Почему сырые спички не загораются — на уровне физики разбираемся в тайне их сопротивления огню

Сырые спички - это деревянные спички, которые не прошли обработку специальной химической смесью, которая позволяет им загораться при трении. Кажется, что все спички должны загораться подобным образом, но на самом деле это не так. Чтобы понять, почему сырые спички не загораются, нужно обратиться к физике.

На поверхности сырых спичек обычно образуется слой оксида древесины, который является препятствием для загорания. Когда мы трет одну спичку о другую, возникает трение, при котором температура на точке контакта быстро повышается. Основной компонент, отвечающий за загорание спички, это фосфор. Когда достигается достаточно высокая температура, фосфор начинает окисляться и соединяется с кислородом из воздуха, что создает яркий пламя.

Однако, на поверхности сырых спичек находится этот слой оксида древесины, который препятствует проникновению кислорода. Без кислорода окисление фосфора не может произойти, что и объясняет, почему сырые спички не загораются. Поэтому для успешного загорания спичек необходимо, чтобы на их поверхности было удалено этот слой окисла.

Процесс загорания сырых спичек

Головка сырой спички содержит два главных компонента: горючее вещество и окислитель. Обычно, горючим веществом служит смесь антипирена, селитры и других соединений, которые способны сгорать. Окислителем, в свою очередь, может быть калиев хлорат или другие соединения, обладающие окислительными свойствами.

Окислитель служит источником кислорода, необходимого для горения горючего вещества. Однако, чтобы запустить реакцию между горючим веществом и окислителем, требуется некоторое внешнее воздействие.

Это воздействие обычно представляет собой трение головки спички об грубую поверхность, что приводит к увеличению температуры составляющих головку спички веществ. В результате трения и повышения температуры, окислитель разлагается на кислород и другие соединения.

Далее, горючее вещество прореагирует с кислородом, освобожденным при разложении окислителя, и начнет гореть, выделяя тепло и свет.

Однако, в случае с сырыми спичками, процесс загорания затруднен из-за отсутствия трения. Большинство сырых спичек имеют головки, покрытые защитным слоем парафина, который повышает их влагостойкость. Этот слой препятствует трению и задерживает воздействие окружающей среды на головку спички.

Таким образом, без трения и нагрева головку спички, окислитель не разлагается, и реакция между горючим веществом и кислородом не происходит. В результате, сырая спичка не загорается.

Чтобы загореть сырую спичку, ее головку необходимо нагреть, чтобы удалить защитный парафиновый слой и обеспечить трение, которое разложит окислитель и запустит реакцию.

Химический состав спичек

Спички состоят из нескольких основных компонентов, которые взаимодействуют между собой и инициируют горение: головка, древесный стержень и защитный слой.

Головка спичек содержит химические вещества, которые обеспечивают их воспламенение. Основным компонентом головки является сера, которая играет роль катализатора при горении. Она добавляется в небольшом количестве, чтобы несколько ускорить реакцию, но не вызывать пламя, которое было бы слишком сильным или опасным. Кроме серы, в головке также присутствуют окислительные вещества, такие как калиев хлорат или калият древесной золы. Они служат источником кислорода, необходимого для горения.

Древесный стержень спички обычно изготавливается из древесины, которая хорошо горит. Хвоя сосны или кедра часто используются благодаря их высокому содержанию смолы. Древесный стержень имеет пористую структуру, которая обеспечивает так называемый "капиллярный эффект". Это позволяет спичке поглощать и хранить горючий материал, такой как фосфор, растворенный в специальном веществе, называемом горючим лаком.

Защитный слой спичек играет важную роль в предотвращении случайного возгорания. Этот слой обычно состоит из парафинового воска или другого термически стабильного материала, который плавится при достаточно высокой температуре. Когда спичка трется об восковой слой на коробке, трение вызывает небольшое повышение температуры, но не достаточное для того, чтобы вызвать воспламенение головки. Вместо этого, воск плавится, создавая гладкую поверхность для сгорания.

Взаимодействие элементов спички

Для того чтобы понять, почему сырые спички не загораются, важно разобраться в взаимодействии элементов спички.

Когда трение происходит между головкой спички и фосфорными пятнами на деревянной основе, возникает достаточная температура для возгорания фосфора. Фосфор воспламеняется и начинает гореть.

Однако, если спичка сырая, защитный слой на головке спички не позволяет кислороду проникнуть к фосфорным пятнам и начать химическую реакцию. Поэтому, сырые спички не загораются даже при трении с достаточной силой.

Особенности реакции сгорания

Однако, сырые спички не загораются из-за отсутствия искры, необходимой для начала реакции. На верхней части спички находится вещество, называемое фосфором, которое при контакте с воздухом окисляется и образует фосфорную кислоту. Фосфорная кислота является ядовитой и не способна сгорать без внешнего источника энергии.

Загорание спичек происходит при трении их о специальное вещество, содержащее серу или фосфор, на боковой части коробки спичек. При трении вещества образуется энергия, которая приводит к повышению температуры и инициирует начало реакции сгорания.

Когда спичка трется о коробку, трение приводит к разрушению структуры фосфора и активации процесса окисления. Образование искристой пламени происходит из-за выделения энергии, которая вызывает распад фосфора на фосфорную кислоту, сернистый ангидрид или амиачная соль. Это позволяет продолжить реакцию сгорания и получить пламя.

Таким образом, основными причинами незагорания сырых спичек являются отсутствие внешней энергии (искры) и наличие окисленного состояния фосфора, который не способен сгорать без дополнительного источника теплоты и активации реакции.