Getestete Unterrichtsreihen:
Feuer und Flamme
Vorbemerkung:
1. Entz�nden von hei�em Wachs mit kaltem Wasser
2. Der brennbare Stoff
2a. Unter welchen Bedingungen brennt Wachs?
2b. Erhitzen von Wachs im Reagenzglas
2c. Erhitzen von unverbranntem Wachsdampf (Tochterflamme)
2d. Entflammen von unverbranntem Wachsdampf
2e. Brennen auch bei Holz, Papier etc. nur die entweichenden Gase?
2f. Entflammen von Leichtbenzin, Alkohol und Petroleum
2g. Warum ist die Farbe der Flamme fast immer gelb?
3. Die Z�ndtemperatur
3a. Bei welcher Temperatur entz�ndet sich ein Streichholz?
3b. Wann entflammt Erdgas bzw. Feuerzeuggas?
3c. Der Papiertrichter �ber der Kerzenflamme
4. Der brandf�rdernde Stoff
4a. Ist die Menge des brandf�rdernden Stoffes wichtig?
4b. Die Wirkung der Oberfl�che f�r den brandf�rdernden Stoff
4c. Brennender und brandf�rdernder Stoff als Gasgemisch
4d. Ist die Art des brandf�rdernden Stoffes wichtig? Experimente mit Sauerstoff
4e. Wird Eisen beim Verbrennen schwerer?
4f. Wie viel Sauerstoff ist in der Luft?
4g. Spezialfall: Wasserstoff und Sauerstoff
4h. Chemisch gebundener Sauerstoff: Gummib�rcheninferno
5. Die Kerze
5a. Die Rolle des Dochtes
5b.Temperaturverteilung
5c. Was geschieht chemisch (Nachweis von C als CO2 und von H als H2O)
5d. Wird die Kerze (incl. Produkte) beim Verbrennen leichter?
6. Feuer l�schen
6a. Das Branddreieck
6b. Beispiele f�r Feuer l�schen
6c. L�schen mit Kohlenstoffdioxid
6d. L�schen von Benzinbr�nden
6e. Experimente mit der Kupferspirale
6f. Wer baut den besten Feuerl�scher
7. Vermischtes oder Gelerntes
7a. Erlischt die untere oder die obere Kerze zuerst?
7b. Feuerspucken
7c. Feuertornado
7d. Feuerspirale
7e. Benzinexplosion im Filmd�schen
7f. Feuerzeuggas-Rakete
Vorbemerkungen
Zu diesem hier behandelten Thema gibt es eine F�lle von Versuchen, die man als Demonstrations-, Sch�lerdemonstrations- oder reine Sch�lerexperimente durchf�hren kann. Fr�her konnte man in den Lehrb�chern immer nur einzelne Passagen hierzu finden. Es wurde deshalb ein eigener Unterrichtsgang konzipiert, der an der eigenen Schule mehrfach erprobt wurde und hier vorgestellt werden soll.
"Aufgepeppt" wurde die Reihe nachtr�glich noch mit Experimenten aus folgenden Artikeln:
1. "Die Kerze", W. Helmert und Dr. A. Salinger, Berlin 1999 (//home.snafu.de/helmert
/Kerze/index.htm)
2. "Chemie f�rs Leben", Marco Rossow, Prof Dr. Alfred Flint Stand Nov. 2005 Universit�t Rostock,
Institut f�r
Chemie
Die Unterrichtsreihe immer wieder modifiziert und in NRW mit Erfolg beschritten. Platziert war sie in der Mitte der Klasse 7 nach der Reihe �ber den Kalkkreislauf.
Da an nicht allen Schulen in den verschiedenen Bundesl�ndern die gleichen Voraussetzungen bzw. Hauscurricula vorhanden sind, um genau den gleichen Weg zu gehen, muss eventuell die eine oder andere Passage (s.u.) abge�ndert werden.
Als zus�tzliche Hilfe zu dem didaktischen Vorschlag finden sich auf der rechten Seite der Darstellung Links zu Hilfen wie Filmen oder Arbeitsbl�ttern.
Aus einem Sch�lerheft (etwas �berarbeitet)
Nachdem wir gen�gend gedr�ngelt hatten, hat der Lehrer zugesagt, dass wir etwas mit Feuer als n�chstes machen d�rfen.
Was ich unter Feuer verstehe
-Wenn ich an Feuer denke, dann denke ich Explosionen, Hitze, gro�e Temperaturen, abfackelnde
H�user und Waldbr�nde.
