Oranžový plamen
14. 1. 2011
Oheň je opravdu krásný – vědecky ho ale můžeme popsat jako horké, světlo vydávající, třepotající se plazma. Michael nás provede všemi bezpečnými experimenty, které můžeme provést s prostou hořící svíčkou, včetně „skákajícího plamene“ a „ovocných ohnivých koulí“.
Tereza: Máme tady nový rok. A je takovým nepsaným pravidlem, že si dáváme novoroční předsevzetí. Já jsem si předsevzala, že budu číst víc odborné vědecké literatury. Taky jsem to tak trošku slíbila Michaelovi. Mimochodem – pan Hračička tráví celý den ve společnosti pouliční lampy. Nevím, co z toho vzejde, ale každopádně – já jsem se rozhodla něco si o tom přečíst. Michaele, představ si. Já jsem našla článek, ve kterém píší, že to tvoje pouliční osvětlení brzy nahradí nové, LED diodové. A v Praze už to dokonce zkoušejí.
Michael: Opravdu zajímavé, Terezo. Totiž – pouliční lampičky, jako je tato, pracují tak, že výboj prochází parami sodíku, které jsou v této uzavřené vnitřní trubičce. Pod nízkým tlakem. Atomy sodíku tak získávají energii. Díky tomu září krásně takovým teplým oranžovým světlem. A proč sodík svítí tak krásně? Teď vám to ukážu. K tomu potřebuji jen obyčejnou sůl – tedy chlorid sodný – a trošku alkoholu.
Filip: V té trošce alkoholu rozpustíme asi lžičku soli. Tento roztok nalijeme do vhodné nádobky s rozprašovačem neboli sprejem.
Tereza: Propan-butanová letovací lampa dává krásný modrý plamen. Z bezpečné vzdálenosti do něj namíříme náš alkoholový sprej.
Filip: Plamen se zbarví dooranžova. Proč? Elektrony sodíkových atomů pohlcují energii z plamene. Hned vzápětí ji pak vyzáří v podobě oranžového světla, které je právě pro sodík typické.
Michael: Jak vidíte: malé množství sodíku a plamen svítí nádherným teplým oranžovým plamenem.
Tereza: Dívat se do hořících plamenů je tak příjemné a uklizující. Z vědeckého pohledu jsou plameny zdrojem viditelného světla a infračerveného záření neboli tepla.
Michael: A candle is in fact a cylinder of wax, which is a hydrocarbon fuel, and in the centre we have a wick. Solid wax or liquid wax is in fact difficult to burn. I mean watch this: it doesn´t really set a light. And that´s because it has a very small surface area. So it doesn´t react with the oxygen in the atmosphere very quickly.
Svíčka je ve skutečnosti válec vosku, což je uhlovodíkové palivo. A uprostřed máme knot. Pevný nebo kapalný vosk jde opravdu těžko spálit. Sledujte: opravdu se nezapálí. Má totiž velice malý povrch. Nereaguje tak velmi rychle s kyslíkem z ovzduší
Takže – jak vlastně funguje svíčka?
Tereza: Když svíčka hoří, vosk se rozpouští a díky procesu vzlínání stoupá knotem nahoru k hořícímu plameni.
Michael: Horký plamen na špičce knotu vypařuje vosk. Ten se mění na plyn. Proto má obrovský povrch a může reagovat s kyslíkem z okolního vzduchu. Následující reakce má čtyři produkty: teplo, světlo, oxid uhličitý a vodu.
Tereza: Tuto vědeckou znalost můžeme využít pro malý trik, kterému se říká „skákající plameny“. Když svíčku sfoukneme, horký vosk nějakou dobu stále ještě stoupá nahoru a vypařuje se.
Michael: Eventually this wax condenses into a cloud of tiny wax particles that we call smoke.
Tento vosk nakonec kondenzuje do oblaku nepatrných voskových částeček, kterému říkáme kouř.
Filip: Samozřejmě víme, že tyto nepatrné částečky vosku jsou hořlavé. Když k těmto parám přiblížíme plamen zápalky, svíčka se znovu zapálí.
Michael: The jumping flame.
Skákající plamen.
Tereza: A věda.
Už vím něco o skákajících plamenech, o tom, jak se dají zabarvit pomocí sodíku nebo jak funguje svíčka. Ale co mi pořád vrtá hlavou, Michaele? Víš, jaká je stavba plamene. Jak to vypadá uvnitř?
Michael: Terezo, to je fakt dobrá otázka, která vyžaduje dobrou odpověď. A vědeckou. Tak myslím si, že takovou odpověď mohu poskytnout pomocí tohoto – sítka na čaj. Pozor.
Filip: Reakce hoření voskových par se vzduchem nemůže probíhat v celém objemu plamene, ale pouze na jeho obvodu, …
Tereza: Já to vidím!
Filip: … kde se páry se vzduchem stýkají. Proto jsou plameny svíček duté.
Michael: Kovová síťka odvádí teplo plamene. Zastavuje tak spalování nad ní a umožňuje nám, abychom viděli dovnitř plamene.
Tereza: A je to neuvěřitelné. Je to duté.
Michael: Po vánocích vždy zbudou mandarinky a samozřejmě svíčky. Proto jsem vymyslel takový hezký vědecký pokus s oběma dvěma. Vlastně…
What’s very interesting about an orange or mandarin, we cause eat the inside. But the skin, the peels is also very interesting from the chemical perspective. The peel is full of cells that contain very interesting oily compounds. Why oily compounds, you ask?
To, co nás zajímá na pomeranči nebo mandarince, je vnitřek, který jíme. Ale z chemického hlediska je velice zajímavá i pokožka, slupka. Slupka je plná buněk, které obsahují velice zajímavé olejnaté sloučeniny. Proč olejnaté sloučeniny, ptáte se?
Tereza: Díky dlouhým letům evoluce si mandarinky vypěstovaly takový trik. Přítomný olej ve slupce odpuzuje vodu, odpuzuje hmyz a zabraňuje různým plísním a houbám, aby se na slupce přichytily a nebezpečně šířily.
Michael: And these oils are of course hydrocarbons. They’re very flammable. So just watch this.
A tyto oleje jsou samozřejmě uhlovodíky. Jsou velice hořlavé. Podívejte se na tohle.
Filip: Když tento olej vystřikuje ze slupky, okamžitě se míchá se vzduchem a tato hořlavá směs se v podobě malých ohnivých kuliček spaluje.
Michael: By squeezing the skin, braking the cells, squatting some of the flammable oils into the flame.
Zmáčkněte slupku, rozbijte buňky, vypusťte ty hořlavé oleje do plamene.
Tereza: Takže nikdy, ale nikdy nejezte mandarinky u otevřeného ohně!
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough