Лучина трещит и мечет искры – к дождю - Ya

муниципальное автономное общеобразовательное
учреждение
города Новосибирска гимназия №12
Калининского района
ЛУЧИНА КАК «ПРЕДСКАЗАТЕЛЬ» ПОГОДЫ
Работу выполнила: ПЕТУХОВА ДАРЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА
Руководитель: ЧЕРНОВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА,
УЧИТЕЛЬ ХИМИИ,
КАНДИДАТ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ НАУК
Содержание
Введение……………………………………………………..…………………….….3
Глава 1. Лучина как источник света. Историческая справка………………….….4
Глава 2. Лучина в народном эпосе, в художественной литературе….……….…..5
Глава 3. Процесс горения древесины……………………………………………….8
Глава 4. Экспериментальная часть ………………………………...………….…. 10
- опыт № 1;
- опыт № 2;
- опыт № 3;
- опыт № 4;
- опыт № 5.
Глава 5. Анализ результатов. Выводы………………………..……………..……..15
Источники информации………………………………………………………….…19
2
Введение
Актуальность исследования. Испокон веков человечество пыталось разгадать
тайны окружающей природы и предсказать ее состояние на ближайшее будущее.
Наблюдения, заметки, приметы о погоде, некие их общие закономерности – все эти
эмпирические знания тщательно систематизировались и бережно передавались
последующим поколениям. Сейчас необходимость предсказывать погоду по приметам
отпала, но в средствах массовой информации, литературе мы часто сталкиваемся с
различными народными приметами, вследствие чего нас заинтересовали поговорки,
связанные с лучиной: «лучина трещит и мечет искры, к дождю», «лучина трещит, пыл с
визгом по лучине, к морозу».
Мы решили проверить, имеют ли они под собой научную основу.
Гипотеза: если лучина горит с треском и искрами, то это предвещает непогоду.
Цель: проверить, как пословица согласуется с законами физики и химии.
Задачи:
- провести литературное исследование;
- исследовать особенности горения лучины в зависимости от её материала,
давления и влажности воздуха;
- подтвердить или опровергнуть народную мудрость на основе физикохимических методов.
Объект исследования: народные приметы о предсказании погоды на основе
наблюдений за горящей лучиной.
Предмет исследования: влияние внешних условий на горение древесины.
Методы исследования:
1. Изучение литературы по данной теме.
2. Эксперимент.
3. Анализ исследований.
Практическая значимость работы состоит в том, что использовать щепки для
определения погоды можно, если нет доступа к прогнозу погоды. Так, лучины
используются и сегодня. Правда, не для освещения, а для растопки дров. Чтобы
растопить мангал или камин, легче поджечь не большое полено, а маленькую лучину. А
тем, кто разжигает огонь на открытом воздухе, будет полезно знать, не начнётся ли
дождь в ближайшее время.
3
Глава 1. Лучина как источник света. Историческая справка
В толковых словарях определение слова «лучина» у многих авторов сходно,
но одни даются более, другие менее детально. Ниже представлены толкования слова
«лучина» в различных словарях:
Автор
Толкование слова
Источник информации
словаря
С.И. Ожегов
- Тонкая длинная щепка от сухого Словарь русского языка [1]
полена. Засветить лучину (в старину:
для
освещения
избы).
|
уменьш.
лучинка, -и, жен. | уменьш.-ласк.
лучинушка,
жен.
-и,
(о
лучине,
освещающей избу). | прил. лучинный,
-ая, -ое.
Т.Ф.
- тонкая длинная щепка от сухого Современный
Ефремова
полена Пример: Засветить лучину (в русского языка [2]
словарь
старину: для освещения избы).
С.И. Ожегов,
1) Тонкая щепка сухого дерева.
Толковый словарь русского
Н.Ю.
2) Такая щепка, укреплявшаяся
языка [3]
Шведова
в светце и освещавшая избу в старину.
