Představte si, že zahříváte nafouknutý gumový balonek plamenem zapalovače, a přesto nepraskne. Zní to nepravděpodobně? A co teprve látkový kapesník, který zapálíte, a přesto neponese ani stopu po plamenech. Nevěříte? V jednoduchých experimentech s vedením tepla si to můžete lehce vyzkoušet.
Začněte třeba s balonkem. Nachystejte si běžný nafukovací balonek z gumy, zapalovač či svíčku a malé množství vody. Do balonku nejdříve nalijte studenou vodu, postačí objem kolem jednoho decilitru. Možná budete mít problém tolik vody do balonku vůbec dostat, protože se balonek nebude chtít roztáhnout. V takovém případě ho zkuste natáhnout na ústí vodovodní baterie, napusťte vodu a se zaškrceným koncem jej opět sejměte.
Následně do balonku dofoukněte tolik vzduchu, aby byla jeho velikost srovnatelná přibližně s volejbalovým míčem. Potom uchopte balonek do jedné ruky a zahřívejte jej přímo zespodu plamenem zapalovače nebo svíčky. Plamen se musí balonku dotýkat v místech, kde je voda! Pro jistotou pokus provádějte venku nebo alespoň nad vanou či větším umyvadlem. Vždy je dobré předcházet neočekávaným událostem.
Jak sami zjistíte, i po jedné minutě bude balonek stále vcelku. Jen jeho spodní část bude mírně očouzená. Jak to, že balonek nepraskl? Tavení gumy nehrozí Je jasné, že příčina spočívá ve vodě uvnitř balonku. Ta je v bezprostředním kontaktu s jeho gumovou stěnou. Jakmile přiblížíte plamen k tenké gumové vrstvě, začne se guma zahřívat. Teplo vstřebané gumou však téměř okamžitě přechází do vody, a tak zatímco se voda ohřívá, guma se pro změnu ochlazuje. Teplota gumy proto nedosáhne kritické hodnoty, při které by se guma začala tavit a uhelnatět, což by samozřejmě rychle vedlo k jejímu propálení a prasknutí balonku.
Dá se dokonce říci, že je možné vodu v gumovém balonku i uvařit. Pokud byste jej zahřívali dostatečně dlouho, vzrostla by teplota vody až na bod varu a ani poté by balonek neprasknul. To však raději nezkoušejte, při vyšších teplotách kolem 100 °C by byla guma měkčí a hrozilo by protrhnutí balonku v důsledku pouhého přílišného natažení gumového povrchu. Vřelá voda by se pak rozstříkla do okolí a mohla by vás opařit.
Existuje ještě jeden experiment, který souvisí s hořením a vedením tepla. Zapálíte v něm obyčejný kapesník, který i přesto, že bude hořet poměrně velkým plamenem, nezaznamená žádnou větší újmu. K jeho realizaci si připravte skleničku, větší kleště, menší bavlněný kapesník nebo kus bavlněné látky o rozměrech přibližně deset krát deset centimetrů, zapalovač a šedesátiprocentní vodný roztok alkoholu (lihu). Čistý alkohol můžete koupit například v lékárně, je ale poměrně drahý. Můžete jej však snadno nahradit například Alpou (francovkou) s modrou etiketou, kterou zakoupíte v lékárně či drogerii, nebo silnou slivovicí. Ta má však mnohdy vyšší cenu než čistý líh z lékárny. Nalijte do skleničky malé množství Alpy nebo šedesátiprocentního alkoholu a připravte si bavlněný kapesník. Je důležité, aby byl kapesník zcela čistý, bez mastných skvrn a netřepily se mu okraje.
Kapesník namočte ve vodě a důkladně jej vymačkejte, aby vody obsahoval co nejméně. Poté jej celý ponořte do skleničky s Alpou a po vyjmutí jej mačkáním opět zbavte přebytečné Alpy. Rozhodně z něj nesmí tekutina odkapávat. Protřepejte kapesník ve vzduchu, umyjte si ruce od zbytků alkoholu a kapesník uchopte za cíp do kleští. Pokud použijete větší kapesník nebo jsou vaše kleště příliš krátké, bude lepší, když si ruku budete chránit například koženou rukavicí.
Nejlépe venku, mimo dosah hořlavých předmětů a v dostatečné vzdálenosti od lahve s lihovým roztokem, kapesník zapalte pomocí zapalovače. Když se kapesník nevznítí hned na poprvé, zkuste přejíždět plamenem zapalovače kolem jeho okrajů.
Na světle si dokonce ani nemusíte všimnout, že kapesník hoří! Vzplane totiž téměř bezbarvým, namodralým plamenem, a tak je možné, že ačkoliv hned neuvidíte plamen, ucítíte výrazné teplo. S hořícím kapesníkem mávejte ve vzduchu, dokud hoření po asi deseti vteřinách neustane. Jestliže jste postupovali správně, neměly by být na látce patrné žádné stopy po hoření.
I v tomto případě hraje hlavní úlohu voda, která kapesník před plameny uchránila. Z kapesníku napuštěného šedesátiprocentním vodným roztokem alkoholu se odpařuje především těkavější alkohol, jehož páry po zapálení hoří nad povrchem látky. Vypařování alkoholu navíc usnadňují i rychlé pohyby kapesníkem ve vzduchu. Méně těkavá voda ovšem zůstává v látce a zabraňuje jejímu vzplanutí.
I v tomto pokusu se velké množství tepla spotřebuje na ohřev vody uvnitř látky, popřípadě na její vypaření. Páry alkoholu ale vyhoří ještě dřív, než k tomu dojde, a plameny proto rychle zmizí.
***
OHEŇ, KTERÝ NESPÁLÍ Voda v balonku nebo namočený kapesník předvedou nad plamenem zajímavé divadlo. Gumový balonek se bude chovat jako „hrnec“ pro vaření vody, sám se ale neponičí. Kapesník zase chytne, ovšem plamen ho nepoškodí.
Pomůcky a chemikálie nafukovací gumový balonek zapalovač kleště sklenička kousek bavlněné látky Alpa (60% vodný roztok alkoholu) voda
Do skleničky nalijte menší množství Alpy
Navlhčenou látku namočte do Alpy
Nachystejte si menší kousek čisté bavlněné látky bez roztřepených okrajů
Do balonku napusťte přibližně decilitr vody a dofoukněte jej vzduchem
Spodní část balonku, nad kterou je voda, zahřívejte plamenem svíčky či zapalovače, voda se zahřeje, ale balonek zůstane celý
Uchopte látku do kleští, zapalte ji a mávejte s ní ve vzduchu, dokud hoření neustane
Látka hoří pouze několik vteřin nepříliš výrazným namodralým plamenem
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně.
