Возможно, каждый из нас хотя бы раз в жизни сталкивался с ситуацией, когда сырая спичка не загорелась, несмотря на то, что ее тщательно натерли о специальный спичечный заточитель. Такая ситуация может показаться странной и непонятной, но на самом деле для объяснения этого явления есть физическое обоснование.
Сырая спичка не загорается из-за присутствия влаги в ее составе. Обычно спички состоят из древесного стержня, который покрыт воском или фосфором на одном конце, и обработаны специальной химической смесью, которая обеспечивает горение. Однако, даже если воск и фосфор на спичке присутствуют, но стержень остается сырым, он не будет загораться.
Почему же влага мешает спичке загораться? Дело в том, что для горения требуется определенная температура, достаточная для того, чтобы происходили химические реакции между веществами, содержащимися на спичке. При наличии влаги эта температура снижается, поскольку часть тепла, выделяющегося при трении спички об спичечный заточитель, идет на испарение влаги. В результате, температура стержня становится недостаточной для начала горения и спичка не загорается.
Кроме того, влага может препятствовать и химическим реакциям между веществами на спичке. Например, для горения спичек с фосфорным составом требуется наличие кислорода. Однако, при наличии влаги, кислород может просто не достигнуть фосфора, поскольку вода выступает в роли барьера для его проникновения.
Сырые спички: причины незагораемости
Сырые спички не загораются по причине присутствия влаги на их поверхности. Верхний, т.н. «головка» спички обработана специальным составом, содержащим химические реагенты, которые могут зажигаться при соприкосновении с рабочей поверхностью древка. Однако влага на головке спички препятствует началу горения, так как она снижает температуру воспламенения.
Влага на спичке вызывает снижение температуры воспламенения, поскольку испарение влаги требует энергии, которая поглощается окружающей средой. Это создает охлаждающий эффект, который не позволяет достичь необходимой температуры для зажигания химического состава на головке спички.
Кроме того, спички, подвергшиеся длительному воздействию влаги, могут поглотить большое количество влаги и стать настолько насыщенными, что сухого материала остается недостаточно для успешного воспламенения. Из-за этого сырые спички не загораются и требуют дополнительного сушения перед использованием.
Поэтому важно хранить спички в сухом месте, чтобы предотвратить попадание влаги на головку спички и обеспечить их работоспособность при необходимости.
Зависимость от содержания влаги
Содержание влаги в спичках имеет принципиальное значение для возможности их возгорания. Если спичка содержит слишком много влаги, она не сгорит, так как пламя просто не сможет разогреть спичку до температуры воспламенения. В случае, когда содержание влаги недостаточно, спичка может загореться, но пламя быстро погаснет.
Наличие влаги в спичках связано с гигроскопичностью древесного материала, из которого они изготавливаются. Дерево способно впитывать и отдавать влагу в зависимости от влажности окружающей среды. Если окружающая среда содержит высокую влажность, дерево наполнится влагой и спички станут слишком влажными для возгорания.
Содержание влаги в спичках можно контролировать методом сушки или использования сухих материалов для их производства. Оптимальное содержание влаги для возгорания спичек обычно составляет около 10-12%. Это позволяет достичь сбалансированного состояния, когда спички достаточно сухие для возгорания, но не слишком сухие, чтобы пламя могло продолжить гореть.
Реакция спички с воздухом
Когда мы трём головку спички о трение, образующееся в процессе трения, высокая температура приводит к нагреванию фосфора, который в результате окисления взрывается и начинает гореть. Наличие серы в спичке гарантирует, что горячий фосфор будет поддерживать горение даже после прекращения трения, так как сера является горючим веществом.
Но для того, чтобы спичка загорелась, необходимо наличие кислорода, содержащегося в воздухе. Для начала активного горения требуется критическая концентрация кислорода, а именно около 16%. При трении головки спички о трение происходит прекращение трения, и вам необходимо поддуть пламя, чтобы обеспечить необходимый уровень кислорода.