- Ich denke auch an Bunsenbrenner.
- Aber ich denke auch an Kerzen und wenn ich an Kerzen denke, denke ich auch an Licht."
Welche Bedingungen m�ssen erf�llt sein, damit es brennt?
1. Brennbares Material
Benzin, Holz, Erdgas, Deospray, Papier
Heu, Kohle, Wachs, Schwarzpulver
Nicht brennbare Stoffe sind dagegen:
Kohlenstoffdioxid, Wasser, Glas
L�schdecke, Sand
2. Brandf�rdernde Stoffe
Luft oder besser: Sauerstoff manche Chemikalien und Schwarzpulver ( ist auch bei Nr. 1 aufgef�hrt!)
3. Feueranz�nder
Der Lehrer sagt: "Ihr habt eigentlich alles so toll zusammengetragen, dass wir die Unterrichtsreihe gar nicht mehr durchzunehmen brauchen; aber ich m�chte mit Euch noch ein paar Feinheiten genauer herausarbeiten. Ich sehe schon am Leuchten in euren Augen dass es viel Spa� machen wird."
Versuch: (wird vom Lehrer durchgef�hrt)
1. Entz�nden von hei�em Wachs mit kaltem Wasser
Prinzip: | Es wird ein Reagenzglas mit erhitztem Wachs in kaltes Wasser gehalten. | ||
Skizze: | entf�llt | | |
Material: | Schutzbrille, Bunsenbrenner, Gasanz�nder, Reagenzglas, Reagenzglashalter Spatel, Becherglas, 600 mL | ||
Chemikalien: | Kerze(nwachs), Leitungswasser | ||
Durchf�hrung Beobachtung: | Wir bef�llen das Becherglas etwa zu dreiviertel mit kaltem Leitungswasser. Dann knicken wir eine Weihnachtskerze so etwa bei 1-2 cm ab, ziehen das Wachs vom Docht und geben es in das Reagenzglas. Der Lehrer zieht die Schutzscheibe hoch und erhitzt das Reagenzglas in der Brennerflamme, bis es eigenartig zischt. Dann stellt er den Brenner ab und h�lt das Reagenzglas in das kalte Wasser. | ||
Ergebnis: | Hei�es Wachs brennt auch ohne Feueranz�nder. |
Der Lehrer sagt: Dieses Experiment enth�lt einen Trick, den er sp�ter erkl�ren wird.
Wir sollen auf keinen Fall diesen Versuch irgendwie zu Hause nachmachen!
2. Der brennbare Stoff
2a. Unter welchen Bedingungen brennt Wachs?
Prinzip: | Wachs wird auf dem Magnetr�hrer erhitzt und versucht anzuz�nden. | ||
Skizze: | Film: A14B | ||
Material: | Magnetr�hrer, Schutzbrille, Spatel | ||
Chemikalien: | Kerze(nwachs) im Teelichtbecher, Streichh�lzer | ||
Durchf�hrung Beobachtung: | Wir entleeren ein Teelicht und stampfen oder dr�cken den Boden glatt. Dann geben wir nur ein gr��eres St�ck Wachs zur�ck in den Teelichtbecher. Diesen stellen wir dann auf den Magnetr�hrer und schalten ihn an. | ||
Ergebnis: | Eigentlich brennt Wachs nur wenn es verdampft |
Den Versuch fanden wir nicht so eindeutig. Wir haben daraufhin diskutiert, wie man ihn verbessern k�nnte und kamen auf eine tolle Idee: Wir machen Wachs im Reagenzglas hei� und z�nden dann den Dampf an.
2b. Erhitzen von Wachs im Reagenzglas
Prinzip: | Wachs wird im Reagenzglas erhitzt und versucht dieses anzuz�nden. | |
Skizze: | Film: A14D | |
Material: | Schutzbrille, Bunsenbrenner, Gasanz�nder, Reagenzglas, Stativ, Muffe, Greifklemme | |
Chemikalien: | Kerze(nwachs) | |
Durchf�hrung Beobachtung: | Wir knicken eine Weihnachtskerze etwa bei 1 cm ab, ziehen das Wachs vom Docht und geben das St�ck in ein Reagenzglas. Dieses erhitzen wir in der rauschenden Flamme, bis es fl�ssig wird und schlie�lich Wachsdampf entweicht. | |
Ergebnis: | Es brennt nur gasf�rmiges Wachs. |
2c. Entflammen von unverbrannten Wachsgas
Skizze: | Film: A14C |
Durchf�hrung Beobachtung: | Eine Kerzenflamme, die stabil ist (d.h. schon einige Minuten gebrannt hat), wird ausgepustet. Man n�hert sich dem aufsteigenden Rauch mit einem brennenden Streichholz. Die Flamme entz�ndet den Qualm und springt von da aus auf den Docht �ber! Der Versuch ist fast beliebig oft wiederholbar. |
2d. Erhitzen von unverbranntem Wachsgas (Tochterflamme)
Durchf�hrung Beobachtung: | Mittels kurzer Glasr�hrchen werden noch nicht verbrannte Gase aus einer Flamme abgeleitet und am Ende des Glasrohres entz�ndet. Es bilden sich Flammen aus, die in der Struktur (innerer Kegel etc.) der Ausgangsflamme entsprechen. |
Was mit dem Wachs passiert, k�nnte nat�rlich erst recht mit Alkohol oder Benzin geschehen; vielleicht sogar mit Holz.
