紙や木を燃やすと、あとには灰(はい)が残って、もとにはもどらないよね。 じつは「燃える」というのは、物が空気中の酸素と結びついて、もととはちがう物質に変わる変化なんだ。
酸化(さんか)…物が酸素と結びつく変化。ゆっくり進むものもあるよ(金属のさびなど)。
燃焼(ねんしょう)…酸化の中でも、はげしく酸素と結びついて、光と熱を出すもの。いわば「はげしい酸化」だね。
ろうそくの炎(ほのお)の中にも、完全燃焼している部分と不完全燃焼している部分があるんだ。くわしくは「ロウソクの燃え方」のトピックで学べるよ。
物は、次の3つがそろったときだけ燃えるよ。どれか1つでも欠けると燃えない。これが消火(火を消すこと)のヒントにもなるんだ。
3つの条件
紙や木を燃やすと、あとには灰(はい)が残って、もとにはもどらないよね。 じつは「燃える」というのは、物が空気中の酸素と結びついて、もととはちがう物質に変わる変化なんだ。
酸化(さんか)…物が酸素と結びつく変化。ゆっくり進むものもあるよ(金属のさびなど)。
燃焼(ねんしょう)…酸化の中でも、はげしく酸素と結びついて、光と熱を出すもの。いわば「はげしい酸化」だね。
ろうそくの炎(ほのお)の中にも、完全燃焼している部分と不完全燃焼している部分があるんだ。くわしくは「ロウソクの燃え方」のトピックで学べるよ。
物は、次の3つがそろったときだけ燃えるよ。どれか1つでも欠けると燃えない。これが消火(火を消すこと)のヒントにもなるんだ。
3つの条件
びんの中のろうそくは、燃え続けることもあれば、すぐ消えてしまうこともある。 そのちがいを決めるのは、空気の通り道があるかどうかなんだ。
空気はあたためられるとふくらんで(ぼう張して)、まわりの空気より軽くなるよ。 軽くなった空気はどんどん上へのぼっていく。この上向きの空気の流れを上昇気流(じょうしょうきりゅう)というんだ。
火のついたろうそくにびんをかぶせて、空気の入り口と出口を変えてみよう。
超重要ポイント
ろうそくが燃え続けるカギは、「出口」と「入り口」がそろった空気の通り道。 あたためられた空気がぬける出口と、新しい空気が入る入り口の両方があるかを、図の中でさがそう!「燃える前の空気」と「火が消えたあとの空気」をくらべると、燃焼の正体がよく見えてくるよ。
ふたをしたびんの中でろうそくを燃やすと、やがて火が消える。 消えたあとの空気を気体検知管(きたいけんちかん)で調べると、こうなっているよ。
| 気体 | 燃える前 | 火が消えたあと |
|---|---|---|
| ちっ素 | 約78% | 約78%(変わらない) |
| 酸素 | 約21% | 約16〜17%(減るが、残っている!) |
| 二酸化炭素 | 約0.04% | 約3〜4%(増える → 石灰水が白くにごる) |
ここがいちばんのかんちがいポイント!
火が消えるのは、酸素がゼロになったからではないよ。 酸素はまだ約16〜17%残っている。でも、空気全体にしめる酸素の割合がある線より下がると、 物は燃え続けられなくなるんだ。| 酸素の割合 | ろうそくの燃え方 |
|---|---|
| 約21%より高い | 空気中より激しく燃える(酸素100%ならとても激しい) |
| 約21%(ふつうの空気) | ふつうに燃える |
| 約16〜17%以下 | 燃え続けられず、火が消える |
物が燃える3つの条件のうち、どれか1つをこわせば火は消える。消火の方法を条件と結びつけて覚えよう。
| とりのぞく条件 | 消し方の例 |
|---|---|
| ① 燃える物 | ガスこんろの元せんを閉める/山火事で、燃え広がる先の木をあらかじめ切っておく |
| ② 酸素(新しい空気) | アルコールランプにふたをかぶせる/なべの油に火がついたら、ぬれたタオルでおおう |
| ③ 発火点以上の温度 | キャンプのたき火に水をかけて、温度をぐっと下げる |
Q. ふたをしたびんの中で火が消えたのは、酸素がなくなったから?
A. ちがう。酸素は約16〜17%残っている。酸素の割合が下がったことが原因だよ。
Q. 燃えたときにできた二酸化炭素が、火を消したのでは?
A. これもちがう。二酸化炭素が増えても、酸素の割合が高ければ物は燃える。 二酸化炭素そのものに火を消す力があるわけではないんだ。
Q. びんの中の空気が「使い切られた」かどうかは、どう確かめる?
A. 気体検知管で酸素と二酸化炭素の割合を調べる。二酸化炭素が増えたことは、 石灰水(せっかいすい)が白くにごることでも確かめられるよ。
入試で出やすい3つのパターンを、例題で練習しよう。 ポイントは「酸素の割合」と「空気の通り道」の2つだけだよ。
ア〜エの容器に、次の割合で気体が入っています。火のついたろうそくを入れたとき、 ①いちばん勢いよく燃えるもの、②火がすぐに消えるものを、それぞれ選びなさい。
とき方
ア(22%)とウ(20%)でも、ろうそくはほぼ空気中と同じように燃えるよ。
口の広いびんに火のついたろうそくを入れ、口の真ん中に厚紙のついたてを差しこんだところ、 ろうそくは燃え続けました。その理由を説明しなさい。また、火のついた線香をびんの口に近づけると、 けむりはどのように動きますか。
とき方
もしついたてがなければ、出る空気と入る空気が口のところでぶつかり合って、入れかわりが弱くなるんだ。
火のついた3本のろうそくに、図のようにガラスの筒をかぶせました。 ①いちばん先に火が消えるもの、②いちばん長く燃え続けるものを、それぞれ選びなさい。
とき方
解くときのコツ