Д. Н. Ушаков -
тонкие
дерева.
длинные
щепки
Нащепать
самовара.
лучины
2.
"Тишина
освещения
избы в
в избе...,
издавая треск,
для языка [4]
Такая щепка,
как материал для
крестьянской
сухого Толковый словарь русского
старину.
и горит лучина,
на полати,
стены
разливая блеск."
В. И. Даль
- она идет на растопку и на свет, для Большой иллюстрированный
чего
вставляется
в
светец;
у словарь русского языка [5]
штукатуров, для подбою, треска; у
лодочников, для лощенья.
Н.М.
-
производное
от
луча.
Шанский
буквально — "светильник".
Лучина Школьный этимологический
словарь русского языка [6]
4
Таким образом,
рабочее определение
понятия
«лучина»,
которое было
использовано в работе: лучина – это сухая деревянная щепка, использовавшаяся для
освещения жилищ на Руси. Её вставляли в специальную железную подставку – светец,
причём ставили острым концом вниз и поджигали опущенную часть. Для лучины часто
использовалась сухая осина. Под лучину ставили ёмкость с водой, чтобы она отражала
свет и предотвращала пожар.
Рисунок 1. Светец с лучиной
Глава 2. Лучина в народном эпосе, в художественной литературе
В своём стремлении предсказать то, что случится в будущем, человек был
вынужден наблюдать за настоящим. Отслеживая особенности погоды, поведения
животных, событий, он начал делать предположения о том, что случится после. Так и
начали формироваться приметы, отражающие не всегда понятные человеку отношения
между повторяющимися событиями. Приметы о погоде, встречах, болезнях и других
событиях напоминают кодекс указаний о том, что и как надо делать.
Но не все приметы являются следствием наблюдений. Дело в том, что предметам,
животным и явлениям нередко придавалось символическое значение, приписывались
магические свойства. Такие приметы появляются из-за верований и научную основу
под собой обычно не имеют. Типичным примером такой приметы является стук по
дереву от сглаза. Так, дерево ассоциировалось с крестом, на котором был распят Иисус
Христос, поэтому, прикасаясь к дереву, человек словно контактировал с Богом и
просил у него помощи.
5
Так что одни приметы указывают на действительную связь между событиями,
другие же говорят о случайных совпадениях, и не всегда можно определить, где
заключён человеческий опыт, а что является предрассудком [8, 9].
Лучина упоминается не только в исследуемой примете, но и в поговорках:
Придет кручина, как нет ни дров, ни лучины.
Лучина с верою, чем не свеча?
Не видал ты меня в красный день да при лучине.
Посмотреть на него в красный день в белой рубашке да при лучинке.
Подо мной ножки как лучинки хрустнули.
Пошли наши лучинушки плясать!
Никого не бей лучиной: сухота нападет [10, 11, 12].
Предполагается, что лучины начали использовать в X веке. При этом
применялись они не всегда для освещения – их использовали за неимением спичек для
растопки печей, деревянными щепками играли дети, а, заготовив лучины в большом
количестве, ими можно было выплатить натуральный оброк. Также лучины
использовались при гаданиях и проведении обрядов.
Глава 3. Процесс горения древесины
В состав древесины входят органические вещества (формальдегид, уксусная и
молочная кислота, глюкоза, целлюлоза и др.), состоящие из четырех элементов:
углерода, водорода, кислорода и азота. В среднем абсолютно сухая древесина содержит
49,0% углерода, 6,0% водорода, 44,0% кислорода; азот и минеральные вещества – 1,0%.
Количество минеральных веществ, которые при горении превращаются в золу, зависит
от породы древесины и колеблется в пределах от 0,2 до 1,0% от общей массы
древесины.