2e. Brennen auch bei Holz, Papier etc. nur die entweichenden Gase/D�mpfe?
Prinzip: | Brennbare Stoffe werden im Reagenzglas erhitzt und versucht anzuz�nden. |
Skizze: | wie bei Versuch 2a |
Material: | wie bei Versuch 2a |
Chemikalien: | Holz (Schaschlik-Spie�e), Papier, Alkohol usw. |
Hinweis: | VORSICHT: Bei der eintretenden Verkohlung k�nnen giftige und kanzerogene Stoffe entstehen! ABZUG! |
Durchf�hrung Beobachtung: | Wir geben gruppenweise den brennbaren Stoff in das Reagenzglas. Dieses erhitzen wir in der rauschenden Flamme und halten den Reagenzglasrand kurz in die Brennerflamme. In allen F�llen k�nnen wir das entweichende Gas anz�nden. Manchmal stinkt es dabei und die Stoffe werden schwarz und teerig. |
Ergebnis: | Bei brennbaren Stoffen brennt nur das entweichende Gas. |
Fazit: Flammen sind brennende Gase!
Unser Lehrer ist zwar stolz auf uns, aber immer noch nicht zufrieden: Er dreht den Gashahn am Brenner auf und sagt: "Hier haben wir doch Gas. Warum brennt es nicht?"
Durchf�hrung Beobachtung: | Der Lehrer fuchtelt mit dem Gasanz�nder weit �ber der Brenner�ffnung und daneben herum. Die Funken aus dem Gasanz�nder spr�hen, aber das Gas entz�ndet sich an keiner der genannten Stellen. Auch auf dem Tisch unter halb des Brenners kann er das Gas nicht entz�nden. Erst wenn die Funken in die N�he der Brenner�ffnung kommen entz�ndet sich das Gas. |
Ergebnis: | Auch Erdgas l�sst sich nur entz�nden, wenn dessen Menge (besser: Konzentration) gen�gend gro� ist. |
Nun ist uns klar, dass Gas vorhanden sein muss. Aber wie entsteht das Gas, wenn der Stoff noch nicht brennt
2f. Entflammen von Leichtbenzin, Alkohol und Petroleum
Prinzip: | Kleine Portionen der Stoffe werden auf den Experimentiertisch gegossen und versucht anzuz�nden. | |
Skizze: | entf�llt | Film: A14G |
Material: | Schutzbrille, Bunsenbrenner, Gasanz�nder, Streichh�lzer | |
Chemikalien: | Leichtbenzin (Siedebereich 40-60�C), Alkohol (Ethanol) und Petroleum | |
Durchf�hrung Beobachtung: | 1. Ein Mitsch�ler verteilt auf unserem Kacheltisch mit der Spritze 0,5 mL Leichtbenzin. Wir sehen schon, wie sich die Lache verkleinert weil das Benzin verdunstet. Wir entz�nden es schnell mit einem Streichholz vom Rand her. Es entz�ndet sich bereits, wenn das brennende Streichholz ca. 20 cm entfernt ist. Es bildet sich eine eindrucksvolle Stichflamme, die weit �ber die Gr��e der Lache hinausgeht. Das Benzin brennt schnell ab. 2. Genauso geben wir mit der Spritze
0,5 mL Alkohol auf die Kacheln und z�nden ihn an. Er entz�ndet sich erst, wenn das brennende Streichholz die Lache ber�hrt. | |
Ergebnis: | Die Stoffe lassen sich verschieden leicht entz�nden, weil sich bei Zimmertemperatur unterschiedlich viel Dampf �ber der Fl�ssigkeit bildet. Wenn der Dampf brennt, verdampft die Hitze wieder Fl�ssigkeit usw. |
