IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение способов получения огня без использования спичек и зажигалок

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Воронина В.А. 1

---

1МОУ Школа №23 г. Черемхово, 2 класс

Лужина Е.А. 1Перфильева А.Г. 1

---

1МОУ Школа №23 г. Черемхово

Работа в формате PDF

1.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность.Первобытный человек, вероятнее всего, еще не умел добывать огонь. Изобретение способов его добывания стало важным шагом на пути культурного становления человечества. О важности этого открытия свидетельствуют мифы и легенды многих народов, придающих огню некую божественность. Судя по этим произведениям народного творчества, огонь первоначально привлекал людей не полезными или разрушительными свойствами, а светом и блеском.

Действительно, сидя у костра или камина, можно часами смотреть на пламя. Огонь завораживает, очаровывает. И вот однажды, будучи в походе, мы стали обсуждать вопрос о том, как же первобытные люди научились добывать огонь, как они его «приручили»? И может ли современный человек в экстремальных условиях воспользоваться этими знаниями? Поэтому тема исследования«Изучение способов получения огня без использования спичек и зажигалок» актуальна и имеет большую практическую значимость.

Проведенный социологический опрос среди 40 учащихся 2-4 классов и 10 работников МОУ Школа № 23 г. Черемхово, показал, что огонь нужен людям. Он может быть как «друг», так и «врагом» и не все респонденты смогли назвать основные способы добывания огня ( приложение 1, диаграмма 1;2;3)

Исследованием вопросов получения огня занимались такие ученые, как Клинт Эмерсон, Дэниел Юм, Софронов М. А., Вакуров А. Д. В целом тема является хорошо проработанной, однако постоянный прогресс создает необходимость уточнения и осознания некоторых аспектов.

Гипотеза исследования: современный человек может получить огонь без использования спичек и зажигалок.

Цель исследования: получение огня без использования спичек и зажигалок.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Узнать, что такое огонь;

Изучить различные способы добывания огня без использования спичек и зажигалок;

Экспериментально определить оптимальные способы получения огня.

Объектом исследования в выполненной работе является огонь.

Соответственно, предметом исследования является получение огня без использования спичек.

В процессе проведения исследования использовались такие методы, как графический, табличного отображения данных, экспериментальный, наблюдение, опрос, обобщения. Исследование проведено с помощью специального кейса лабораторных работ «РУСАЛ»- «Металлургия будущего».

Теоретической и методологической основой работы являются наработки отечественных и зарубежных авторов: Ахлебинина А.К., Габриеляна О.С., Остроумова И.Г., Клинта Эмерсона, Дэниела Юм. В работе использованы статьи, книги, учебники, пособия. Кроме этого, для лучшего понимания текущих тенденций и современных наработок используются профильные журналы «Молодой ученый».

Результаты исследования Добыча огня с помощью химических веществ» направлены для публикации в журнале Педагогические - инновации рф.

Работа состоит из введения, в котором формулируются актуальность исследования, его цели и поставленные задачи, определен объект и предмет, указаны методы исследования, двух разделов выводов, заключения, списка использованных источников, приложений. В первый раздел содержит теоретические сведения об огне. Во втором разделе представлены результаты следующих экспериментов: «Трение», «Огненный вулкан», «Волшебная батарейка», «Огненный луч», «Магия растительной батарейки», «Воспламеняющий натрий», «Джин». Все проведенные автором опыты, которые продемонстрированы в видеоотчете, наглядно показывают, что огонь можно получить разными способами.

Огонь: понятие, значение в жизни человека

Мифы и легенды происхождения огня

Огонь – интенсивный процесс окисления, сопровождающийся излучением в видимом диапазоне и выделением тепловой энергии. В научном смысле – совокупность раскалённых газов (низкотемпературная плазма), выделяющихся в результате:

химической реакции (в частности, взрыва);

протекания электрического тока в среде (электрическая дуга, электросварка). [1].

Полтора миллиона лет назад человек смог подчинить себе огонь. Древний человек смог создать себе освещение, теплый дом, вкусную еду и защиту от хищников.

