Номер 5, страница 28 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 4. Физические явления - основа разделения смесей в химии. Глава 1. Первоначальные химические понятия - номер 5, страница 28.

5. Проведите домашний эксперимент, соблюдая технику безопасности. Укрепите в подсвечниках свечи небольшого диаметра из воска и парафина и одновременно подожгите их. Наблюдайте за горением свечей. Постройте графики зависимости плавления свечей от времени. Предложите таблицу «Сравнение процессов горения свечей из парафина и воска» и заполните её. Обсудите результаты работы в классе.

Данная задача представляет собой описание домашнего эксперимента. Поскольку провести его физически невозможно, ниже приведено теоретическое описание его выполнения, ожидаемые результаты и выводы, основанные на известных физико-химических свойствах парафина и воска.

Проведение домашнего эксперимента

Цель эксперимента: Сравнить процессы горения свечей, изготовленных из парафина и воска.

Необходимое оборудование и материалы:

• Две свечи одинакового диаметра и начальной высоты: одна парафиновая, другая восковая (из пчелиного воска).
• Два одинаковых подсвечника.
• Линейка для измерения высоты.
• Секундомер (можно использовать телефон).
• Спички или зажигалка.
• Негорючая подставка (например, керамическая тарелка или металлический поднос).
• Стакан с водой или песком на случай необходимости потушить пламя.

Порядок выполнения работы:

1. С помощью линейки измерьте начальную высоту ($h_0$) обеих свечей. Для чистоты эксперимента они должны быть одинаковыми.
2. Установите свечи в подсвечники и разместите их на негорючей поверхности.
3. Соблюдая технику безопасности, одновременно подожгите фитили обеих свечей и включите секундомер.
4. Наблюдайте за процессом горения. Через равные промежутки времени (например, каждые 15 минут) аккуратно измеряйте и записывайте высоту каждой свечи.
5. Фиксируйте также и другие наблюдения: яркость и цвет пламени, наличие или отсутствие копоти, запах, образование потеков расплавленного материала.
6. Проводите измерения в течение достаточно длительного времени (например, 1 час) для получения наглядных результатов.
7. По окончании эксперимента потушите свечи, накрыв их чем-то негорючим (например, металлическим колпачком), чтобы перекрыть доступ кислорода.

Техника безопасности:

• Эксперимент следует проводить в хорошо проветриваемом помещении, вдали от штор, бумаги и других легковоспламеняющихся материалов.
• Не оставляйте горящие свечи без присмотра ни на минуту.
• Всегда держите под рукой средства пожаротушения.
• Не прикасайтесь к расплавленному парафину или воску, чтобы не получить ожог.
• Убедитесь, что свечи стоят в подсвечниках устойчиво.

Графики зависимости плавления свечей от времени

На основе полученных данных (измеренной высоты $h$ в различные моменты времени $t$) необходимо построить графики. На одной координатной плоскости строятся две зависимости: $h(t)$ для парафиновой свечи и $h(t)$ для восковой свечи.

• По оси абсцисс (горизонтальной) откладывается время $t$ в минутах.
• По оси ординат (вертикальной) откладывается высота свечи $h$ в миллиметрах.

Ожидаемый результат:

Поскольку парафин плавится и сгорает быстрее воска, высота парафиновой свечи будет уменьшаться с большей скоростью. Следовательно, график для парафиновой свечи будет представлять собой более крутую нисходящую линию. Если предположить, что скорость горения постоянна, оба графика будут близки к прямым линиям, исходящим из одной точки на оси ординат ($h_0$).

Гипотетические данные для построения графика:

Время, $t$ (мин)	Высота парафиновой свечи, $h_{парафин}$ (мм)	Высота восковой свечи, $h_{воск}$ (мм)
0	120	120
15	105	112
30	90	104
45	75	96
60	60	88

График, построенный по этим данным, наглядно продемонстрирует, что линия, соответствующая парафиновой свече, идет вниз значительно круче, подтверждая более высокую скорость ее сгорания.

Таблица «Сравнение процессов горения свечей из парафина и воска»

Характеристика	Парафиновая свеча	Восковая свеча (пчелиный воск)
Материал	Продукт перегонки нефти, смесь твердых углеводородов (алканов).	Натуральный продукт, вырабатываемый пчелами; сложная смесь эфиров, жирных кислот и спиртов.
Температура плавления	Около $46–68 °C$.	Около $62–64 °C$.
Скорость горения	Высокая, свеча прогорает быстро.	Низкая, свеча горит медленно и долго.
Пламя	Яркое, но часто нестабильное, желто-оранжевого цвета.	Очень яркое, ровное, спокойное пламя чистого желтого цвета.
Копоть	При горении может выделяться заметное количество копоти (черного дыма).	Горит практически без копоти.
Запах	Практически не пахнет или имеет слабый запах нефтепродуктов.	Издает приятный, сладковатый медовый аромат.
Потеки	Часто образует потеки, так как расплавленный парафин очень текучий.	Менее склонен к образованию потеков благодаря большей вязкости расплава.

Обсуждение результатов работы

Результаты эксперимента показывают существенные различия в горении парафиновых и восковых свечей, обусловленные их химическим составом и физическими свойствами. Более высокая температура плавления и сложный состав пчелиного воска приводят к тому, что восковая свеча горит медленнее и, следовательно, дольше, чем парафиновая свеча такого же размера. Это подтверждается данными измерений и построенными графиками.

Горение восковой свечи является более "чистым" — пламя ровное, почти не образуется копоть, что говорит о более полном сгорании топлива. В то же время горение парафина часто сопровождается выделением сажи. Кроме того, натуральный аромат воска является его дополнительным преимуществом.

Вывод: восковые свечи превосходят парафиновые по продолжительности и качеству горения, а также по экологичности и эстетическим свойствам. Парафиновые свечи являются более дешевой и распространенной альтернативой.

Ответ:

В ходе теоретического выполнения эксперимента установлено, что свечи из воска и парафина горят по-разному. Восковая свеча горит медленнее и дольше парафиновой, что отражается на графике зависимости высоты от времени в виде менее крутого наклона линии. Горение восковой свечи более качественное: пламя ровное, копоть практически отсутствует, ощущается приятный медовый аромат. Парафиновая свеча сгорает быстрее, может коптить и не имеет выраженного запаха. Эти различия, обобщенные в сравнительной таблице, объясняются разным химическим составом и физическими свойствами материалов (в частности, температурой плавления).