האם אפשר להדליק ברזל?

בניסוי הזה נראה שבניגוד לניסיון היומיומי שלנו איתו, ברזל דווקא יכול להישרף. הניסוי מחייב השגחה של מבוגר!

ציוד

  • מזלג
  • צמר פלדה (אפשר לרכוש בכל חנות מכולת)
  • קערה או מגש חסין אש (לעשות מעליו את הניסוי, אפשר לבצע אותו גם מעל כיור)
  • מצית או גפרורים (יש להשתמש בהם רק בהשגחת מבוגר)

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הערה: כמו בזיקוקי יום הולדת, אסור לקרב את צמר הפלדה הבוער לפנים, כיוון שעלולים לעוף ממנו גצים. אם רוצים ללבות את האש יש לנשוף עליו רק מרחוק!

הסבר

כדי שאש תבער, שלושה גורמים צריכים להתקיים בו-זמנית: קיומו של חומר דליק (כמו עץ, נייר, דלק, פחם וכו'), קיומו של חומר מחמצן (בדרך כלל מדובר בחמצן שבאוויר, אבל יש גם מחמצנים אחרים) וחום גבוה / טמפרטורה גבוהה. שלושת הגורמים מכונים "משולש האש". אם שלושתם קיימים, תהיה אש, אבל ברגע שאחד מהם נעלם - היא תכבה.

לא רבים יודעים, אבל ברזל הוא חומר דליק. הסיבה שאיננו רואים אותו נדלק באופן יומיומי היא שקשה לשמר בעבורו את שלושת הגורמים של מעגל האש. מאחר שברזל הוא מתכת, ומתכות מוליכות חום, קשה מאוד לחמם גוש של ברזל באמצעות מקור אש רגיל וקטן לטמפרטורה שבה יתלקח. אם מנסים לחמם חלק מהברזל, תמיד הוא יוליך את החום אל שאר חלקיו, מה שמקשה עליו להתחמם ולהתלקח.

בצמר פלדה המצב הזה משתנה. כיוון ששערות הברזל דקות והמסה שלהן קטנה, אפילו אש מגפרור או ממצית מספיקה כדי להעלות את הטמפרטורה של השערות ולגרום להן להתלקח ובגלל המסה הנמוכה אין גוף גדול שהברזל יכול להוליך אליו את החום. בנוסף, מבנה השערות של צמר הפלדה מגדיל באופן יחסי את שטח הפנים (השטח החיצוני) של הברזל, ולכן מאפשר לחמצן שבאוויר להגיע לכל חלקיו ולחמצן אותם ביעילות. אפשר להשוות את זה למצבו של גוש גדול של ברזל, שבו החמצן יכול להגיע רק לחלקים החיצוניים שלו ואין לו גישה לחלקים הפנימיים של הגוש, בעוד שבצמר פלדה החלק הפנימי של גוש ברזל הופך לשערות וכולו חשוף לחמצן. ולכן האש יכולה לבעור כשהברזל נמצא בצורה של צמר פלדה, והיא מתלבה כשאנחנו נושפים עליה ומספקים לה עוד חמצן.

אגב, אם משתמשים בלהביור עם עוצמת אש גבוהה ודואגים לאספקה מתמדת של חמצן, אפשר לשרוף גם גושי ברזל גדולים. זו השיטה שבה משתמשים מסגרים ועובדי מתכת אחרים כשהם רוצים לחתוך במהירות חלקי ברזל גדולים.

 

2 תגובות

  • דוד

    הסבר על בעירת הברזל.

    היי שלום רב,
    לא מובן לי כיצד חומר כמו ברזל יכול לבעור.
    בהבנתי, בעירה דורשת חומר אורגני (אטומי פחמן מימן וחמצן) וחומר מחמצן, וכתוצרים נקבל פד"ח, מים ואנרגיית חום. מה מתרחש בבעירת הברזל?
    היכן אנרגיית הבעירה אצורה?
    מהם התוצרים מבעירת הברזל?
    האם תכונות החומר משתנות? אשמח לתגובה מצדכם, תודה.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    קורס

    שלום דוד

    אם נושא הבעירה מעניין אותך - אני ממש ממליץ לך לקחת את שני הקורסים שלנו בנושא, שהקישור אליהם מופיע בתיבה בסוף הכתבה.

    אענה לך בקצרה - לא רק חומר אורגני נשרף, וזו איננה דרישת סף לקיום בעירה. גם חומרים אי-אורגניים נשרפים - בכלל זה גם מתכות - כמו ברזל, מגנזיום ועוד רבות אחרות, וגם אלמתכות - כמו מימן (שנשרף ונותן מים) וגם גופרית נשרפת יופי, זרחן ועוד.

    ואפילו חמצן לא מחוייב, אפשרי גם מחמצנים אחרים - כמו כלור, פלואור ואפילו חנקן יכול לשרוף (מגנזיום).

    כל מה שצריך זה מחמצן חזק, משהו שהוא מחזר מבחינה כימית - ושהתגובה הכימית תהייה מהירה ותפלוט הרבה אנרגיה.

    מבעירת ברזל - מתקבלת תחמוצת ברזל - ותכונותיה שונות מברזל: היא לא מוליכה חשמל, הצבע שונה (אפור ולא מבריק) והיא גם פריכה ומתפוררת.

    האנרגיה - כמו בכל התהליכים הכימיים בעולם - נובעת בעצם מאנרגיה פוטנציאלית חשמלית - כאשר אלקטרונים בסופו של דבר מתקרבים יותר למטענים חשמליים חיוביים וכך נפלטת האנרגיה. כלומר היא אצורה בחמצן ובברזל (וכאשר מתחברים אלקטרונים של הברזל עוברים לחמצן, נוצרים יונים - כלומר אטומים טעונים במטען חשמלי, שמתקרבים זה לזה - ומכאן מתקבלת האנרגיה).

     

    בברכה

    ד"ר אבי סאייג

    מכון דוידסון לחינוך מדעי

    מכון ויצמן למדע