или, там, шапка гриба. Это вторая сила, которая действует на пламя — сопротивление среды.

3. Иногда бывает ветренно, и костер дергается по сторонам. А огонь лампы направлен не вверх, а туда, куда мастер направит. И зажигалку можно повернуть так, чтобы огонек горел вбок. Это всяческие дополнительные силы, которые влияют на внешний вид пламени. Кстати, огонь не ломится тупо в предметы. Пламя — это поток воздуха (попробуй, например, подуть на свечку «сквозь» бутылку), поэтому он их плавно обтекает. К этому можно добавить, что воздух для поддержания горения засасывается откуда-то снизу, но в нашем случае это не так важно.

4. Огонь — источник света. Причем, чем больше температура, тем ярче он светит. У основания свет желтый и яркий, а в районе завихрений он краснеет сходит на нет, потому что воздух там остывает. Почему-то в непосредственной близости от горящего предмета, он тоже прозрачный.

5. Стоит помнить, что этот источник света совсем не равномерный. То есть, чем больше по размерам пламя, тем больше всяких бликов и тем более странными и многосоставными выглядят тени, которые отбрасыват предметы. Огонь — классический пример того, как воспирятие объекта зависит от поведения окружающей среды. Если в нарисованной комнате горит камин, но отблесков на ковре он не дает, значит где-то здесь кидают.

6. Цветовая раскладка по температурам выглядит примерно так: (горячо) синий, белый, желтый, оранжевый, красный, малиновый, прозрачный/дымный (холодно). На цвет влияет содержание химических элементов в горящем материале: медь дает зеленый цвет, природный газ — синий.

7. Если горючее тяжелое, огонь наверху превращается в дым. Вернее, дым есть с самого начала, просто его не видно. Он может быть черным, серым, оранжевым и так далее. Проще всего представить дым воздухом — это почти так и есть. И движется он по тем же законам.

8. Искры. Разваливающиеся бревна дают много искр. Бенгальский огонь дает много искр. Турбинка дает много искр. И они все разлетаются либо в разные стороны, либо вверх. В небольших количествах они бывают полезны для придания реалистичности.

Стадии горения:

1. Испарение, газификация вещества.

2. Разложение вещества.

3. Окисление вещества.

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

По мере развития человеческого общества значение процессов горения все возрастало. От применения огня для чисто бытовых целей (приготовление пищи, обогревание жилища) человек перешел к использованию его в качестве источника получения механической работы в различного рода тепловых двигателях, прежде всего в паровых машинах. Стремление улучшить качество паровых машин дало толчок к возникновению науки о тепле - термодинамике. Правильное понимание основных законов, лежащих в основе процесса горения, способствовало в свою очередь дальнейшему росту энерговооруженности человеческого общества. Несмотря на то, что в последние; десятилетия был открыт и стал служить человеку новый вид энергии - ядерная энергия, роль химических источников энергии - угля, газа, нефти - не уменьшилась. В наше время химическая энергия применяется во всех отраслях народного хозяйства - от индивидуальных газовых плит до двигателей космических кораблей.

Фарадей в своей "Истории свечи" говорит: "Явления, наблюдающиеся при горении свечи, таковы, что нет ни одного закона природы, который при этом не был бы так или иначе затронут". Хотя прошло уже более ста лет, и наука шагнула далеко вперед, эти слова остаются в силе.

Наконец, важная особенность явления горения - способность его к пространственному распространению. Вспомним лесные и степные пожары. Недаром для охраны больших массивов леса создана специальная служба слежения. С вертолетов и самолетов регулярно осматриваются большие площади лесов, а при необходимости высаживается и парашютный десант. Основное - вовремя заметить очаг пожара. Иначе он быстро захватывает большую территорию, и борьба с ним многократно усложняется. В ветреную погоду скорости распространения лесных пожаров достигают десятков километров в час.

А. Пушкин (1825)

Сожжённое письмо.

Прощай, письмо любви, прощай! Она велела…

Как долго медлил я, как долго не хотела

Рука предать огню все радости мои!..

Но полно, час настал: гори,  письмо любви.

Готов я; ничему душа моя не внемлет.

Уж пламя жадное листы твои приемлет…

Минуту!..вспыхнули…пылают…лёгкий дым,

Виясь, теряется с молением моим.

Уж перстня верного утратя впечатленье,

Растопленный сургуч кипит… О провиденье!

Свершилось! Темные свернулися листы;

На лёгком пепле их заветные черты

Белеют… Грудь моя стеснилась. Пепел милый,

Отрада бедная в судьбе моей унылой,

Останься век со мной на горестной груди…

Логическая загадка: в 19 веке богатый купец построил в городе большой деревянный дом, обнес его деревянным забором и на глазах горожан поджег его.За это он получил большую сумму денег.

Вопрос: Почему он получил такую большую сумму денег?

Ответ: Изобрел средство для обработки дерева от огня.

Видео ролик «игры с огнем»