POSTAZIONE 3: La Candela un idea luminosa

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1 APPROFONDIMENTI 1. Risposta alle domande Di che colore sono le fiamme? Cosa sappiamo Come abbiamo visto in precedenza, la combustione è una partita in cui giocano tre giocatori: la sostanza che viene fatta bruciare, l aria e il calore che deve portare alla temperatura necessaria a far innescare la reazione chimica in cui l ossigeno si combina con le sostanze combustibili generando la fiamma. Inoltre possiamo vedere che la fiamma di una candela non è uniforme, ma la parte inferiore è blu e quella superiore gialla. Il colore della fiamma dipende quindi da questi tre fattori: - La sostanza che brucia, ad esempio il sale da cucina contiene sodio e se bruciato ha una fiamma gialla, - la quantità d aria, - la temperatura: in una candela essa varia tra 1400 C e 800 C tra parte calda blu e quella fredda gialla. Nelle fiamme ossidriche ad esempio, dove si usa come combustibile l idrogeno e come comburente ossigeno puro in rapporto 2 a 1, si ottengono temperature di 2000 C e la fiamma è blu. Con altre miscele di gas si ottengono fino a 3000 C-3500 C e il colore della fiamma può diventare quasi bianco a dipendenza della quantità di ossigeno. Da quando si è scoperto che la luce può essere scomposta nei colori con un prisma o con un reticolo, è iniziato lo studio delle fiamme ovvero degli spettri che esse producono. La spettroscopia studia quali colori, o in altre parole quali onde elettromagnetiche, compongono lo spettro della fiamma. Nel XIX secolo vi furono molti scienziati che studiarono gli spettri delle varie sostanze e questi studi permisero pian piano di far luce sulla struttura dell atomo. Le candele si possono mangiare? Cosa sappiamo Le candele non si mangiano, neppure quelle fatte con la cera d api! Tuttavia si possono costruire delle candele da mangiare, basta prendere un cilindro di pasta di mandorle (marzapane) che assomigli a una candela e mettere come stoppino una scheggia di mandorla che contiene l olio di mandorla che come tutti gli olii è combustibile. Al posto del marzapane si possono anche fare dei cilindri di mela, di altra frutta o di formaggio. L importante è che lo stoppino sia di mandorla e soprattutto ricordarsi di spegnerlo e lasciarlo raffreddare per qualche secondo prima di mangiarlo! CERDD, /6

2 2. Che cosa ne pensano Gaia e Fiammetta Fantastico! Grazie alla candela il giorno si allunga, posso così divertirmi e lavorare come e quando mi piace! Dalla lucerne alla candela: la storia dell illuminazione La candela e la sua storia sono collegate fin dalla preistoria allo sviluppo dell illuminazione. Da millenni si sono infatti usati i più svariati modi per fare luce. Inizialmente, gli uomini preistorici impararono a usare dei rami secchi che bruciavano più facilmente, dapprima singolarmente e in seguito legati in un fascio affinché il fuoco, e quindi la luce, durasse e illuminasse di più. Nacquero così le prime torce. Il passaggio dalla torcia, alla lucerna e poi alla candela è però proseguito per molto tempo, millenni. La lucerna e le lampade a olio La lucerna è una lampada portatile costituita da un recipiente, uno o più stoppini e da un combustibile (olio). Sembra, ma non si è sicuri, che fu inventata dagli antichi Egizi, che la usarono e la diffusero sia in Oriente che in Occidente. La lucerna tuttavia produce poca luce e di colore rossastro. Inoltre emette molto fumo dovuto alla combustione del liquido impiegato. Le lucerne vennero utilizzate fino al Medioevo. La loro evoluzione fu poi migliorata con le lampade a olio. La candela e la sua evoluzione L uomo iniziò ad usare le candele molto tempo fa, sembra addirittura dal 3 millennio a.c.. I romani costruivano delle specie di candele fatte da cordoni di canape immerse nella pece o in cera di origine animale. Più tardi vennero adoperati anche fogli di papiro arrotolati e intrisi di pece poi ricoperti di cera d api. Si potevano utilizzare quindi sia grassi di origine vegetale sia di origine animale. Spesso le candele preparate con grassi vegetali emettevano fumo e cattivo odore durante le combustione. Le cere vegetali però si potevano ottenere da diverse piante e alcune emanavano anche un buon profumo come ad esempio quelle ottenute dal frutto fresco dell albero di cannella. Sembra che le candele realizzate a partire da grassi animali nacquero nel Nord Europa, da alcune tribù. Anch esse bruciando producevano un odore acre che si cercava di coprire impiegando dei profumi. Nel XVIII secolo, con lo sviluppo delle attività baleniere, si diffuse l uso della cera ricavata dal grasso dei capodogli che aveva il vantaggio di non puzzare e di fare una bella fiamma. Le candele di qualità migliore e più ricercate erano però quelle realizzate con la cera d api, ma erano anche le più costose e quindi riservate a pochi. Un ulteriore evoluzione delle candele si ebbe con l uso del petrolio e dei suoi derivati. Infatti dalla raffinazione del petrolio si può ricavare la paraffina. Questa permise di produrre candele di buona qualità a prezzi bassi, consentendo quindi una loro maggiore diffusione. L uso della candela, così come quello delle lampade a olio, si ridusse poi ai soli usi che oggi conosciamo (decorativo principalmente) con lo sviluppo dell energia elettrica. CERDD, /6

