עבודת חקר במדעים

השפעת חומר מעכב בערה על זמן ההתלקחות של בדים

מגישים: אביב יוסף אורי דקל ניצן שטיירמן ונדב בן חיים

כיתה: ט’4

מוגש למורה: אורי הירשמן-כהן

חטיבת יהלום

מבוא

מעכב הבערה

חומר מעכב בעירה הוא כל חומר, שאינו מים, המשמש להפחתת דליקוּת של דלקים או המעכב את בעירתם. חומר מעכב בעירה מפחית דליקות חומרים על ידי יצירת הפרדה מהאש או על ידי יצירת תגובה כימית המפסיקה את הבעירה. שריפה מתקיימת בתנאי שמתקיימים ארבעה רכיבים: חום, נוכחות חמצן, דלק ותגובת השרשרת הכימית. שם נוסף לכך הוא פרמידת האש.

חומרים מעכבי בעירה מוכנסים לטקסטילים ולחלקי פלסטיק כדי לצמצם את סכנת הבעירה הנשקפת מהם. ניתן למצוא חומרים אלו גם במבנים, מיושמים כצבע מיוחד על קירות ועל אלמנטים קריטים ליציבות המבנים. מעכבי בעירה משמשים גם לכיבוי שריפות, ומפוזרים מתוך מטפים או מתוך כלי רכב קרקעיים או אוויריים. חלק מהחומרים מעכבי הבעירה עלולים להוות איום על הסביבה.  

סוגי בדים

סאטן

הסאטן הוא שם כולל לבדים שונים שעשויים בשיטת אריגה מסוימת. את הסאטן ניתן ליצור מבדים טבעיים כמו משי או כותנה, או מבדים סינטטיים כמו פוליאסטר וניילון. הסאטן משמש בשלל תפקידים, החל בבטנות ושמלות ועד מצעים.

פוליאסטר

חומר אשר משמש לא רק כבד, אלא גם כחומר לייצור בקבוקים למשל. הפוליאסטר המקורי הוא בכלל חומר טבעי, אך כיום הכוונה היא לגרסה הסינטטית שלו.

קטיפה

זהו בד יקר מאוד אשר מיוצר ממשי בעיקר אך גם מכותנה. הוא נארג בצפיפות גבוהה מאוד, ולכן הוא מרגיש נעים ורך מאוד.

כותנה

יש לא מעט סוגי טקסטיל בעולם, אך הכותנה היא כנראה הנפוצה מביניהם. הכותנה היא למעשה צמח שגדל כיום בשלל מקומות בעולם, גם בישראל. בד כותנה נחשב לבד נעים מאוד, מעט כבד ו’נושם’. הכותנה זולה מאוד ונפוצה מאוד.

גינס

הג’ינס עשוי מבד הדנים – אריג כותנה שזור אלכסונית כך שחוטי הערב עוברים מעבר לשני חוטי שתי או יותר, ובסטיה משורה לשורה. מקור שם הבד הוא בעיר נים שבצרפת, בה יוצר הבד לראשונה

שאלת חקר

שאלת חקר: כיצד משפיע מעכב הבעירה NH4H2PO4 על זמן ההתלקחות של סוגי בדים שונים?

השערת חקר

אנו משערים שהבד שיידלק בזמן המועט ביותר הוא בד הכותנה משום שהכותנה עשויה מחומרים טבעיים ולא מפלסטיק. בנוסף, בד הכותנה אינו צפוף, דבר שמשפיע על זמן ההתלקחות.

אנו משערים שלאחר הכותנה, הבד שיידלק בזמן המועט ביותר יהיה בד הפוליאסטר, למרות שבד הפוליאסטר עשוי מחומרים סינטטיים, צורת האריגה שלו היא הפחות צפופה מהבדים שנותרו ומשום כך אנו משערים שיתלקח בזמן המהיר ביותר מבין הבדים שיישארו.

אנו משערים שלאחר הפוליאסטר, הבד שיידלק בזמן המועט ביותר הוא בד הקטיפה, משום שהקטיפה אינה עשויה מחומרים פלסטיים אלא מחומרים שמקורם בצמח בהשוואה לבדים האחרים שנותרו. בנוסף, שיטת האריגה של הבד היא אינה צפופה יחסית לבדים שנותרו.

אנו משערים שלאחר בד הקטיפה, הבד שיידלק בזמן המועט ביותר הוא בד הג’ינס (כותנה), בד הג’ינס אמנם עשוי מכותנה, אך צורת האריגה של הג’ינס היא צפופה מאוד, מה שמקשה על התלקחות הבד.

לבסוף, אנו משערים שהבד שיידלק בזמן הארוך ביותר יהיה בד הסטאן, בד הסטאן שאנחנו השתמשנו בו היה עשוי מחומרים פלסטיים בשלמותו, דבר שמקשה על החומר להתלקח. בנוסף, בד הסטאן ארוג בצורה צפופה מאוד ולא אוורירית, דבר שיקשה על הבד להתלקח.