Клеточные стенки древесины состоят главным образом из целлюлозы,
гемицеллюлозы и лигнина. В полостях клеток содержатся дубильные вещества, смолы,
камеди, эфирные масла и алкалоиды. Целлюлоза – полисахарид, имеющий волокнистое
строение. Общая формула целлюлозы – (С6Н10О5)n, где n – степень полимеризации
Горение – это самоподдерживающийся сложный физико-химический процесс,
основой которого являются быстропротекающие химические реакции окисления,
сопровождающиеся выделением большого количества тепла и света. [14]
6
Химизм процесса горения древесины, как и любого углеводорода можно
выразить общим уравнением:
CmHn + (m + n/4) O2 = m CO2 + (n/2) H2O + Q
Процесс загорания и горения древесины последовательно проходит следующие
фазы:
-
предварительный нагрев и подсушивание с выделением водяных паров (120 °С);
-
тление – воспламенение обугленного слоя до 1 – 3мм;
-
высыхание, загорание и горение с выделением горючих газов, кислот, смол
(260 °С);
-
воспламенение газов (315 - 425 °С) и пламенное горение с выделением дыма,
углекислого газа, водяных паров и несгоревших газов (650 - 1095 °С);
-
обугливание и горение углей до полного сгорания горючих материалов, которое
можно описать уравнением: С + О2 = СО2 с выделением энергии и нагревом
поверхности углей до 1000 – 1200 оС, в результате чего поверхность начинает светиться
и «истлевать» - разрушаться. При этом возникает повышенный тепловой поток внутрь
древесины (за счет теплопроводности от горячей поверхности). За счет разогрева
начинается пиролиз глубинных слоев древесины.
Пиролиз – термическое разложение углеводородов в газовой фазе в условиях
недостатка кислорода с образованием сажи. Реакция пиролиза углеводородов может
быть выражена уравнением: СnHm = nC + 0,5 m H2.
Механизм образования сажи включает несколько стадий:
- образование зародышей;
- рост зародышей до первичных частиц (шестиугольных пластинок
графита);
- увеличение размеров частиц (коагуляция) до сложных образований –
конгломератов, включающих 100 - 150 атомов углерода;
- выгорание. [15]
Согласно выводам А.М. Гришина процесс горения представляет собой
совокупность следующих процессов [13]:
7
1
Теплота
Древесина
2
4
3
Образование
газообразных и
дисперсных
(частицы сажи)
продуктов пиролиза
Образование паров
воды в газовой фазе
6
Образование
углерода и
минеральной
древесины в твердой
фазе
5
7
Образование СО2 и
Н2О в результате
окисления
газообразных
продуктов пиролиза
Образование пепла
8
Образование частиц
сажи в результате
пиролиза
Образование частиц
дыма в
газодисперсной фазе
Рисунок 2. Схема изменения агрегатного состояния и химического состава
древесины при ее горении. Стрелки обозначают: 1 – подвод теплоты; 2 – сушка
древесины; 3 – пиролиз древесины; 4 – образование углерода и минеральной
древесины в твердой фазе; 5 – окисление газообразных и дисперсных продуктов
пиролиза; 6 – образование пепла; 7 – образование частиц сажи; 8 – образование
частиц дыма.
Глава 4. Экспериментальная часть
I.
Оборудование:
1) Образцы древесины различных пород

Осина

Берёза
8

Сосна

Сирень
2) штатив,
3) комнатный прибор для измерения температуры и влажности воздуха.
9
II.
Ход работы
Опыт № 1. Исследование горения лучин из различных пород деревьев при
влажности воздуха в помещении 30 - 32%.
Во время первого эксперимента поджигались лучины из берёзы, сосны и сухой
осины. Берёзовая щепка горела почти без треска, как и осиновая, а сосновая – с
некоторым треском. Если считать примету верной, то дождя в тот день не должно было
быть, но в 12 часов дня он прошёл.
Осиновая лучина
Горение осины
Данные о температуре и влажности в
Догоревшая берёзовая лучина
квартире
Опыт № 2. После первого опыта древесину держали на балконе в течение двух
суток, чтобы увеличить её контакт с атмосферным воздухом.
