2. Metto una candela su un piatto con un liquido colorato
Accendo la candela e la copro con un becher
Osservo …
La candela dopo un’ po’ si spegne e l’acqua sale di
livello.
3. Tante domande:
Quando accendiamo la candela chi è che brucia?
Lo stoppino? La cera?
Che cos’è la fiamma?
Perché la fiamma si spegne?
Perché il livello dell’acqua sale?
4. Fai tu delle ipotesi ….
Brucia ossigeno … (si, ma basta a giustificare il livello
dell’acqua?)
Quale altra motivazione? Potrebbe essersi prodotta
altra acqua e da dove è uscita?
5. Ipotesi
A bruciare è la cera che è composta da sostanze “che
bruciano” ….
La fiamma è ….
Il livello dell’acqua sale …
7. Candela :
- La candela è di forma cilindrica con un
diametro di circa 1,5 cm e una lunghezza di
circa 8 cm.
- Essa è fatta di un solido bianco e traslucido di
odore poco pronunciato e privo di sapore.
- può essere scalfita con un’unghia e presenta
uno stoppino che corre lungo l’asse centrale
da cima a fondo
- Lo stoppino, un intreccio di fili di fibra,
sporge per circa un centimetro oltre la cima
della candela.
8. Lo stoppino
Dalla base della fiamma, fino alla propria estremità, lo
stoppino è nero ed ha l’apparenza di essere
bruciacchiato. Solo la punta estrema è incandescente.
9. La fiamma:
- emana calore.
- Tenendo un dito a mezzo centimetro dal fuoco, il
calore diventa insopportabile.
- In cima la candela è liquida e il liquido ristagna in una
fossetta regolare.
- Inclinando la candela si vede che la fiamma si dirige
sempre verso l’alto.
10. Esperimento 1
Perché in un recipiente chiuso la candela si
spegne?
Sistemiamo una candela accesa all’interno di un
becher riempito di acqua per due terzi del suo volume.
Capovolgiamo ora su di esso una beuta nel modo
mostrato
Si noterà che la candela si spenge e l’acqua sale
all’interno della beuta fino ad occupare circa un quinto
del volume (20%) dell’aria presente all’inizio
dell’esperimento
11. La candela si spegne perché:
manca ossigeno
L’ossigeno presente nella beuta viene “consumato”
dalla fiamma.
E’ avvenuta una “Reazione”:
C + O2 = CO2
La cera è ricca di carbonio che reagisce
con l’ossigeno a formare CO2.
12. Confermiamo l’ipotesi con un esperimento
sui tempi di spegnimento
a) Accendi la candela, coprila con una beuta, e misura il
tempo t1 necessario affinché si spenga.
Ripeti l’operazione 3 volte e fai la media dei tempi.
b) Accendi la candela, coprila con un becher (volume
maggiore della beuta) e misura il tempo t2 necessario
affinché si spenga.
Ripeti tre volte e fai la media.
CONFRONTA I TEMPI t1 E t2. COSA DEDUCI?
13. Perché l’acqua è salita?
IPOTESI:
a) L’acqua occupa lo spazio che prima occupava
l’ossigeno?
b) L’acqua occupa lo spazio che prima occupava il gas
caldo “dilatato”?
c) L’acqua è aumentata?
14. L’acqua sale perché manca dell’aria
e/o si è formata altra acqua.
L’acqua occupa lo spazio del gas (fumo) che
raffreddandosi si riduce di volume.
Inoltre l’acqua aumenta di volume..
Vedi prossimo esperimento 2
15. Esperimento 2:
dimostrare che l’acqua aumenta
Fare aderire sul fondo di un becher un pezzo di carta
da filtro imbevuto di una soluzione di cloruro di
cobalto lasciata poi seccare
Il cloruro di cobalto, CoCl2 è azzurro se anidro, rosa se
idrato (Si può usare quindi come indicatore della
presenza di umidità nell’aria).
Capovolto quindi il becher sulla candela accesa, dopo
qualche minuto si nota che la carta da filtro da azzurra
diventa rosa, il che dimostra che la combustione
della candela sviluppa umidità.
16. Cosa alimenta la fiamma?
Accendiamo ora la candela e lasciamola bruciare per
qualche secondo. Accendiamo quindi un fiammifero e
teniamolo in mano mentre spegniamo la candela con
un soffio energico.
Avviciniamo ora il fiammifero acceso a circa 2
centimetri dalla candela nella colonna di fumo che si
sprigiona dallo stoppino.
Si noterà che la candela si riaccende senza che la
fiamma abbia toccato lo stoppino.
17. Strati della fiamma
La zona più esterna della fiamma come la base è
ancora poco luminosa ma molto calda perché in quel
punto il gas di candela brucia a contatto con l’ossigeno
dell’aria.
La zona mediana infine è la zona più luminosa perché
in essa vi sono particelle incombuste ma roventi di
carbonio mentre ciò che brucia è l’idrogeno.
18. Conclusioni
Concludiamo facendo presente che le sostanze che
bruciano (candela, petrolio, alcol, legno, zucchero)
sono fatte dei combustibili carbonio e idrogeno mentre
il comburente, ossia la sostanza che garantisce la
combustione, è l’ossigeno.
19. Quali altri combustibili?
Alcol e benzina: bruciano perché sono fatti di
composti chimici simili a quelli presenti nella candela.
Il legno e la carta sono fatti anch’essi dello stesso
materiale.
Zucchero.
20. Zucchero: ottimo combustibile!
Prendiamo quindi una zolletta di zucchero e
sistemiamoci sopra un po‘ di cenere di sigaretta che
fungerà da stoppino.
Avviciniamo quindi una fiamma e osserviamo lo
zucchero bruciare anche dopo che si è allontanata la
fiamma che è servita da innesco.
Lo zucchero normalmente non brucia, ma è un ottimo
combustibile(fonte di energia) per l’atleta, il quale si
avvale di essa soprattutto durante lo svolgimento di
attività fisica.
21. Domande?
Per produrre una fiamma più grande è necessario
disporre di una candela di diametro maggiore oppure
la grandezza della fiamma dipende dalla grossezza
dello stoppino?
Di che cosa è fatta la candela? Sicuramente di
idrogeno, il quale combinandosi con l’ossigeno
dell’aria produce acqua. Gli esperimenti hanno messo
in luce la presenza di acqua in seguito alla
combustione e il consumo di ossigeno sottratto all’aria
…