2g. Warum ist die Farbe einer Flamme fast immer gelb
Prinzip: | a) Es wird ein Magnesiast�bchen oder ein kaltes Reagenzglas �ber eine Kerzenflamme gehalten b) Es wird Ru� (Kohlestaub) in eine nichtleuchtende Flamme gestreut | |
Skizze: | entf�llt | |
Material: | Schutzbrille, Bunsenbrenner, Gasanz�nder, Reagenzglas, Spatel | |
Chemikalien: | Kerze, Bernnergas | |
Durchf�hrung Beobachtung: | a) eine Kerze wird angez�ndet. Dann h�lt man quer ein Reagenzglas dar�ber, dass sie stark ru�t und h�lt dar�ber einen Bunsenbrenner mit rauschender Flamme. Kommt der Ru� in die Flamme f�rbt sie sich sofort gelb. H�lt man das angeschw�rzte Magnesiast�bchen in die rauschende Flamme wird es wieder wei�. b) mit einem Spatel werden feine Kohlestaubteilchen in die rauschende (entleuchtete) Flamme eines schr�g gestellten Brenners gestreut: Sie beginnt augenblicklich an den Stellen, wo Kohleteilchen hingelangen, zu leuchten. | |
Ergebnis: | Die Flamme f�rbt sich gelb, weil fast alle Brennstoffe Kohlenstoff enthalten: Wenn diese unvollst�ndig (mit ungen�gend Sauerstoff)verbrennen, dann gl�ht der entstehende Kohlenstoff in der Flamme auf. Auf dem Gl�hen beruht die gelbe Falmmenfarbe. |
3. Die Z�ndtemperatur
Unser Lehrer ist immer noch nicht zufrieden: "Am Brennerkopf haben wir doch gen�gend Gas. Warum brennt es nicht von alleine?" Judith erinnerte ihn, dass wir schon in der Stunde davor festgestellt hatten, dass man einen Gasanz�nder ben�tigt. Aber warum brannte das Wachs im Versuch 1, ohne das es angez�ndet wurde? Das muss irgendwas mit der H�he der Temperatur zu tun haben. Wir wollen dies untersuchen an einem Stoff, der sich schon nur durch Reibung entz�ndet: an Streichh�lzern
3a Bei welcher Temperatur entz�ndet sich ein Streichholz? Der Versuch gelingt so nicht mit Holz oder Papier im Reagenzglas !! | |
3b. Wann entflammt Erdgas bzw. Feuerzeuggas?
3c. Kann man Papier mit einer Kerze entflammen?
Film: A14K | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Ein Teelicht wird unter einen Papiertrichter gestellt: Er geht in Flammen auf. |
Ergebnis: | Mit Wasser kann man Papier unter seinem Flammpunkt gek�hlt halten. |
Tabelle einiger Substanzen
Substanz | Siedepunkt | Flammpunkt | (Selbstent-)Z�ndtemperatur |
[�C] | [�C] | [�C] | |
Wasserstoff | -253 | � | 465 |
Methan (Erdgas) | -162 | � | 595 |
Acetylen (Schwei�gas) | -84 | � | 305 |
Propan (Feuerzeug) | -42 | � | 470 |
Butan (Feuerzeug) | 0 | � | 365 |
Aceton | 56 | -18 | 540 |
Methanol | 65 | 11 | 455 |
Ethanol (Brennspiritus) | 78 | 13 | 425 |
n-Heptan (ROZ=0) | 98 | -4 | 215 |
Isooctan, 2,2,4-Trimethylpentan (ROZ=100) | 99 | -12 | 410 |
Streichholzkopf | 80-160 | ||
Zeitungspapier | 175 | ||
Stroh | 250-300 | ||
Holz | 270-340 | ||
Wachs | 400 |
4. Der brandf�rdernde Stoff
4a. Ist die Menge des brandf�rdernden Stoffes wichtig?