Укрощение огня человеком – довольно длинный процесс. По легендам первый огонь, котором смог пользоваться человек, был небесный огонь. Птица феникс, Прометей, Гефест, бог Агни, жар-птица были богами и существами, приносящими людям огонь. Человек обожествлял природные явления - молнию и извержение вулканов. Он добывал огонь, поджигая факелы от других, естественных возгораний. Первые попытки добычи огня дали человеку возможность согреваться в зимнюю пору, освещать территории в ночное время и обороняться от постоянных атак хищных животных [3, 102].

После длительного использования естественного огня, у человека появилась необходимость самостоятельной добычи этого ресурса, ведь природный огонь был доступен не всегда.

Проанализировав теоретические источники, мы пришли к выводу, что полтора миллиона лет назад человек смог подчинить себе огонь, по легендам первый огонь, которым смог пользоваться человек был небесный.

1.2 Строение огня

Огонь – совокупность раскалённых газов и плазмы (приложение 2, рис.1). Например, пламя свечи состоит из трех конусообразных частей: 

1) внутренней – темной (еще не сгоревшие продукты);

2) средней – блестящей (часть вещества сгорает, часть не сгоревших частичек угля раскалена);

3) наружной - бесцветной (полное сгорание при избытке кислорода) [9].

1.3. Способы получения огня в древности

История разжигания огня подробно освещена на страницах книги В.В.Рюмина Занимательная химия [9;2]. Изучив её, можно сделать вывод о том, что люди опытным путём освоили три способа получения огня с помощью сухого дерева: сверление, трение, проведение борозды в сухом полене (приложение 3).

Сверление производится непосредственно руками: берется узкая дощечка сухого дерева, кладется на землю, на нее становится коленями человек и упирает в нее сухую круглую, деревянную же палочку. После непрерывного вращения древесная пыль нагревается и, наконец, воспламеняется (приложение 3, рис3.).

Добывание огня этим способом требует ловкости и сноровки; он использовался эскимосами Лабрадора, индейцами острова Ванкувера, бушменами и другими племенами Африки, а также в Японии, на Мадагаскаре и в других странах.

Трение для добывания огня применялось малайцами, бирманцами, сиамцами (приложение 3, рис 1.). Берется расщепленный вдоль пополам бамбуковый ствол, кладется выпуклой (наружной) стороной кверху и распиливается поперек деревянной узкой дощечкой (тоже из бамбука), сточенной по краю в лезвие. Происходящие от пиления и нагревающиеся опилки падают обыкновенно на подложенный трут, который, наконец, и воспламеняется [2, 45].

Способ проведения борозды заключается в том, что сухое полено кладется на землю и удерживается в неподвижном положении упершимся в него коленом человеком, который, взяв обеими руками небольшую, заостренную к концу, твердую палочку и держа ее под углом около 45°, бороздит ею взад и вперед по полену, чем вызывает образование желобка, в одном из концов которого и скапливаются, наконец, воспламеняющиеся опилки (приложение 3, рис 2).

Другими способами добывания огня являются:

а) удары кремнем о медный колчедан или сталь;

б) сжатия воздуха поршнем в цилиндре, причем к нижнему концу поршня прикрепляется легковоспламеняющийся трут; способ этот был встречен, между прочим, у бирманцев и даяков, но неизвестно, был ли он ими изобретен или заимствован у какого-нибудь более культурного народа [4, 296].

Таким образом, в древности люди использовали такие очень трудоёмкие способы добывания огня, как сверление, трение и высекание.

В теоретических источниках даётся описание химических и физических способов добывания огня без использования спичек и зажигалок[6; 7]

Солнце является неограниченным источником энергии, и в ясный день можно с лёгкостью развести огонь с помощью линзы или даже стеклышка. Для разведения огня необходимо сконцентрировать солнечные лучи в одной точке, затем поджечь трут и развести костер.

Изучив физические способы добывания огня без использования спичек и зажигалок можно прийти к выводу, что оптический способ имеет недостатки: требует яркого солнечного света, для использования в сумерках или пасмурную погоду не подходит.

