Номер 38.14, страница 142 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 38. Внутренняя энергия. Глава 6. Тепловые явления - номер 38.14, страница 142.

38.14 [923] При трении головки спички о коробок спичка воспламеняется. Объясните явление.

38.14 [923]

Решение

Воспламенение спички при трении о коробок — это физико-химическое явление, основанное на превращении механической энергии в тепловую с последующим запуском химической реакции горения.

Когда мы с силой проводим головкой спички по специальной поверхности коробка (тёрке), совершается механическая работа против силы трения. Согласно закону сохранения энергии, эта работа переходит во внутреннюю энергию соприкасающихся веществ, что приводит к их резкому локальному нагреву. Тёрка коробка специально сделана шероховатой (часто содержит толчёное стекло), чтобы увеличить силу трения и, соответственно, количество выделяемого тепла.

Головка спички и тёрка содержат химические вещества, которые легко воспламеняются при нагревании. В состав головки обычно входит окислитель, такой как бертолетова соль ($KClO_3$), и горючие компоненты, например, сера ($S$). Тёрка на коробке содержит красный фосфор ($P$).

Тепла, выделившегося в результате трения, достаточно для достижения температуры воспламенения. При этой температуре начинается бурная экзотермическая реакция (реакция с выделением тепла) между красным фосфором на тёрке и компонентами головки спички. Эта первичная вспышка поджигает основную горючую массу на головке. Горение головки, в свою очередь, передаёт пламя на деревянную часть спички (соломку), которая для лучшего горения может быть пропитана парафином.

Таким образом, в основе явления лежит преобразование работы силы трения в тепло, которое инициирует цепную химическую реакцию горения.

Ответ: При трении головки спички о коробок совершается работа против силы трения. Эта работа преобразуется во внутреннюю энергию (теплоту), в результате чего температура в месте контакта резко повышается. Этого тепла достаточно, чтобы достичь температуры воспламенения и запустить экзотермическую химическую реакцию между веществами, содержащимися в головке спички и на тёрочной поверхности коробка. Выделившееся в ходе реакции тепло вызывает воспламенение всей головки спички.