Prinzip: | Zwei Teelichte werden unter unterschiedlich gro�en Bechergl�sern gleichzeitig entz�ndet, um die Rolle der Umgebungsluft zu studieren |
Skizze: | |
Material: | Schutzbrille, Becherglas 600 mL, Becherglas 250mL, Streichh�lzer |
Chemikalien: | 2 Teelichte |
Durchf�hrung Beobachtung: | Die Teelichte werden angez�ndet und die Bechergl�ser dar�ber gest�lpt. Man kann beobachten, dass die Kerze unter dem kleinen Becherglas zuerst verlischt. Offensichtlich ist bei sonst gleichen Bedingungen im gro�en Becherglas mehr Luft vorhanden |
Ergebnis: | Feuer ist nicht nur von der Masse des Brennstoffes, sondern auch von der Menge des brandf�rdernden Stoffes abh�ngig. |
4b. Die Wirkung der Oberfl�che f�r den brandf�rdernden Stoff
Film: A14M | |
Durchf�hrung Beobachtung: | In Versuch 2f brannte Petroleum eigentlich nur, wenn das Streichholz in der N�he war. Nun spr�hen wir das Petroleum mit einem Zerst�uber in die Brennerflamme: Es entsteht eine Stichflamme, |
Ergebnis: | Die Oberfl�che wird durch das Zerst�uben so gro�, dass sich genug Gas bildet ist und gen�gend Luftsauerstoff herankommt. |
4c. Brennender und brandf�rdernder Stoff als Gasgemisch
Film: A14N | |
Durchf�hrung Beobachtung: | In einem Automotor wird der brennbare Stoff gasf�rmig gemacht und mit Luft vermischt. Dies geschieht im Vergaser. Die Z�ndung erfolgt im Modellmotor |
Ergebnis: | Benzin-Luft-Gasgemische reagieren bei Z�ndung explosionsartig und k�nnen einen Kolben treiben. |
4d Ist die Art des brandf�rdernden Stoffes wichtig? Experimente mit Sauerstoff
Exkurs: pneumatisches Auffangen von Gasen
Prinzip: | In einen mit Wasser gef�llten Standzylinder wird ein Gas eingeleitet. |
Skizze: |
|
Material: | Pneumatische Wanne, Standzylinder, Gaseinleitungshilfe, Deckglas |
Chemikalien: | Gas (z.B. Sauerstoff) |
Durchf�hrung Beobachtung: | Die pneumatische Wanne wird mit Wasser gef�llt und die Einleitungshilfe hinein gestellt. Dann wird der Standzylinder vollst�ndig mit Wasser gef�llt und umgekehrt auf die Einleitungshilfe gestellt. Schlie�lich wird Gas eingeleitet. Es steigt im Messzylinder hoch, bis dieser vollst�ndig gef�llt ist. Zum Abschluss wird der Zylinder unter Wasser mit dem Deckglas verschlossen und aufrecht hingestellt. |
Ergebnis: | Jedes wasserunl�sliche Gas verdr�ngt auf Grund seiner viel kleineren Dichte das Wasser aus dem Standzylinder. Dieser kann so vollst�ndig gef�llt werden. (Gasometer) |
Experimente mit reinem Sauerstoff
Film: A14H | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Eine Kerze, .Eisenwolle und Holzwolle werden entz�ndet und in einen mit Sauerstoff gef�llten Standzylinder gehalten. |
Ergebnis: | A Kerze in Luft brennt normal ---- in reinem Sauerstoff viel heller B Eisenwolle in Luft gl�ht normal ---- in reinem Sauerstoff heller C Holzwolle in Luft brennt normal ---- in reinem Sauerstoff viel heftiger Gl�hende Holzwolle entz�ndet sich in reinem Sauerstoff |
Mit der entflammenden Holzwolle haben wir einen sch�nen Test auf Sauerstoff gefunden. Wir f�llen das zu testende Gas in ein Reagenzglas (�ffnung nach oben) und halten einen glimmenden Span hinein.
Glimmspanprobe | H�lt man einen glimmenden Span in ein mit Gas gef�lltes Reagenzglas und entflammt dieser, so ist Sauerstoff vorhanden. |
Der Lehrer sagt: "Kerzenbrand kennt Ihr, auch das Holzwolle brennt aber- das Eisen brennt ist f�r die meisten von Euch neu. Wird nun das Eisen schwerer beim Erhitzen oder leichter?"
Wir stimmen ab. Alle sind daf�r, dass es leichter wird.
De Lehrer: "Ist keiner von euch mutig?"
Wir: "Wieso, wir haben Ahnung!"
4e Wird Eisen beim Verbrennen schwerer?