Экспериментальное получение огня различными способами

Эксперимент № 1 «Трение» (приложение 4)

Цель: получить огонь с помощью трения

Оборудование:сухая дощечка, палочка, опилки.

Ход работы: для получения огня способом готовим две сухие палочки, делаем небольшое углубление, в которое вкладываем сухие опилки. После очень долгого вращения видим, что древесная пыль не нагрелась, и огонь таким способом нам добыть не удалось, хотя руки после этой работы стали очень горячими.

Вывод:древним, механическим способом добыть огонь в современных условиях у нас не получилось. Вероятно, нам не хватило терпения, ловкости, сноровки, а, возможно, силы.

Эксперимент № 2 «Огненный вулкан»

В современных экстремальных условиях возможны несколько способов получения огня без спичек и зажигалок. Все они нами изучены, а некоторые проверены. Одним из них является химический способ добычи огня.

Цель: получить огонь с помощью перманганат калия и сахара.

Оборудование: вата, перманганат калия, сахар, палочка.

Ход работы: мы подготовили перманганат калия (марганцовка) и сахар в пропорции 9:1. На сухой поверхности распушаем кусок обычной ваты. Насыпаем марганцовку потом сахар, затем необходимо потереть срезом (с наклоном около 45 градусов) сухой палочкой. В итоге вата воспламеняется. Кладём ее в заранее подготовленную растопку и разжигаем костер.

Вывод: огонь был получен с помощью перманганата калия и сахара. Этот самый оптимальный способ добычи огня.

Эксперимент № 3 «Волшебная батарейка»

Цель: получить огонь с помощью батарейки и фольги.

Оборудование: батарейка, фольга, вата.

Ход работы: Вырезаем из фольги, от жевательной резинки тонкую полоску, обкладываем ваткой и замыкаем на батарейку.

Вывод: получили огонь с помощью батарейки и фольги за 5 секунд, без лишних усилий.

2.4. Эксперимент № 4 «Огненный луч»

Цель: получить огонь с помощью солнечного луча и лупы

Оборудование: лупа (оптическая система), бумага (салфетка), солнечные лучи

Ход работы: Солнечный луч пропускаем через лупу, так чтоб на листе бумаги появилась яркая точка и ждем, когда появятся первые признаки огня и подкладываем салфетки, чтоб усилить огонь.

Вывод:очень долгий по времени, в пасмурную погоду этот способ не подойдет. Солнечный луч не должен быть рассеянным, поэтому дымка в небе является серьезным препятствием, а утро или вечер, а также пасмурная погода для получения огня не подходят.

2.5. Эксперимент № 5 « Магия растительной батарейки»

Цель: получить огонь с помощью растительной батарейки

Оборудование: лимон, гвозди, проволока.

Ход работы:Для создания «растительной батарейки» берем лимон или картофель, 12 гвоздей. Гвозди вкручиваем в лимон  на треть его длины и наматываем медную проволоку. С помощью медных и цинковых электродов, роль которых выполняют гвозди, из лимона получается настоящая батарея!

Вывод:этот опыт требует много подготовки. Благодаря химическим реакциям, происходящим между лимонным соком и металлами, на импровизированных электродах появляется разность потенциалов. Используя пару кусочков медной проволоки, с помощью такой растительной батарейки, можно разжечь огонь!

2.6. Эксперимент № 6 «Воспламеняющий натрий»

Цель:получить огонь с помощью глицерина, натрия

Оборудование: штатив, спиртовка, колба, пинцет, натрий, глицерин

Ход работы: в пробирку с теплым глицерином мы кладем кусочек натрия. Как одноатомные спирты и многоатомные спирты реагируют с металлическим натрием. Реакция идет вначале медленно, затем более энергично. Выделяющийся водород воспламеняется. Реакция протекает очень энергично, выделяется много теплоты, на завершающей стадии реакции происходит обугливание глицерина. Это видно по образованию осадка и черного дыма в пробирке.

2HOCH2CH(OH)CH2OH + 6Na = 2NaOCH2CH(ONa)CH2ONa + 3H2

Вывод: получили огонь с помощью глицерина и натрия, без лишних усилий.