Таким образом, без кислорода, присутствующего в воздухе, и нагрева от трения искры фосфора, спичка не может загореться. Это объясняет, почему сырые спички не загораются спонтанно, а только при наличии кислорода и дополнительной внешней подаче тепла, например, от трения или от пламени другой спички.
Физические явления на поверхности спички
Как известно, спичка содержит трениел – вещество, содержащее оксид железа. Оксид железа обладает тем свойством, что при воздействии окружающей среды на него образуется оксидная пленка, которая имеет низкую энергию поверхности. Это означает, что при связывании с водой между водой и поверхностью оксидной пленки возникают силы адгезии, которые препятствуют проникновению воды внутрь поверхности спички.
Другим физическим явлением, влияющим на возгорание спички, является наличие влаги в головке спички. Вода, как известно, испаряется при нагревании. Однако, так как оксидная пленка затрудняет проникновение воды, то и испарение влаги происходит медленно, что приводит к тому, что головка спички не нагревается достаточно, чтобы запустить свою химическую реакцию.
Таким образом, наличие оксидной пленки и влаги на поверхности спички являются причинами, почему сырые спички не загораются. При нагревании оксидная пленка и влага должны быть устранены, чтобы спичка могла загореться.
Процесс инициирования горения
Топливо в спичке – это древесная палочка, пропитанная горючим веществом, как правило, фосфором. Окислителем в данном случае выступает воздух, более конкретно – кислород, содержащийся в нем. Но при наличии топлива и окислителя спичка все еще не горит, поскольку необходимо подать энергию для инициирования горения.
Источник инициирования – это нечто, что способно подать эту энергию и начать реакцию между топливом и окислителем. В случае со спичками это трение, которое возникает при трении головки спички о спичечный коробок или о специальную область на коробке. Такое трение порождает тепло, которое становится источником энергии для начала горения. Тепловая энергия достаточна, чтобы запустить химическую реакцию между топливом и кислородом, и происходит начало горения спички.
Однако, если спичка не загорается, это может иметь несколько объяснений. Возможно, что трения недостаточно, чтобы разогреть горючее вещество до температуры, необходимой для инициирования горения. Также возможно, что топливо или окислитель в спичке повреждены, что препятствует началу реакции. Кроме того, возможно, что спичка просто истекла срок годности, и горючее вещество в ней больше не может инициировать горение.
Таким образом, процесс инициирования горения требует наличия топлива, окислителя и источника инициирования в виде трения. Только при соблюдении всех этих условий спичка может загореться и начать гореть до полного сгорания топлива.
Применение специальных спичек
Несмотря на то, что сырые спички не загораются без дополнительных источников огня, существуют специальные виды спичек, которые имеют особые свойства и применяются для различных целей:
1. Водостойкие спички: эти спички имеют герметичную упаковку, которая защищает их от попадания влаги. Они применяются во время походов и путешествий, когда есть необходимость зажигать огонь на открытом воздухе во влажных условиях.
2. Ветроустойчивые спички: это спички, которые можно использовать даже при сильном ветре. Они имеют особую головку, которая горит несмотря на сильные потоки воздуха. Это делает их идеальными для использования на открытых площадках, таких как пляжи или горные вершины.
3. Стробоскопические спички: эти спички используются в фотографии и кино для создания эффектов освещения. Они содержат химические составы, которые при воспламенении излучают яркий и быстро мигающий свет. Такие спички могут быть полезны для создания необычных фотоэффектов и специальных световых иллюзий.
4. Спички для кулинарных целей: эти спички имеют длинный стержень, покрытый пищевой смолой. Они используются для зажигания газовых плит или грилей. Благодаря пищевым ингредиентам, которые используются при их производстве, они безопасны для использования в кулинарии.
Таким образом, существуют специальные типы спичек, разработанные для конкретных сфер применения. Они имеют особые свойства, которые делают их функциональными в различных условиях или для определенных задач.