1) 18 сентября. Температура в помещении – +19,8 , влажность – 34%.
Температура на улице - +5, влажность 91%.
Осиновая и берёзовая щепки горели с треском, предвещая дождь. Сосна горела
без искр, но тоже с треском.
10
Условия опыта
Горение осины
Горение сосны
Горение берёзы
2) 25 сентября. Температура - +7…+15, влажность – 72%, облачно.
В помещении: и осина, и берёза трещали тихо, но искр с обеих лучин было
много, что предвещало дождь в ночь с 25 до 26 сентября.
Горение берёзы без искр
Искры с осиновой лучины
11
Опыт № 3. Горение лучин разных размеров
27 сентября. Температура - +11 влажность – 81%.
Поджигались две лучины из осины разных размеров. Большая трещала громко,
было несколько искр. Более тонкая горела тихо. «Предсказание» сбылось – вечером
того же дня и в течение следующего был дождь.
Лучина большего размера
Тонкая лучина
Опыт 4. Исследование горения лучин из сырого дерева.
1) осина: при горении был треск, лучина разбрасывала искры, но само горение
было очень непродолжительным, лучина постоянно гасла, и чтобы прогорел участок
длиной 2 см, пришлось дважды дополнительно подносить зажжённую спичку.
Свежая осина
Щепка горит недолго
2) сирень: свежая сирень совсем не пригодна – её поджечь не удалось.
12
Сирень.
Горит спичка, но не лучина
3) береза: лучина из свежей берёзы также не горит, а только тлеет недолгое
время.
Береза.
Непродолжительное тление
4) сосна горит с искрами, но, как и другие лучины, непродолжительно.
Сосна.
Искрит, но быстро затухает
Опыт 5. Проверка на копоть
Применение осиновых дров и осиновых лучин объясняется тем, что осина
сгорает без образования сажи, то есть позволяет сохранить стены жилища чистыми.
Было решено проверить, так ли это. Для проверки над горящей лучиной укрепляли
керамическую плитку, на поверхности которой оседали продукты сгорания дерева.
1) В результате опыта с сосной на плитке образовались заметные пятна копоти.
13
Горение лучины из сосны
Плитка после опыта
2) При горении осины копоти не образовывалось, даже когда плитку держали
близко к пламени.
Осина копоти не оставляет
Глава 5. Анализ результатов. Выводы
Опыт
1:
Несоответствие
результатов
опыта
многолетним
народным
наблюдениям, которые легли в основу приметы, можно объяснить тем, что до опыта
образцы дерева находились в квартире, где влажность воздуха была 30-32%, из-за чего
содержание воды в дереве было недостаточным, на улице же влажность воздуха
составляла 86-90%.
Опыт 2: Приведение влажности щепок в соответствие с влажностью на улице
позволило убедиться в верности приметы: щепки, действительно, искрили перед
дождем. Искры и треск древесины перед дождем объясняются тем, что в процессе
горения органические вещества разлагаются на углекислый газ, водород, угарный газ,
метан, водяной пар и некоторые другие вещества. При этом сначала сгорает внешний
слой дерева, потом внутренний. Тогда образующиеся при горении внутренних слоёв
газы разрывают древесину и образовавшийся уголь, отчего и возникает треск.
14
Лучина представляет собой маленький кусок дерева, который прогревается более
равномерно, чем большое полено, поэтому в нормальных условиях трещать при
горении не должна.
Перед дождём влажность воздуха повышается, и водяной пар проникает в дерево,
частично там конденсируясь. В процессе горения дерева эта сконденсировавшаяся вода
закипает и вновь переходит в газообразное состояние. При этом водяной пар занимает
больший объём, чем вода, поэтому он разрывает слои дерева, отчего лучина трещит
громче. По этой же причине от горящей лучины разлетаются искры.