2.7. Эксперимент № 7 «Джин»

Цель:получить огонь с помощью перекиси водородаперманганатом калия.

Оборудование: перманганат калия, 3 % перекись водорода, колба, лучинка

Реакция перекиси водорода с перманганатом калия.

Ход работы: Наливаем в колбу по 8—15 мл раствора перекиси водорода. Добавляем в стакан (на кончике шпателя) перманганат калия. Проверяем наличие кислорода тлеющей лучинкой.

2 H₂O₂ = 2 H₂O + O₂

Пошла бурная реакция между пероксидом водорода и оксидом марганца.

Вывод: тлеющая лучинка загорелась ярким пламенем.

2.8 Эксперимент № 8 «Огненная капля»

Цель:получить огонь с помощью перманганата калия и глицерина

Оборудование: калий перманганат, глицерин, лист бумаги, пипетка.

Ход работы: на горизонтальную поверхность насыпаем немного калия перманганата, делаем выемку. Набираем в пипетку глицерин. Капаем в марганцовку немного капель глицерина. После получения огня погасить пламя.

Вывод: получили огонь без лишних усилий.

Простые знания элементарной химии помогут нам добыть огонь. Некоторые химические составы воспламеняются при растирании или смешивании. Но при использовании такого способа надо соблюдать индивидуальную осторожность, чтобы не причинить себе вред. Важно не допустить физического контакта химического вещества с поверхностью металла. Проведя с соблюдением техники безопасности опыты, мы пришли к выводу, что воспламенению способствуют следующие составы:

Марганцовка (перманганат калия) и обычный сахар в пропорции девять (сахар) к одному (марганцовка);

Хлорат калия и сахар (пропорции три к одному);

Перманганат калия и глицерин;

Хлорат натрия и сахар (пропорция три к одному).

Проведя сравнительный анализ способов получения огня по различным параметрам (приложение 5), мы доказали, что наиболее оптимальный способ – химический.

Заключение

Все проведенные нами опыты, которые продемонстрированы в видеоотчете, наглядно показывают, что огонь можно получить разными способами.

Проведя эксперименты по добыванию огня без использования спичек и зажигалок, мы сделали следующие выводы.

1. Механический способ наиболее трудоемкий. Пропорционально этой трудоемкости является его эффективность, поэтому первобытные люди так трепетно оберегали добытый огонь и при необходимости переносили его с одного места на другое при помощи веток.

2. Химический способ не требует физических затрат, но предполагает наличие определенных навыков и предварительной тренировки. Он наиболее опасен.

3 Оптический способ, на наш взгляд, является наиболее неприемлемым для добывания огня, в пасмурную погоду добыть огонь нельзя.

В ходе проведенного исследования мы экспериментально доказали, что огонь можно добыть без спичек, применяя физический и химический способы, что позволит применять полученные знания и умения на практике.

Таким образом,нашагипотеза, о том, что добывание огня без спичек химическим и физическим способом, нашла своё подтверждение. Цель исследования достигнута, задачи решены.

И самое главное, нельзя забывать, что все эти опыты по получению огня нужно делать только под руководством взрослых, а в случае пожара звонить 01 или 101 по мобильному телефону.

В дальнейшем мы планируем продолжить своё исследование и найти новые способы добывания огня.

Список источников

Ахлебинин А.К., Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Учебное пособие по химии «Старт в науку». –М.:2006.

Брокгауз Ф.А., Ефрон И.А. Огонь: история и способы добывания / Энциклопедический словарь. – М.: ЭКСМО, 2007. – 353 с.

Воровщиков С.Г., Таврель И. В. Как корректно провести учебное исследование: от замысла к открытию – М.: Агар, 2011. – 216 с.

Грейвз Роберд. Мифы Древней Греции. – М.: Агар. – 2013. – 223 с.

Енохович А. С., Кабардин О. Ф., Коварский Ю. А. Хрестоматия по физике: Учебное пособие для учащихся / под ред. Б. И. Спасского. – М.: Просвещение, 2004. – 223 с.

