Номер 12, страница 41 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

12. Сжиженный под давлением бутан является топливом для зажигалок. Как вы думаете, почему он плохо зажигается на морозе?

Проблема с зажиганием бутановой зажигалки на морозе связана с физическими свойствами бутана и его зависимостью от температуры. Процесс горения в зажигалке происходит в несколько этапов:

1. Внутри зажигалки бутан хранится в сжиженном виде под высоким давлением.
2. При нажатии на клапан давление резко падает до атмосферного. Это вызывает интенсивное испарение (кипение) жидкого бутана.
3. Образовавшийся газообразный бутан смешивается с кислородом из окружающего воздуха.
4. Искра от кремня или пьезоэлемента поджигает эту газовоздушную смесь.

Ключевым фактором здесь является процесс испарения. Интенсивность испарения любого вещества напрямую зависит от его температуры. Чем ниже температура, тем медленнее движутся молекулы жидкости и тем труднее им преодолеть силы межмолекулярного притяжения, чтобы перейти в газовую фазу.

Температура кипения бутана при нормальном атмосферном давлении составляет примерно -0,5°C. Это означает, что при температурах ниже этого значения бутан не будет активно кипеть и испаряться при контакте с атмосферой. Давление его насыщенных паров становится очень низким.

Таким образом, на морозе (при температуре ниже 0°C) происходит следующее:

• Температура сжиженного бутана в зажигалке падает до температуры окружающей среды.
• Из-за низкой температуры скорость испарения бутана при открытии клапана оказывается недостаточной.
• В результате над соплом зажигалки не образуется газовоздушная смесь с концентрацией бутана, достаточной для воспламенения (то есть концентрация ниже нижнего предела воспламеняемости).
• Искра есть, но поджигать ей нечего, поэтому зажигалка не срабатывает.

Именно по этой причине, чтобы заставить зажигалку работать на морозе, ее часто предварительно согревают в руках или в кармане. Нагрев повышает температуру жидкого бутана, увеличивает давление его паров и скорость испарения, что позволяет создать горючую смесь.

Ответ: Сжиженный бутан плохо зажигается на морозе, потому что из-за низкой температуры его испарение сильно замедляется. В результате этого не образуется достаточного количества газообразного бутана для создания горючей смеси с воздухом, которую могла бы поджечь искра.