IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Какая вода лучше тушит огонь?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Веществ более эффективных для тушения огня по сравнению с водой в настоящее время не мало, но люди предпочитают использовать воду. Почему? Ответ напрашивается сам собой, потому что она доступна, дёшева и восстанавливаема. Эти 3 качества в основном и обеспечивают ее большую востребованность при тушении пожаров по сравнению даже с более эффективными средствами тушения.
Это пока основное, почему человечество до сих пор продолжает использовать воду для тушения.
Что-же происходит, когда Мы заливаем огонь водой?
Из-за того, что вода - жидкое вещество, она прекрасно попадает в небольшие щели, является удобной для тушения, она хорошо охлаждает поверхности и делает топливо сырым и малопригодным к горению, чего не сделает песок, если тушить огонь песком или просто, если к примеру, огонь накрыть одеялом. Однако масло и горюче-смазочные материалы водой потушить тоже сложно, потому что они легче воды и всплывают на поверхность.
При тушении пламени водой образуется пар. У воды очень низкая плотность пара. Этот пар закрывает доступ кислорода к месту горения, тем самым останавливая горение.
Вода имеет очень большую теплоемкость. Попадая в зону горения,вода отбирает часть тепла у пламени.
Вода – вещество особенное, обладающее уникальными свойствами, среди которых
- Самая высокая среди жидкостей теплоемкость т.е. для нагревания воды до температуры кипения требуется больше всего энергии, которую вода забирает у огня.Но самое интересное, что теплоемкость воды снижается при температуре от 0 до 37 градусов, и снова растет при дальнейшем нагревании.
- Высокая скрытая теплота парообразования т.е. для превращения воды в пар требуется очень много энергии, которую вода также забирает у пламени.
- У воды очень низкая плотность пара. Этот пар закрывает доступ кислороду к месту горения, тем самым останавливая горение.
Именно благодаря этим свойствам, вода является одним из лучших средств для борьбы с огнем.
Обычно огонь тушат холодной водой. Я узнал, что горячая вода быстрее гасит огонь.
Цель работы:
Выявить причину, по которой горячая вода лучше тушит огонь.
Задачи работы:
1. Собрать и проанализировать информацию о том, почему горячая вода быстрее тушит огонь.
2. Провести эксперимент.
3. Обобщить собранную информацию и сделать выводы.
Актуальность:
Раскрыть дополнительные свойства воды, расширяя тем самым кругозор знаний о воде.
Новизна
Изучение экспериментальным путем одного из уникальных свойств горячей воды.
Гипотеза исследования:
Я предположил, что горячая вода гасит огонь быстрее, чем холодная, потому что при нагревании воды происходит испарение из нее кислорода, растворенного в воде. В горячей воде кислорода меньше, чем в холодной. Вода без кислорода, который способствует горению, быстрее потушит огонь. Тогда возникает предположение, что остуженная вода также быстро погасит огонь, как и горячая.
Глава 1. Изучение свойств горячей и холодной воды.
Я задал себе вопрос, что я знаю о тушении огня водой?
Вода и огонь являются абсолютно несовместимыми между собой вещами. Поскольку вода не может гореть, она является естественным огнетушителем. Какой же водой лучше тушить пламя – холодной или горячей?
Из источников я узнал - почему горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная:
Можно назвать следующие причины:
Холодная вода не успевает нагреться и образует мало пара, а горячая вода сразу окутывает источник горения паром, делает влажным горючий материал, изолирует его от открытого огня, что препятствует поддержанию процесса горения. Этот пар закрывает доступ кислорода к месту горения, тем самым останавливая горение. При испарении 1 литра воды образуется около 2000 литров пара.
У воды низкая температура кипения – 100 градусов по Цельсию. Температура горения дерева равняется примерно 800-1000 градусов по Цельсию. При этом горячая вода еще и охлаждает источник горения.
Переход кипятка в водяной пар требует в пять раз большей энергии, чем нагревание холодной воды до температуры парообразования. Кипяток забирает эту энергию у огня.
Возникает закономерный вопрос: почему бы пожарным не тушить огонь с использованием кипятка? К сожалению, это невозможно.
Современные пожарные насосы приспособлены для закачивания исключительно холодной водой, если заменить ее кипятком, под поршнем вместо разреженного газа окажется насыщенный пар под давлением 1 атмосферу, и вода перестанет подниматься.
Глава 2. Эксперимент.
Исходные данные:
- Папа развел 3 примерно одинаковых костра.
- Мы тушили огонь холодной, остуженной и кипящей водой равного объема (1 стакан) (Приложение 1).
В результате проведения эксперимента Мы увидели:
При тушении огня холодной водой появился пар и огонь почти погас, но, к сожалению, холодная вода не затушила огонь полностью, потому что холодной воды требуется гораздо больше (Приложение 2).
Остуженная вода тоже не потушила огонь полностью. Образовалось такое же количество пара, как и при тушении холодной водой (Приложение 3).
Кипяток выполнил свое дело - образовались клубы пара, и он потушил костер полностью (Приложение 4).
Заключение
Из проделанного эксперимента стало ясно:
Холодная и остуженная вода тушит огонь, но ее нужно значительно больше, чем горячей.
Мое предположение оказалось неверным. Либо вода при остужении опять насыщается кислородом, либо количество кислорода в воде не влияет на тушение огня.
Для тушения огня горячей воды требуется меньше, чем холодной или остуженной, потому что водяной пар образуется в ней быстрее, и он обволакивает горящий предмет. Соответственно быстрее предотвращается поступление кислорода в зону горения.
Когда капли холодной воды пролетают сквозь огонь, они не успевают даже нагреться до температуры кипения, поэтому дают мало пара. Затем часть капель падает на горящий предмет, нагревается, испаряется и дает дополнительное количество пара. Но, большая часть капель падает на землю, и там очень медленно нагревается. Эта вода пропадает зря и не тушит огонь, то есть вода не используется полностью.
Почему же тогда огонь тушат холодной водой? Все объясняется просто - холодная вода более доступна, чем горячая. Огонь нужно погасить как можно быстрее и горячая вода не всегда есть под рукой.
Список использованных источников информации:
http://allforchildren.ru/why/why114.php
http://class-fizika.ru/p27.html
http://fb.ru/article/399074/pochemu-voda-tushit-ogon-s-tochki-zreniya-nauki
http://luchata.ru/pochemu-voda-tushit-ogon/
https://maxxbay.livejournal.com/8989294.html
https://niggaslife.ru/vse-stati/pochemu-voda-tushit-ogon.html
https://otvet.mail.ru/question/51638482
https://pikabu.ru/story/pochemu_voda_tushit_ogon_915748
https://povodu.ru/dom-i-by-t/pochemu-voda-tushit-ogon/
https://studme.org/305134/matematika_himiya_fizik/pochemu_voda_gasit_ogon
https://touch.otvet.mail.ru/question/82954632
https://www.youtube.com/watch?v=GvxJoME1t9I
Приложение 1
Разведение костров и подготовка холодной, остуженной и кипящей водой равного объёма (1 стакан).
Приложение 2
Тушение огня холодной водой.
Приложение 3
Тушение огня остуженной водой.
Приложение 4
Тушение огня кипятком и конечный результат.