Клин Эмерсон. Выживание в дикой природе и экстремальных ситуациях. 100 ключевых навыков по методике спецслужб. Издательство: Альпина Диджитал,2016.

Молодан Игорь. Учебник по выживанию в экстремальных ситуациях. Белгород: клуб семейного досуга. – 2016. – 370 с.

Мишина К., Зыркова А. Большая книга вопросов и ответов. - М.: Эксмо. – 2003. – с.

Рюмин В.В.Занимательная химия –М.: Центрполиграф.-2016.-224 с.

Савина А.А. Занимательная химия- М.: Аванта.-2017 237

http://pagandom.ru/drevnii-mir/mify-ameriki/mifologiya-atsctekov.-pohischenie-ognya.html

http://class-fizika.ru/tren13.html - классная физика

https://solnet.ee/school/chemistry

Приложение 1

Результаты социологического опроса

База исследования:МОУ Школа №23 г. Черемхово

Респонденты: 40 учащихся 2-4 классов и 10 работников школы №23 г. Черемхово

Диаграмма 1. Как вы думаете, огонь для человека «Друг» или «Враг»?

.

Вывод: Все респонденты социологического опроса единогласно назвали, что огонь может быть как «друг», так и «врагом».

Диаграмма 2. Назовите основные способы добывания огня без использования спичек и зажигалок

Вывод: 8 респондентов – из них 3 (7,5%) учащихся и 5 (50%) работников нашей школы смогли назвать механический способ добывания огня без использования спичек и зажигалок.

Диаграмма 3. Сможете ли вы добыть огонь без спичек и зажигалок?

Вывод: на данный вопрос социологического опроса учащиеся единогласно ответили, что они не смогут добыть огонь, а среди опрошенных работников школы только 2 (20%) смогли бы добыть огонь без спичек и зажигалок.

Приложение 2

Строение пламени

Приложение 3

Механические способы получения огня

Рис. 1. Получение огня способом трением

Рис. 2. Получение огня способом проведением борозды в сухом полене

Рис. 3. Получение огня способом сверлением

Приложение 4

Получение огня разными способами

Эксперимент №1 «Трение»

Вывод: древним, механическим способом добыть огонь в современных условиях у нас не получилось. Вероятно, нам не хватило терпения, ловкости, сноровки, а, возможно, силы.

Эксперимент №2 «Джин»

Вывод: тлеющая лучинка загорелась ярким пламенем.

Эксперимент №3 «Волшебная батарейка»

Вывод: получили огонь с помощью батарейки и фольги за 5 секунд, без лишних усилий.

Эксперимент №4 «Огненный луч»

Вывод:очень долгий по времени, в пасмурную погоду этот способ не подойдет. Солнечный луч не должен быть рассеянным, поэтому дымка в небе является серьезным препятствием, а утро или вечер, а также пасмурная погода для получения огня не подходят

Эксперимент №5 «Перманганат калия и глицерин»

Вывод: получили огонь без лишних усилий.

Эксперимент №6 «Магия растительной батарейки»

Вывод:этот опыт требует много подготовки. Благодаря химическим реакциям, происходящим между лимонным соком и металлами, на импровизированных электродах появляется разность потенциалов. Используя пару кусочков медной проволоки, с помощью такой растительной батарейки, можно разжечь огонь!

Эксперимент №6 и № 7 «Воспламеняющий натрий» видеоотчет

Приложение 5

Сравнительный анализ способов получения огня

Таблица 1

Выводы:

1. Механический способ наиболее трудоемкий. Пропорционально этой трудоемкости является его эффективность, поэтому первобытные люди так трепетно оберегали добытый огонь и при необходимости переносили его с одного места на другое при помощи веток.

2. Химический способ не требует физических затрат, но предполагает наличие определенных навыков и предварительной тренировки. Он наиболее опасен.

3 Оптический способ, на наш взгляд, является наиболее неприемлемым для добывания огня, в пасмурную погоду добыть огонь нельзя.

В ходе проведенного исследования мы экспериментально доказали, что огонь можно добыть без спичек, применяя физический и химический способы, что позволит применять полученные знания и умения на практике.