3 Curiosità Nel Medioevo le candele venivano usate anche per misurare il tempo. Il principio era semplice: il tempo era calcolato in base alla durata della candela (ad esempio il tempo necessario a delle candele di determinate dimensioni di consumarsi). Attento, non è tutto oro quello che luccica! Fumo, incendi e inquinamento di lei sono parenti. L uso della candela aumenta anche il rischio di incendi e respirare il suo fumo non fa bene. Anche al giorno d oggi, l uso delle candele aumenta il rischio d incendi, soprattutto nelle abitazioni, e il pericolo di ustioni. Inoltre le candele bruciando emettono diverse sostanze che non fanno molto bene alla nostra salute, soprattutto in ambienti chiusi come le nostre case. Al fuoco, al fuoco! Le cause principali degli incendi provocati dalle candele sono dovute al fatto che vengono lasciate incustodite, che non si trovano su una base ben stabile o che non sono perfettamente verticali. In queste situazioni può capitare che si propaghino degli incendi, soprattutto se vicino alle candele vi sono materiali infiammabili. Non è infatti così raro leggere sui giornali di incendi partiti da candele. Si deve tener presente che all interno della fiamma di una candela la temperatura raggiunge i 1'000 C. Non stupisce quindi che le candele possano essere l origine di incendi di stanze o di case intere. Attenzione a non bruciarsi Proprio a causa dell elevata temperatura della fiamma di una candela bisogna stare attenti a non ustionarsi. Le ustioni sono delle lesioni della pelle causate dal calore, da sostanze chimiche o dall elettricità. A seconda di quanto sono gravi, le ustioni si dividono in tre gruppi. Le ustioni di 1 grado sono le meno gravi: si hanno sintomi di arrossamento, bruciore e dolore al contatto. Guariscono in fretta e non lasciano cicatrici. Le ustioni di 2 grado sono molto più dolorose e presentano delle vesciche piene di liquido. Viene raggiunto anche lo strato di tessuto subito al di sotto di quello superficiale. La guarigione è più lunga e restano delle cicatrici. Le ustioni di 3 grado sono le più gravi. La pelle viene infatti distrutta completamente. Non si sente molto dolore perché si distruggono i ricettori nervosi e non si hanno vesciche. I tempi di guarigione sono molto lunghi e a volte si deve ricorrere anche alla chirurgia plastica. La gravità di un ustione dipende anche dalla sua estensione, da quale parte del corpo è colpita, dal tempo di esposizione e dal calore specifico dell agente ustionante. CERDD, /6

