灭火泡沫

一场火热的科学项目

用化学反应灭火!

乔治·雷塞克

关键概念
化学
气体

反应
燃烧

引言
你家里有灭火器吗?希望你有!在发生火灾时,它可以救你的命。但你有没有想过这些灭火器是如何工作的?其中一些甚至不含水,这可能是你想到灭火时首先想到的东西。除了水,还有什么可以熄灭火焰呢?做这个活动来找出答案——并像变魔术一样熄灭蜡烛!

背景知识
当某物燃烧时,实际上发生了什么?火,也称为燃烧,是氧气与被燃烧物质发生化学反应的结果。幸运的是,并非所有东西在暴露于空气或氧气中时都会立即着火。要发生火灾,必须满足某些条件:首先,你需要可燃材料,或燃料,它可以燃烧。其次,这种材料需要足够热,才能着火。然后,燃烧反应必须产生足够的热量以维持火势。最后,火需要氧气才能燃烧。如果缺少热量、燃料或氧气中的任何一个,就不会发生火灾。


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灭火器的设计目的是去除火灾燃烧所需的必要“成分”之一。 有几种方法可以做到这一点。例如,可以使用水来去除火灾的热量。加水通常会使燃料冷却到足以停止燃烧的程度。某些类型的灭火器使用干粉化学品来中断化学燃烧反应。另一种选择是用一层泡沫、二氧化碳气体或阻止空气到达火焰的干粉化学品覆盖火。上述每种方法都会产生相同的结果:火被扑灭。你可以在这个活动中亲身体验,甚至不需要使用真正的灭火器——只需一些小苏打和醋。好奇这两种成分如何熄灭火焰吗?那就试试吧!

材料

  • 小蜡烛

  • 火柴

  • 成人助手

  • 小苏打

  • 汤匙

  • 培乐多或橡皮泥

  • 放置蜡烛的玻璃盘(蜡烛不应太高;它必须低于盘子的顶部。)

  • 进行此活动的安全区域

 

准备

  • 使用培乐多或橡皮泥将蜡烛粘在玻璃盘的中心。

  • 在蜡烛周围撒上几汤匙小苏打。盘子的底部应完全覆盖约四分之一英寸的小苏打。

 

步骤

  • 在成人的帮助下,用火柴点燃蜡烛。观察火焰几秒钟。火焰看起来像什么?是大还是小?

  • 小心地将一些醋倒入玻璃盘中的小苏打上。应该足够使所有小苏打溶解。但是,请确保没有液体或泡沫接触到火焰。当你将醋加入小苏打时会发生什么?你能解释你的观察结果吗?

  • 添加醋后,仔细观察蜡烛。火焰会发生什么?蜡烛会继续燃烧吗?注意:如果你没有看到任何事情发生,请尝试增加你添加到玻璃盘中的小苏打或醋的量。

  • 如果火焰熄灭,请尝试再次用火柴点燃蜡烛。这样做容易还是困难?如果你靠近蜡烛,火柴会发生什么?

  • 清理你的玻璃盘,然后再次重复实验,但这次不要用醋,而是将水倒在小苏打上。这次火焰会发生什么?你观察到相同的反应吗?如果没有,你能解释一下差异吗?

  • 额外:除了醋之外,你还能在厨房里找到其他与小苏打混合时产生二氧化碳的液体吗?记住,这些液体必须是酸性的。当你将这些溶液添加到小苏打中时,观察你燃烧的蜡烛。它们如何反应?你的火焰会继续燃烧还是熄灭?

  • 额外:与成人一起,找到你家里的灭火器(如果有),并阅读其成分列表。你能找出它是如何灭火的吗?向成人询问如何在紧急情况下使用此灭火器。但请小心不要意外地真正使用它!

 

观察和结果
你成功地熄灭了火焰吗?你甚至看不到是什么让蜡烛熄灭的,但它确实熄灭了——看起来像魔法一样!最初,你的蜡烛应该燃烧得明亮而稳定。毕竟,它有足够的来自蜡烛的燃料、来自火柴的热量和来自空气的氧气来维持火势。但是,你应该观察到,在你将醋加入玻璃盘中的小苏打后,过了一小段时间,火焰突然熄灭了。发生了什么?答案与当你将醋与小苏打混合时发生的化学反应有关。

小苏打是化学化合物碳酸氢钠的另一种名称。它与任何类型的酸(如醋)反应形成气态二氧化碳 (CO2)。你实际上可以看到它的产生——它会在你将醋加入玻璃盘时产生气泡和泡沫。同样的二氧化碳反应会使小苏打火山爆发或当你将酸与碳酸氢钠混合时使气球膨胀。在这个实验中,CO2 熄灭了蜡烛火焰。虽然你看不到它,但小苏打-醋反应产生的 CO2 开始从底部向上填充玻璃盘。最终,一旦玻璃盘中的所有空气都被二氧化碳取代,火焰就再也没有氧气可以燃烧,它就会熄灭。如果你尝试再次点燃蜡烛,它不会点燃,因为火柴一旦进入玻璃盘中的二氧化碳层也会熄灭。

但是,当你只将水添加到玻璃盘中的小苏打时,不会产生二氧化碳,因为水不是酸。因此,只要有足够的氧气和燃料,蜡烛就应该继续燃烧。

此活动灵感来自尼尔·阿德利的《101个伟大的科学实验》。

清理
确保你熄灭了蜡烛。用水和肥皂冲洗玻璃盘,并丢弃培乐多或橡皮泥。

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此活动与科学伙伴合作推出

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