Опыт 3. Слишком тонкая лучина определить погоду не поможет, поскольку
при горении прогревается равномерно, а газы и водяной пар выходят легче, чем из
большей щепки.
Опыт 4. После проверки горения щепки из свежей осины стало понятно, что
для освещения она непригодна. Это подтвердило другую народную мудрость: «осина
не горит без керосина».
Опыт 5. Сосна, в отличие от осины, коптит, поскольку в ней велико
содержание смол, а значит, использовать сосновые лучины менее рационально, чем
осиновые.
Выводы:
1.
Широкое
использование
лучины
в
быту
нашло
отражение
в
художественной литературе и фольклоре.
2.
Проведенные эксперименты показывают, что лучину, действительно,
можно использовать в качестве «предсказателя» погоды: процесс её горения
изменяется в зависимости от погодных условий и это можно объяснить с точки зрения
протекающих при этом физико-химических процессов (Лучина трещит – к дождю).
3.
Использовать для освещения можно только сухую древесину, сырая - не
годится независимо от породы дерева (Осина не горит без керосина).
4.
Использование на Руси в качестве лучины именно осиновых щепок,
можно объяснить следующими причинами:
-
осина (как и ольха) сгорает без образования сажи, то есть позволяет
сохранить стены жилища чистыми;
-
осина хорошо лущится, т.е. из неё несложно сделать щепки;
-
она растет повсеместно (смотри рис. 3)
15
осина
сосна
береза
Рисунок 3. Ареал распространения различных пород деревьев
Есть ещё одна примета, которую проверить экспериментально не удалось,
потому, что в этом году до середины декабря в Сибири морозов не случилось: «лучина
трещит, пыл с визгом по лучине, к морозу». Но объяснить и это явление можно с точки
зрения современной науки: причина «неспокойного» горения древесины - изменение
не влажности воздуха, а атмосферного давления. Перед морозом устанавливается
давление выше обычного, из-за чего образующиеся при горении газы активнее
улетучиваются, а к горящей древесине поступает поток холодного воздуха. Таким
образом, горение происходит более активно, дерево не расширяется так быстро, как
газы внутри него, и слышится треск. В дальнейшем, исследуя природу горения дерева,
проверка этой приметы будет проведена.
16
Источники информации
1. Толковый словарь под ред. C. И. Ожегова, 1991 г.
2. Новый толково-словообразовательный словарь русского языка. Автор Т. Ф.
Ефремова. 2000 г.
3. Толковый словарь под ред. C. И. Ожегова и Н.Ю. Шведовой, М., Азъ, 1992 г.
4. Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. Т. М., 1940.
5. Толковый словарь В.И. Даля (II изд. (1862-1866), адаптировано, OCR 1998 год)
6. Школьный этимологический словарь русского языка. Происхождение слов /
Н.М. Шанский, Т.А. Боброва. — 7-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2004. — 398
7. Пушкин А.С. Сочинения. В 3-х т. Т. 2. Поэмы; Евгений Онегин; Драматические
произведения. – М. : Худож. лит., 1986. – 527 с.
8. http://fiz.do.am/index/narodnye_primety_o_pogode_i_fizika/0-253
9. http://www.dreamseer.ru/jezoterika/880_narodnyie_primetyi.html
10. http://www.peoplepublishing.com/polnaya_entsiklopediya_gadaniy/slovar_gadaniy/na
rodnye_primety
11. http://oprimetah.ru/istorija_i_proishozhdenie_primet.html
12. http://www.pravda.ru/science/ Мельница мифов: приметы и погодные аномалии.
13. http://cyberleninka.ru/ Гришин А.М. Математическая модель зажигания и горения
древесины. Вестник ТГУ. Математика и механика. – 2010
14. http://prioteh.ru/ Винокурова Н.Г. Курс лекций по дисциплине «Теория горения и
взрыва.
15. http://www.refsru.com/
17