Prinzip: | Eisenwolle wird an einer Balkenwaage verbrannt und dabei gewogen. |
Skizze: |
|
Material: | Balkenwaage, Gasbrenner, Anz�nder |
Chemikalien: | Eisenwolle |
Durchf�hrung Beobachtung: | Die Eisenwolle wird an der Waage befestigt. Dann wird die Waage austariert. Erhitzt man die Eisenwolle mit dem Gasbrenner, so scheint die Waage auf der Eisenseite zun�chst hochzugehen. Das Eisen gl�ht auf und die Farbe �ndert sich von metallisch gl�nzend in schwarz. Die Schale senkt sich immer mehr nach unten. |
Ergebnis: | Eisen wird beim Verbrennen schwerer |
Der Lehrer teilt uns mit, dass diese Reaktion ausgenutzt werden kann, um den Sauerstoffgehalt der Luft zu bestimmen. Dazu brauchen wir eine abgeschlossene Apparatur ver�nderlichen Volumens.
Ergebnis: | In der Luft befinden sich etwa 20% Sauerstoff |
4g Spezialfall: Verbrennen von Wasserstoff mit Sauerstoff
Skizze: | |
Ergebnis: | A Wasserstoff in Seifenblasen brennt ruhig ab B Wasserstoff mit Luft gemischt in Seifenblasen knallt beim Anz�nden C Wasserstoff mit Sauerstoff gemischt in Seifenblasen: Ein Riesenknall |
Lehrer:"Das ist die Vorstufe zum Wasserstofftest: Die Knallgasprobe" (Reagenzglas �ffnung nach unten)
Knallgasprobe | Wenn man ein gasgef�lltes Reagenzglas einer Flamme n�hert und es eine kleine Explosion ( "Plop" bzw. "Puii") gibt, so handelt es sich bei dem Gas um Wasserstoff |
Der brandf�rdernde Stoff kann nicht nur aus der Luft (oder aus der Gasflasche wie beim Schwei�en) kommen sondern kann auch aus Stoffen freigesetzt werden.
4h Chemische Stoffe k�nnen Sauerstoff freisetzen: Gummib�rcheninferno
Prinzip: | Gummib�rchen sollen mit Sauerstoff auf Kaliumchlorat reagieren. | |
Skizze: |
| Film A14L |
Material: | Schutzbrille, Bunsenbrenner, Gasanz�nder, gro�es Reagenzglas, Stativ, Muffe, Greifklemme | |
Chemikalien: | Gummib�rchen, Kaliumchlorat | |
Durchf�hrung Beobachtung: | Raum abdunkeln! In einem ganz leicht schr�g eingespannten Reagenzglas erhitzt man rund 10 g Kaliumchlorat bis zum Schmelzen. Unmittelbar danach gibt man das Gummib�rchen hinzu, welches sofort unter heftigem Tanzen mit einer bl�ulichen Farbe verbrennt. Begleitet wird der Vorgang von einem kr�ftigen Brummen und Zischen. | |
Ergebnis: | Der aus dem Kaliumchlorat freigesetzte Sauerstoff reagiert mit der Gelatine des Gummib�rchens unter Feuererscheinung. Die bei der Verbrennung entstehenden Gase rei�en das Gummib�rchen periodisch mit sich und verursachen so den Tanzeffekt |
5. Die Kerze
5a. Die Rolle des Dochtes
Wie funktioniert eine Kerze bzw. Petroleumlampe
Das ist doch klar: "Es liegt nur am Docht!!" ........aber...........
Skizze: | Film: A14E |
Durchf�hrung Beobachtung: | Brennprobe: Der Docht brennt gar nicht richtig er glimmt nur. Chromatographietest: H�lt man den Docht z.B. in eine Kristallviolettl�sung, |
Ergebnis: | Petroleuml�mpchen |
5b.Temperaturverteilung in einer Flamme
a. Qualitative Untersuchung der Temperaturverteilung
1. Ein Holzst�bchen wird mit den Zeigefingern der beiden H�nde schnell von oben in den unteren Teil der rauschenden Brennerflamme gebracht und nach kurzer Zeit wieder hochgezogen.
Es sind zwei leicht verkohlte Streifen (vom Flammenrand) auf dem Holz zu sehen.
2. Ein Holzst�bchen wird wie bei 1. nur in den oberen Teil der Flamme gehalten.
Jetzt
ist nur noch eine, daf�r aber stark verkohlte Stelle auf dem Holz zu sehen.
