Streichholz anzünden
Wie schnell muss ich meinen Arm schwingen, damit das Streichholz, welches ich im Schwungarm halte, durch die Luftreibung entzündet wird?
4 Antworten
Bei einem Sicherheitsstreichholz gar nicht, weil sich das Gemisch aus Kaliumchlorat und Tetraphosphortrisulfid entzünden und das eine ist am Kopf des Streichholzes, das andere auf der Reibefläche. Kommen die beiden Chemikalien nicht zusammen, klappt es nicht, daher Sicherheitsstreichholz.
Wenn man eins hat, das beide im Köpfchen hat, also so ein "Überall-Streichholz", wo auch immer man die noch herkriegt, dann brauchst du eine gewisse Reibungsenergie, die in Wärmeenergie umgewandelt wird, um es zu entzünden. Also:
Kinetische Energie des Arms geht (teilweise) in Reibungsenergie über und die wiederum in Wärmeenergie.
Du müsstest also rausfinden, wieviel Energie die Reaktion der Chemikalien braucht, um anzulaufen, dann kannst du berechnen, wieviel Reibung du dafür brauchst, mit den Werten für Luft kannst du daraus die Geschwindigkeit berechnen. Wenn du deinen Arm in Kreis schwingst, kannst du dann noch die Winkelgeschwindigkeit berechnen, wenn du den Radius, also die Länge deines Arms kennst. Du musst allerdings auch noch beachten, dass dein Arm auch Reibung erzeugt, das ist also Energie, die verloren geht und er schwingt ja noch, also ist da auch noch ein großer Anteil kinetischer Energie, dementsprechend musst du also ziemlich schnell sein, weil du die Energie nicht komplett nur gewünscht umwandeln kannst.
Das stimmt nicht ganz was du schreibst. Die Reibe ist klar das es ein Phosphor Gemisch ist. Es ist aber roter Phosphor. Und die Köpfe sind aus Kaliumchlorat und anderen Zusätzen wie Schwefel. Und auch alleine die Köpfe können unter Reibung ohne die Streichholz Reibe Flächen entzündet werden. Ich hab damals immer so, geknallt. Die Köpfe ab gemacht und auf den Boden gelegt und entweder mit nem Hammer oder einem Stein den ich drauf legte und mit dem Fuß drauf haute, zur Explosion gebracht. Knallt gut und zeigt das es auch ohne die Reibefläche der Schachtel geht.
Ja, roter Phosphor ist doch Tetraphosphortrisulfid, oder nicht? Mag sein, dass es auch so geht, hab ich noch nicht ausprobiert. ^^ Aber eigentlich hat man ja gerade diese Sicherheitszündhölzer erfunden, weil die anderen auch mal so losgehen können, wenn sie aneinanderschlagen. Den Rest, der da noch dran ist, hab ich mal vernachlässigt, weil das die ausschlaggebende Reaktion zu sein scheint. Ist doch im Prinzip egal, ich gehe davon aus, dass alles am Köpfchen ist und diese Reaktion die entscheidene ist. Man muss halt Näherungen treffen. ;)
Nein, roter Phosphor ist roter Phosphor und hat nichts mit Tetraphosphortrisulfid zu tun. Das ist nur ein Salz des Phosphors. Und roter Phosphor wird ausschließlich bei den Reiben eingesetzt in einer Mischung mit Sand oder Glassplitterchen. Das erhöht die Reibung. Tetraphosphortrisulfid wird ausschließlich in den selbst zündenden Streichhölzern im Kopf verwendet und nicht in den Sicherheits Hölzern(Köpfen). Die Sicherheitsstreichhölzer bestehen im Kopf aus Kaliumchlorat und Schwefel und z.B. Chellack. Die Reibe wie gesagt, aus rotemPhosphor und Glas oder Sand. Geht man mit den Streichhölzern über die Reibe, haftet etwas Roter Phosphor am Kopf der sich sofort mit dem Chlorat, entzündet. Aber Chlorat und Schwefel ist für sich auch reibungs- Empfindlich. Daher mit dem Knallen, was ich erwähnte. Sie benötigen lediglich etwas mehr Reibung als die Selbst-entzündlichen.
Ja, okay, hast Recht, das war Quatsch, aber dann kann man zur Berechnung doch trotzdem die heranziehen, die alles im Köpfchen haben und nicht Sicherheitshölzer sind, weil die doch leichter entzündlich sind. Das wäre ja dann einfacher mit der Luftreibung zu entzünden als die anderen.
