Brinnande näsduken

Fysik

Gilla:		Dela:

Film

Det här behöver du

• Rödsprit (till exempel T-röd)
• 1 st näsduk (eller om du inte är pensionär: en halv kökshandduk)
• 1 st grilltång
• 1 st decilitermått
• 1 st teskedsmått
• 1 st skål
• 1 st sked
• 1 st tändare
• Salt
• Vatten
• Säkerhetsutrustning: 1 st brandsläckare, 1 st hink med vatten, skyddsglasögon

Kort förklaring

Värmen som frigörs när rödspriten brinner absorberas till största del av vattnet, vilket förhindrar att näsduken börjar brinna.

Lång förklaring

Rödsprit innehåller vanligtvis 60–100 % etanol (C₂H₅OH). Det innehåller även andra brännbara organiska ämnen, såsom propan, butanon eller aceton. Exakt vilken blandning din rödsprit har beror på märke.

När du för en tändare eller tändsticka mot rödsprit värms vätskan upp så pass att den först förångas och sedan börjar brinna. Vad som sker då är att etanolen och övriga beståndsdelar hastigt reagerar med syrgas och bildar vatten och koldioxid (och små mängder andra biprodukter). Denna kemiska reaktion är exoterm, vilket innebär att energi frigörs till omgivningen. I denna kemiska reaktion frigörs energi i form av strålningsenergi (bland annat ljus) och rörelseenergi hos kringliggande partiklar (alltså ökad temperatur hos luften m.m.).

Den kemiska reaktion som sker när etanol brinner är följande:

C₂H₅OH + 4 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O + energi

Eftersom energi aldrig kan skapas eller förbrukas, endast omvandlas, kan man fråga sig vad denna energi kom ifrån? Jo, när etanol- och syrgasmolekylerna en gång bildades (när det nu skedde) krävdes det energi för att omförflytta elektronerna i dessa molekyler så att de ingående atomerna skulle sitta ihop. Denna energi fanns sedan lagrad som potentiell energi i dessa molekyler - det vill säga ända till nu, när elektronerna i denna kemiska reaktion flyttades till mindre energikrävande positioner i nybildade molekyler.

Eldflamman i denna undersökning består i huvudsak av etanol och syrgas som håller på att omvandlas till vatten och koldioxid. Det vi ser är den strålningsenergi i form av ljus som bildas i den processen. Det är möjligt att en del av flamman innehåller etanol och/eller syrgas som blivit så varmt att det joniserats. Det innebär att en del av elektronerna från dessa molekyler frigjort sig helt från dem. Detta tillstånd kallas plasma är det aggregationstillstånd som ämnena i solen har. Men det är oklart om den kemiska reaktionen i denna undersökning verkligen utvecklar så mycket värme att jonisering sker - och för våra ögon ser brinnande plasma och gas i stort sett likadant ut.

Den stora frågan är ändå: varför brinner inte näsduken upp i denna undersökning? Svaret är vatten. Vattnet som näsduken också är indränkt i absorberar den mesta energi som frigörs i den exoterma kemiska reaktionen.

Temperatur är ett mått på hur mycket partiklarna i ett ämne rör sig. I kallt vatten rör sig vattenmolekylerna lite och i varmt vatten rör de sig mycket. Men det krävs mycket energi för att värma vatten och få molekylerna att röra sig. Detta eftersom mycket av energin som tillförs vatten används till att böja och bryta de vätebindningar som håller ihop de enskilda vattenmolekylerna. Väldigt mycket energi absorberas av denna process, i stället för att få vattenmolekylerna att börja röra sig. Så vatten kan värmas och värmas, men ändå fortsätta vara ganska svalt. Man säger att vatten har hög värmekapacitet. Dock, när tillräckligt mycket energi har tillförts vatten bryts bindningarna helt mellan vattenmolekylerna. Vattenmolekylerna ”sprids för vinden” - vilket innebär att vattnet övergår från flytande form till gasform (vattenånga).

Men varför blanda i salt? Jo, detta är för att se elden bättre. Etanol brinner nämligen med en tämligen osynlig låga, medan salt brinner med en tydligt gul låga.

Experimentera

För att göra denna undersökning till ett experiment kan du försöka besvara någon av nedanstående frågor. Glöm inte att förklara resultatet. Du kan även försöka svara på frågorna genom att diskutera i stället för att experimentera.

• Vad händer om du lämnar ett hörn av näsduken torr?
• Vad händer om du halverar mängden rödsprit?
• Vad händer om tar bort saltet?
• Vad händer om du byter ut saltet mot socker?

Variant

En lite lugnare variant av denna undersökning är att elda en sedel. Den undersökningen hittar du här: Brinnande sedeln.

Gilla:		Dela:

Också av oss

The Experiment Archive
Världens Häftigaste