(Die Versuche 1 und 2 k�nnen auch mit einem Magnesiast�bchen zwischen den Zeigefingern durchgef�hrt werden. Dann hat man mehr Zeit und kann die hei�esten Stellen durch helles Gl�hen des St�bchens ausfindig machen)
3. Ein Streichholz wird schnell mit dem Kopf in die Mitte des unteren blauen Kegels der rauschenden Flamme gebracht. Der Kopf entz�ndet sich nicht, wohl aber wird das Holz selber am Au�ensaum der Flamme angebrannt. Wartet man zu lange, wird der Kopf von der sich dort bildenden Flamme entz�ndet.
b. Quantitative Untersuchung der Temperaturverteilung Mit einem (digitalen) Thermometer mit dem Drahtf�hler (Vorsicht: die Isolierung nicht in der Flamme verschmoren) werden die einzelnen Flammenbereiche untersucht. Man findet im unteren Bereich der Flamme innen Temperaturen um 200-300�C, au�en um 400-600�C; im oberen Bereich der Flamme bis �ber 1000�C. | Film G00 |
Das Bild ist entlehnt: //www.betriebsfeuerwehr.ch/ausbildung/brandverhalten.htm
5c Was geschieht chemisch beim Brennen der Kerze?
Man spricht bei Kerzen oft von Paraffin-Wachs. Der Lehrer erkl�rt uns, das Paraffine sogenannte KW's sind. Sie sind aufgebaut aus Kohlenstoffen und Wasserstoffen. Also testen wir dies. Die Reaktions-produkte: Aus Kohlenstoff entsteht bei der Verbrennung Kohlenstoffdioxid (Kalkwasserprobe) aus Wasserstoff entsteht bei der Verbrennung mit Sauerstoff Diwasserstoffoxid, besser bekannt als Wasser (WATESMO-Probe).
Nachweis von Wasser und Kohlenstoffdioxid bei Verbrennungen
| AB L01a mit einer Kerze! | Film: L01a |
5d. Wird die Kerze (incl. Produkte) beim Verbrennen leichter?
6. L�schen von Feuer
Feuer l�schen ist nichts anderes als daf�r zu sorgen, dass mindestens eine der drei Bedingungen f�r Feuer nicht erf�llt ist.
1. gen�gend brennbarer
Stoff
2. gen�gend brandf�rdernder Stoff
3. Die Entz�ndungstemperatur muss erreicht sein
6a Das Feuerdreieck
Das Feuerdreieck ist ein Begriff der Feuerwehr aus dem Brandschutz
Brandklassen und Feuerl�scher
6b Beispiele f�r Feuerl�schen
a. Wenn man beim Brenner das Gas abdreht, ist Bedingung 1 (brennbarer Stoff) nicht mehr erf�llt
b. Wenn man ein Holzfeuer mit Wasser l�scht, ist Bedingung 3 (Entz�ndungstemperatur muss erreicht sein) nicht mehr erf�llt.
c. Bei Waldbr�nden schl�gt man vorher Schneisen (Zonen, in denen dann keine B�ume mehr stehen). Damit ist f�r das ankommende Feuer Bedingung 1 (brennbarer Stoff) nicht mehr erf�llt.
d. Ausblasen einer Kerze: Die brennenden D�mpfe werden unter den
Entz�ndungspunkt abgek�hlt.
(Bedingung 3) Zus�tzlich werden sie aber auch noch verweht. (Bedingung 1)
e. Ausdr�cken einer Kerze: Abgesehen davon, dass man sich dabei die Finger verbrennen kann, ist der Grund fast derselbe wie beim Ausblasen. Der Docht wird dadurch extrem abgek�hlt.
f. Wieso lassen sich Scherzkerzen nicht ausblasen?
