La combustione. Docente: prof.ssa Lobello Carmela

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1 La combustione Percorso didattico realizzato dalla classe II D Istituto d Istruzione secondaria di I grado S Francesco d Assisi Francavilla Fontana (Br) Docente: prof.ssa Lobello Carmela

2 Perché la combustione? In scienze stiamo trattando i composti e i fenomeni chimici e vogliamo studiare una reazione chimica molto vistosa quale la combustione.

3 Cosa sappiamo della combustione Dalle lezioni di educazione tecnica abbiamo già imparato che la combustione è una reazione chimica che comporta l ossidazione di un combustibile da parte di un comburente (ossigeno) con sviluppo di calore e produzione di luce. E necessario un innesco.

4 I fase La combustione richiede ossigeno Accendiamo una candela che abbiamo fatto aderire ad un piatto, la copriamo con un vasetto di vetro, dopo pochi secondi la candela si spegne. Ciò si verifica perché si è consumato l ossigeno.

5 Proviamo con vasetti di capacità diversa e misuriamo i tempi Indichiamo con: V1, V2,V3 la capacità di tre vasetti di vetro diversi; misuriamo con un cronometro i secondi necessari allo spegnimento della candela per ognuno di essi; facciamo più misurazioni per tener conto dell errore umano; calcoliamo la media dei tempi.

6 Otteniamo la seguente tabella T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tm V ,5 V V

7 Aiutandoci con un cilindro graduato misuriamo il volume dei tre vasetti Otteniamo V1= 268 ml V2= 532 ml V3= 994 ml Raccogliamo i dati in una tabella V (in ml) Tm ( in sec) 268 7,

8 tempo medio Dalla tabella al grafico volum e Dal grafico osserviamo che all aumentare del volume aumenta il tempo necessario al consumo dell ossigeno. Probabilmente avremmo ottenuto la retta che rappresenta la proporzionalità diretta se non ci fosse stato qualche errore di misura.

9 II fase Vogliamo vedere cosa accade quando sostanze diverse vengono bruciate. Pesiamo quindi un pezzo di candela, un po di alcool denaturato e una certa quantità di legnetti secchi. Inneschiamo la combustione, quando il fuoco si spegne pesiamo il materiale rimasto.

10 Pesiamo prima e dopo la combustione la candela e l alcool

11 Facciamo lo stesso con i legnetti secchi

12 Prendiamo nota in una tabella Peso iniziale ( g ) Peso finale ( g ) Perdita di peso ( g ) Perdita percentuale Candela % Alcool % Legnetti %

13 Come mai dopo la combustione il peso diminuisce? Le nostre risposte: 1. Si forma del fumo che si allontana 2. I combustibili usati contengono acqua che con il calore evapora 3. Dalla reazione di combustione si formano sostanze gassose che si perdono nell aria

14 Commentiamo le nostre ipotesi Ipotesi 1: è vera perché abbiamo visto il fumo allontanarsi Ipotesi 2: per verificarla facciamo una ricerca sul materiale di cui è fatta la candela e sull alcool per vedere se contengono acqua Ipotesi 3: per verificarla dobbiamo fare altri esperimenti

15 Risultati della ricerca La paraffina usata di solito per fabbricare candele non contiene acqua L alcool denaturato contiene solo una piccola quantità di acqua, ciò non spiega perché l alcool sparisce completamente L ipotesi 2 non è quindi valida

16 Cerchiamo di dimostrare l ipotesi 3 Riempiamo di acqua un pallone di vetro, osserviamo che la superficie è asciutta. Poniamo il pallone sulla fiamma e osserviamo che si forma della condensa Dimostriamo così che la combustione produce vapore acqueo.

17 Ripetiamo l esperimento fatto con la candela e il vasetto di vetro Questa volta mettiamo sul fondo del piatto un po di acqua di calce (idrossido di calcio) che ha un aspetto limpido.