4 e a cosa si respira. Ai giorni nostri passiamo in media l 80% del nostro tempo all interno di un edificio. La qualità dell aria che respiriamo all interno delle case e dei palazzi è quindi molto importante per la nostra salute. Purtroppo non si è molto consapevoli della qualità dell aria all interno degli edifici e non è così facile monitorarla. Le sostanze che possono inquinare l aria all interno (inquinamento indoor) possono essere sia chimiche che biologiche. Le fonti principali sono due, da una parte i materiali di costruzione e i mobili, dall altra le attività che conduciamo quotidianamente come pulire o usare bastoncini di incenso e candele. Le candele infatti possono emettere diverse sostanze inquinanti come polveri fini, composti organici volatili e composti organici poco volatili. È importante quindi sapere bene di cosa è fatta una candela prima di accenderla. CERDD, /6

5 POSTAZIONE 3: La Candela un idea luminosa 3. Cosa fare in classe Candele da mangiare Per costruire delle candele commestibili si possono utilizzare dei cilindri di pasta di mandorle (marzapane) o dei cilindri di mela che assomiglino a una candela e utilizzare come stoppino una scheggia di mandorla che contiene l olio di mandorla combustibile. Candela in un bicchiere 2 Se riproponiamo il gioco descritto nella scheda 2 ma aggiungiamo dell acqua sotto la candela (ad esempio in una ciotola o un bicchiere di plastica) possiamo notare che il livello dell acqua si alza all interno del bicchiere. La pressione dovuta ai gas prodotti dalla combustione infatti è minore della pressione iniziale dell aria contenente ossigeno (libero). Quando non vi è più ossigeno sufficiente, la fiamma si spegne. C è ancora del gas nel bicchiere ma è costituito per la maggior parte da azoto e dai gas prodotti dalla combustione. I combustibili non bruciano in presenza di azoto. CERDD, /6

6 Per approfondire Parte scientifica FARADAY, Michael. La storia chimica di una candela [libro]. Milano : Treves, p. GARUCCIO, Augusto. Storia della spettroscopia [pagina web]. In : Portale web dell Istituto Nazionale di fisica nucleare (INFN). [s.d.]. Disponibile all indirizzo: (consultato il ) Spettroscopia [voce enciclopedica online]. In : Treccani la cultura italiana. [s.d.]. Disponibile all indirizzo: (consultato il ) UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA. Colori "caldi" (saggi alla fiamma) [pagina web]. In : Non è magia non è chimica. Data di pubblicazione Disponibile all indirizzo: (consultato il ) Parte ambientale ASSOCIAZIONE CONSUMATRICI E CONSUMATORI DELLA SVIZZERA ITALIANA, GRUPPO OPERATIVO SALUTE E AMBIENTE TICINO. Inquinamento indoor e salute [documento pdf]. In : La borsa della spesa. Data di pubblicazione ; Consultabile all indirizzo: (consultato il ) CIPI (Centro di informazione per la prevenzione degli incendi). Pericolo d incendio : le candele [documento pdf]. In : BFB CIPI. [s.d.]. Disponibile all indirizzo: I/BFB_Schede-informative_Candele.pdf (consultato il ) ENI SCUOLA. La candela subacquea [videoregistrazione]. In : Youtube. Caricato il Disponibile all indirizzo: (consultato il ) FONDAZIONE NERI. L illuminazione attraverso i tempi : dalle origini all utilizzo ottocentesco del gas [documento pdf]. In : Museo italiano della ghisa. [s.d.]. Disponibile all indirizzo: (consultato il ) GALIANO, Rosanna, BIRTOLO, Anna Maria. La combustione [documento pdf]. In : Istituto tecnico settore tecnologico Enrico Fermi. [s.d.]. Disponibile all indirizzo: (consultato il ) GRUPPO OPERATIVO SALUTE E AMBIENTE. Inquinamento indoor [pagina web]. In : sito del GOSA. [s.d.]. Consultabile all indirizzo: (consultato il ) CERDD, /6