In den Docht ist Magnesium verarbeitet, das nach dem Ausblasen der Flamme noch sehr hei� weiter gl�ht. Diese
Temperatur (von mehr als 250 Grad) reicht aus, um die noch warmen Paraffin-D�mpfe wieder zu entz�nden
6c. Feuerl�schen mit Kohlenstoffdioxid:
Prinzip | Kohlenstoffdioxide wird im Becherglas �ber eine Flamme gegossen. |
Materialien | 3 Bechergl�ser, 800 mL hohe Form Film: A05g |
Chemikalien | 2 Teelichte, Kohlenstoffdioxid (Stahlflasche) |
Skizze | entf�llt |
Durchf�hrung | Wir geben in zwei Bechergl�ser je ein angez�ndetes Teelicht und f�llen das dritte Becherglas mit Kohlenstoffdioxid aus der Stahlflasche. |
Ergebnis: | Kohlenstoffdioxid l�scht die Teelichtflamme. |
6d L�schen von Benzinbr�nden
Film: A14f | |
Durchf�hrung Beobachtung: | Leichtbenzin Herr Diplom-Chemiker Dr. Franz Kappenberg versucht den Benzinbrand in einer Porzellanschale mit Wasser aus einer Spritzflasche zu l�schen. Alles sieht ganz harmlos aus. Es funktioniert nicht. |
Erkl�rung: | Es klappt nicht, weil das Benzin auf dem Wasser schwimmt und einfach weiter brennt. |
Durchf�hrung Beobachtung: | Schwerbenzin/�l Schwerbenzin/�l l�sst sich nicht direkt in der Porzellanschale anz�nden. Man muss es erst auf einem Dreifu� erhitzen, damit gen�gend brennbares Gas vorhanden ist. Als der Lehrer diesen Brand mit der Spritzflasche l�schen will, gibt es eine 1- 2 Meter hohe Stichflamme und das �l brennt weiter. Erst ein herbeigerufener Kollege kann mit einem Feuerl�scher (Kohlenstoffdioxid) den Brand l�schen. Alle rufen Zugabe, Zugabe... |
Erkl�rung: | Wenn man Wasser auf das brennende �l (ca. 300 �C) sch�ttet, wird das Wasser zu Wasserdampf. Dabei vergr��ert sich das Volumen um mehr als das 1000-fache. Das verdampfende Wasser rei�t das �l mit. Es kommt brennendes �l an ganz vielen Stellen mit brand-f�rdernder Luft zusammen. Dadurch entsteht eine riesige Stichflamme. Durch das dar�ber gespr�hte Kohlenstoffdioxid ist Bedingung 2 (gen�gend brandf�rdernder Stoff - Luft) nicht mehr erf�llt. |
6e Experimente mit der Kupferspirale
Durchf�hrung Beobachtung: | Wir sollen zun�chst eine kalte Kupferspirale von oben in die Teelichtflamme halten. Danach sollen wir die Spirale in der Brennerflamme erhitzen und dann wieder in die Teelichtflamme halten. |
Erkl�rung: | Die Flamme geht aus, weil die Spirale die kalte Metallspirale den Wachsdampf abk�hlt (Bedingung 3), evtl. sogar kondensiert (Bedingung 1). Bei der hei�en Spirale geschieht beides nicht. |
6f Wer konstruiert den effektivsten Feuerl�scher? Wir!
Unser Lehrer zeigt uns, wie man Kohlenstoffdioxid freisetzen kann.
In einem Becherglas wird zu Sodal�sung etwas Salzs�ure gegeben: Es sprudelt sehr stark.
Nun sind wir dran: Wir konstruieren den Feuerl�scher:
Material: Standflasche, Stopfen, Winkelrohr, Spritze mit Nadel und Hahn , Porzellanschale mit Feuer
Chemikalien:
Feuerl�scherl�sung, Salzs�ure
Zeichnung
Wie der Feuerl�scher funktioniert
Wir geben mit der Spritze Salzs�ure zur L�sung und verschlie�en den Hahn. Es entsteht CO2. Da das Gas nicht entweichen kann dr�ckt es auf die L�sung. Diese spritzt aus der Flasche und l�scht das Feuer.
Geben wir Sp�li-Schaum in die L�sung passiert das Gleiche; aber wir haben nun einen Schauml�scher.
7. Vermischtes
7a Quizfrage f�r Schlaue K�pfe: Welche Kerze erlischt zuerst?
Film: A14O | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Zwei Kerzen werden in unterschiedlicher H�he in einem Gurkenglas aufgebaut und entflammt. Dann wird das Glas mit dem Deckel verschlossen.... |
Ergebnis: | ??? |
7b Feuerspucken
Film: A14P | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Auch feste Stoffe k�nnen eine gro�e Oberfl�che haben, wenn sie klein genug sind. |
7c Feuertornado
Film: A14Q | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Durch Drehung des Metallgitters wird der Kamineffekt verst�rkt. |
7d. Feuerspirale
Film: A14R | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Benzindampf sinkt im Schlauch herunter, bis er von einem Teelicht angez�ndet wird..... |
7e. Benzinexplosion im Filmd�schen
Film: A12 | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Benzin wir in einem kleinen Filmd�schen "vergast" und l�sst sich mehrfach z�nden. |
7f. Feuerzeuggas-Rakete
Film: A13 | |
Durchf�hrung / Beobachtung: | Ein Feuerzeuggas-Luft-Gemisch wird in einer Flasche gez�ndet. Der entstehende Druck presst das Wasser heraus. Durch diesen R�cksto� fliegt die Rakete besonders hoch in die Luft. |