18 Ripetiamo alcune volte l esperimento Preleviamo alla fine la soluzione rimasta sul fondo del piatto e la confrontiamo con quella di prima. E diventata torbida.

19 Perché la soluzione è diventata torbida? Quando abbiamo studiato la respirazione abbiamo sperimentato che soffiando con una cannuccia in una soluzione di idrossido di calcio, questa diventa torbida perché l anidride carbonica espirata reagisce con l idrossido formando un sale, il carbonato di calcio, che essendo insolubile rende torbida la soluzione. Nel nostro caso la soluzione è diventata torbida perché dalla combustione si è formato CO2 che si è sciolta in essa.

20 Quali sono le nostre conclusioni? L ipotesi 3 è esatta infatti abbiamo dimostrato che nella reazione di combustione il combustibile e l ossigeno si trasformano in CO2 e H2O che si disperdono nell ambiente La conseguenza è la perdita di peso osservata

21 III fase: sperimentiamo ancora.. Questa volta ripetiamo l esperimento della candela mettendo sul fondo del piatto acqua colorata

22 Osserviamo cosa accade L acqua comincia a salire quando la candela è ancora accesa, questo fenomeno continua per pochi secondi anche quando la candela si spegne.

23 Come si spiega questo fenomeno? Le nostre ipotesi: 1. L aria quando si riscalda si contrae 2. Quando la candela si spegne, l aria si raffredda e si contrae 3. L ossigeno si consuma per cui l aria diminuisce di volume

24 Possiamo accettare la prima ipotesi? Sperimentiamo: riscaldando l aria contenuta in una beuta vuota collegata ad un manometro ad U, il dislivello che si crea dimostra che l aria riscaldandosi si dilata. Scartiamo la prima ipotesi

25 Consideriamo la seconda ipotesi Se l acqua risale a causa del raffreddamento dell aria dovuto allo spegnimento della candela, come mai quando la candela è ancora accesa e l aria si riscalda, questa non si dilata? Non dovremmo osservare prima una fuoriuscita di aria sotto forma di bolle?

26 Facciamo un altro esperimento Questa volta non usiamo la candela, ma un vasetto di vetro riscaldato in acqua calda, anche questa volta l acqua sale, ma più lentamente. Cominciamo ad avere le idee un po confuse.

27 Confrontiamo i due fenomeni osservati Ripetiamo l ultimo esperimento usando vasetti riscaldati a diverse temperature e lo confrontiamo con quello fatto con la candela. Osserviamo come varia il tempo di risalita dell acqua e l eventuale fuoriuscita di aria.

28 Raccogliamo le nostre osservazioni in una tabella Esperimento con la candela Tempo di risalita ( pochi secondi) x Tempo di risalita ( minuti) Aumento di volume dell aria con formazione di bolle che fuoriescono all esterno Esperimento con il vasetto riscaldato a 50 C Esperimento con il vasetto riscaldato a 70 C Esperimento con il vasetto riscaldato a 90 C x x x x x x

29 Confrontiamo i risultati Con la candela non osserviamo fuoriuscita di aria Con i vasetti riscaldati si osserva fuoriuscita di aria Con la candela l acqua risale in pochi secondi Con i vasetti riscaldati la velocità con cui l acqua risale dipende dalla temperatura del vasetto

30 Le nostre osservazioni I due fenomeni si svolgono in modo diverso Non possiamo attribuire solo alla contrazione del gas per raffreddamento il richiamo di acqua all interno del vasetto

31 Le nostre conclusioni L ossigeno si consuma; al suo posto si produce H2O e CO2 L acqua in parte condensa sulle pareti di vetro L anidride carbonica si scioglie nell acqua Questi due fenomeni già da soli creano una depressione A questi fenomeni si aggiunge anche, quando la candela si spegne, il raffreddamento dell aria che contraendosi contribuisce a richiamare ulteriormente acqua

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