Einfacher mit Sicherheit. Aber dennoch würde auch das nichts. So ein Streichholz ist viel zu klein. Hat eine kleine Oberfläche und ist somit Luft schnittig. Es würde auch mit hoher Geschwindigkeit, kaum Hitze entstehen. Die Oberfläche müsste viel größer sein. Wenn man als Beispiel mehrere Streichhölzer zusammen binden würde und somit die Oberfläche vergrößert. Aber bei nur einem wird das eh nichts. Würde ich jetzt mal sagen. Kann mich aber auch irren. Mit einem kleinem Experiment merkt man schnell, warum. Fülle mal einen Eimer mit Wasser. Nun nimm einen Finger und bewege ihn durch das Wasser. Es geht einfach. Nun nimm deine volle Hand und beweg sie. Es ist nun wesentlich schwerer. Genau so mit dem Streichholz. Bei einem würde kaum bis keine Reibung in der Luft entstehen. Bei vielen, schon. Oder seh ich was falsch?
Nee, das stimmt schon, aber wenn du genug kinetische Energie aufbringst, also eine extrem hohe Geschwindigkeit hättest, dann müsste es irgendwann gehen, nur wäre die natürlich so hoch, dass du das niemals hinkriegst, ich wollte nur theoretisch wissen, wie hoch diese Geschwindigkeit sein müsste. Die Reibung hängt ja von der Geschwindigkeit (sogar zum Quadrat) ab, das heißt, dass die Reibungskraft größer wird, je größer die Geschwindigkeit ist (bei deiner Hand in Wasser kannst du das auch spüren). Das heißt auch bei einer kleinen Fläche kannst du eine hohe Reibung erzeugen und damit ganug Energie auf das Köpfchen übertragen. Das wäre allerdings nur ein Bruchteil der riesigen Energie, die du als Bewegung am Anfang aufbringen müsstest, daher ist das nicht zu schaffen, aber es geht mir um die theoretisch nötige Drehzahl.
Wenn du also sozusagen deine Hand langsam durch das Wasser bewegst, hat das Wasser genug Zeit, daran vorbeizuströmen, wenn du es mit der gleichen Fläche schnell machst, hast du einen höheren Druck gegen die Hand.
Mein Ansatz wäre also (als Nährung):
FR = 1/2 * cw * rho * A * v²
Da die Fläche, der Widerstandsbeiwert und die Dichte der Luft näherungsweise konstant sind, wäre also die Reibungskraft proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit.
Die Reibungsenergie ist dann ER = FR * s mit s als Weg, den man zurücklegt. Und die Wärmeenergie ist Q = m * c * delta T, sodass man den Temperaturanstieg berechnen könnte.
Und aus v² kann man über den Radius = Länge des Arms eine Winkelgeschwiigkeit machen bzw. eine Drehzahl des Arms mit einem gewissen Trägheitsmoment, wenn er im Kreis schwingt. Dann hätte man Umdrehungen pro Sekunde oÄ. Man müsste natürlich noch beachten, dass auch der Arm gegen eine Reibungskraft ankämpfen muss, nicht nur das Hölzchen, sodass die Energie, die man reinsteckt, noch viel größer sein muss.
Bleibt aber das Problem, dass ich nicht weiß, wie groß die Aktivierungsenergie für die Reaktion ist bzw. wie heiß das werden muss.
Sind natürlich auch immernoch einige Vereinfachungen drin. Blöd wäre es natürlich auch, wenn dabei eine Geschwindigkeit nötig wird, die größer als c ist. ^^ Eine sehr große wäre schon blöd, weil man dann relativistische Effekte mit einplanen muss..;)
Also die Zündtemperatur der Köpfe soll laut Wiki, 80°c betragen, was ich aber stark bezweifle. In vielen Ländern wird es in der Sonne schon heißer als 80°c. Somit müssten sich Streichhölzer dort von selbst entzünden, was ich noch nie gehört habe. Der heißeste Punkt der Erde liegt im Iran(Wüste Lut)wo es im Schatten schon 74°C hat. In der Sonne noch einiges mehr. Dort dürfte man also nie Streichhölzer mit nehmen? Und ja, davon geh ich auch mal aus, das man sich mindest den Arm aus kugeln müsste. Mehr noch, er würde wahrscheinlich ab fliegen. ^^
ab welcher Temperatur entzündet sich denn ein Streichholzkopf in der Regel, wenn man dies weiß dann könnte man es mithilfe der Luftreibewerte ausrechnen...
wenn es geht mit überschallgeschwiendigkeit
1000 km/h. hat noch kein mensch geschaft...
Die Aktivierungsenergie müsstest du im Prinzip berechnen können, wenn du die Reaktionsgleichung von P4S3 und KCl hast und die richtigen Konstanten nachguckst.
Im Prinzip ist die Mischung bei geringem Druck schon hochexplosiv..