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物の燃え方
空気中の燃焼
🔥 基本のしくみ

基本のしくみ

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。

燃える物木・紙・ろうなど酸素燃焼熱と光が出る!はげしい酸化別の物質二酸化炭素や水など燃えたあとは、もとの物とはちがう物質になっている

完全燃焼と不完全燃焼

  • 完全燃焼(かんぜんねんしょう)…酸素がたっぷりあるときの燃え方。すすが出にくく、温度も高い。
  • 不完全燃焼(ふかんぜんねんしょう)…酸素が足りないときの燃え方。燃え残りの炭素が「すす」になって出てくるよ。

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。

物が燃えるのに必要な3つの条件

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。

① 燃える物② 酸素(新しい空気)③ 発火点以上の温度🔥燃焼!3つそろって、はじめて物は燃える

3つの条件

  1. 燃える物があること:木・紙・ろう・ガスなど、燃料になる物。
  2. 酸素(新しい空気)があること:使われた空気のかわりに、新しい空気が入ってくること。
  3. 発火点(はっかてん)以上の温度があること:物の温度が、燃えはじめる温度に達していること。
🔥 物の燃え方空気中の燃焼

基本のしくみ

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。

燃える物木・紙・ろうなど酸素燃焼熱と光が出る!はげしい酸化別の物質二酸化炭素や水など燃えたあとは、もとの物とはちがう物質になっている

完全燃焼と不完全燃焼

  • 完全燃焼(かんぜんねんしょう)…酸素がたっぷりあるときの燃え方。すすが出にくく、温度も高い。
  • 不完全燃焼(ふかんぜんねんしょう)…酸素が足りないときの燃え方。燃え残りの炭素が「すす」になって出てくるよ。

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。

物が燃えるのに必要な3つの条件

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。

① 燃える物② 酸素(新しい空気)③ 発火点以上の温度🔥燃焼!3つそろって、はじめて物は燃える

3つの条件

  1. 燃える物があること:木・紙・ろう・ガスなど、燃料になる物。
  2. 酸素(新しい空気)があること:使われた空気のかわりに、新しい空気が入ってくること。
  3. 発火点(はっかてん)以上の温度があること:物の温度が、燃えはじめる温度に達していること。

空気の流れと燃え方

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。

あたためられた空気は上へのぼる

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。

あたためられた空気は上へ新しい空気新しい空気
炎のまわりでは、あたためられた空気が上へぬけ、そのあとへ下から新しい空気(酸素)が流れこむ。 この空気の入れかわりの流れを対流(たいりゅう)というよ。対流が続くかぎり、酸素が届き続けるんだ。

びんの中のろうそくはどうなる?

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。

上も下も開いている元気に燃え続ける上だけ開いている燃えるが、炎は弱めふたをして密閉やがて消える
ア:上も下も開いている
あたためられた空気が上からぬけ、下のすき間から新しい空気が入る。 空気の通り道(入り口と出口)が完成しているので、酸素が届き続けて元気に燃えるよ。
イ:上だけ開いている
びんの口の1か所で、出ていく空気と入ってくる空気がすれちがう。 空気の入れかわりがゆっくりなので、燃え続けるけれど炎は弱くなりがち。
ウ:ふたをして密閉
新しい空気がまったく入れない。中の酸素の割合が下がっていき、 やがて火は消えてしまうよ。

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!

比較して覚えよう

「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。

空気は何でできている?

空気の成分(体積の割合)ちっ素 約78%酸素 約21%その他 約1%「その他」にはアルゴンや二酸化炭素(約0.04%)などがふくまれる

燃える前 vs 火が消えたあと

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。

酸素の割合と燃え方

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

火の消し方は「3つの条件」の逆

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

入試によく出るQ&A

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。

実験で理解しよう

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」「空気の通り道」の2つだけだよ。

例題 1:気体の組み合わせと燃え方

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。

ちっ素 78%酸素 22%ほぼ空気と同じちっ素 60%酸素 40%二酸化炭素80%酸素 20%二酸化炭素100%酸素 0%

とき方

  1. まわりの気体がちっ素でも二酸化炭素でも関係ない。酸素の割合だけを書き出す。
  2. ア 22%、イ 40%、ウ 20%、エ 0%。
  3. ①酸素の割合がいちばん高いが、いちばん勢いよく燃える。
  4. ②酸素がまったくないでは、火はすぐに消える。
  5. 答え:① イ ② エ

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。

例題 2:ついたてを入れたびんの中の空気の流れ

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。

厚紙のついたて出ていく入ってくるついたてが、口を「出口」と「入り口」の2つに分けている

とき方

  1. ろうそくの炎であたためられた空気は、軽くなって上へのぼり、口から出ようとする。
  2. ついたてがあると、口が2つに分かれる。片側が出口、もう片側が入り口の役割をする。
  3. 入り口から新しい空気(酸素)が下りて入り続けるので、燃え続けられる。
  4. 答え:ついたてが口を2つに分け、片側からあたためられた空気が出て、反対側から新しい空気が入る通り道ができるから。 線香のけむりは、入り口側では下向きにびんの中へ吸いこまれ、出口側では上向きにのぼっていく。

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。

例題 3:筒をかぶせたろうそく

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。

上をふさぐ・下ぴったり上は開く・下ぴったり上も下も開く(下にすき間)

とき方

  1. それぞれの筒に、空気の「出口」と「入り口」があるかを調べる。
  2. :出口も入り口もない → 中の酸素の割合が下がると、それ以上どうにもならない → いちばん先に消える。
  3. :上の口だけで空気が出入りする → 入れかわりはゆっくりだが、燃え続けられる。
  4. :下のすき間から新しい空気、上の口からあたためられた空気 → 通り道が完成 → いちばん勢いよく燃え続ける。
  5. 答え:① ア ② ウ

解くときのコツ

  • 気体の組み合わせ問題 → まわりの気体にまどわされず、酸素の割合だけをくらべる。
  • びん・筒・仕切りの問題 → 空気の出口と入り口をさがして、矢印(上昇気流と新しい空気)を書きこむ。
  • けむりの動きを聞かれたら → 入り口では下がって吸いこまれ、出口ではのぼっていく。
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物が酸素と結びついて、もととはちがう物質に変わる変化を何という?