מהלך ניסוי

יצרנו תמיסה המורכבת מ-200 גרם של מעכב הבערה אמון דו מימן זרחתי (נוסחה כימית – NH4H2PO4) עם 1000 מ”ל מים. לאחר מכן, לקחנו חמישה סוגי בדים שונים (כותנה, ג’ינס, פוליאסטר, קטיפה, סאטן), חתכנו כל בד לשתי חתיכות, כך שתהיה חתיכה אחת של בד רטובה בתמיסה ואחת יבשה. טבלנו חתיכה אחת מכל סוג של בד בגיגית עם התמיסה ונתנו לו להתייבש. הבד הלא רטוב היה לצורך הבקרה, שבה בדקנו  עד כמה התמיסה עם מעכב הבעירה משפיעה על זמן התלקחות של כל בד. לאחר שהבדים התייבשו, הדלקנו נר ובעזרתו שרפנו כל פעם סוג אחד של בד. ראשית, שרפנו את חתיכת הבד היבש, ולאחר מכן בד שכן היה רטוב בתמיסה. לאחר ששרפנו  כל סוג של בד, ראינו כי התמיסה אכן השפיעה על זמן ההתלקחות של כל בד בצורה שונה. ההבדלים בזמן ההתלקחות של כל סוג בד בין החתיכה היבשה, לחתיכה הרטובה בתמיסה היו משמעותיים.

כלים וחומרים:

כלים:

משקל

מעמד להחזקת הבדים

מצית

נר

סטופר

חומרים:

200 גר’ אמון דו מימן זרחתי (מעכב בעירה)

1,000 מ”ל מים

בדים

סוגי בדים:

חום- סאטן

אדום- כותנה

לבן- פוליאסטר

ג’ינס- כותנה

שחור- קטיפה

תוצאות

לבד הג’ינס ללא מעכב הבערה לקח 4 שניות להידלק ואילו לבד הג’ינס עם מעכב הבערה לקח 217 שניות להידלק. לבד כותנה ללא מעכב הבערה לקח 14 שניות להידלק ואילו לבד הג’ינס עם מעכב הבערה לקח 140 שניות להידלק. לבד הקטיפה ללא מעכב הבערה לקח 65 שניות להידלק ואילו לבד הקטיפה עם מעכב הבערה לקח 130 שניות להידלק. לבד סאטן ללא מעכב הבערה לקח 12 שניות להידלק ואילו לבד הסאטן עם מעכב הבערה לקח 25 שניות להידלק. לבד הפוליאסטר ללא מעכב הבערה לקח 10 שניות להידלק ואילו לבד הג’ינס עם מעכב הבערה לקח 40 שניות להידלק.

מסקנות

מתוצאות הניסוי, הסקנו כמה מסקנות.

רוב הבדים בלי החומר מעכב הבערה (למעט הקטיפה) התלקחו תוך שניות בודדות, אך עדיין יש הבדל בין זמני ההתלקחות מכיוון שהרכב הבד שונה.

לתמיסה (אמון דו מימן זרחתי ומים) השפעה ניכרת על מהירות ההתלקחות של כל סוגי הבדים שנטבלו בה ביחס לבדים בלי מעכב הבערה. לבדים עם מעכב הבערה לקח הרבה יותר זמן להתלקח ביחס לבדים היבשים.

עיכוב ההתלקחות בעקבות הטבילה בתמיסה לא היה זהה בכל סוגי הבדים, ומכאן שלהרכב הבד ולצורת סריגתו  יש משמעות גם בטבילה בתמיסה. לדוגמה: בבד הג’ינס, שהינו בד עם אריזה צפופה ומחוספסת, זמן ההתלקחות בין הבד בלי התמיסה לבד בלי התמיסה גדל פי 54, בעוד שבבד הכותנה זמן ההתלקחות גדל פי 10. יש לציין שבד הג’ינס עשוי אף הוא מכותנה וההבדל העיקרי ביניהם הוא צורת הסריגה של הבד. מכאן אנו מסיקים שבבדים שסרוגים בצורה יותר צפופה ומחוספסת מעכב הבערה השתקע בצורה יותר טובה, ולכן ההבדלים בין זמן הבעירה בלי החומר לבין זמן הבעירה עם החומר  גדולים יותר.

בקטיפה וסאטן, ההפרש בין זמני ההתלקחות בין הבד היבש ולבד שנטבל בתמיסה היה כמעט זהה בשניהם, וגדל פי 2. זאת מכיוון ששניהם עשויים מבד המשי וצורת הסריגה שלהם דומה.

באופן מפתיע ובניגוד להשערתנו, בד הפוליאסטר, שהוא בד סינטטי נדלק מהר יחסית לבדים העשויים מחומרים טבעיים. אנו מניחים שבד הפולאסטר נדלק מהר מפני שאחד מהמרכיבים בייצור הפוליאסטר הוא אלכוהול, שהוא חומר דליק מאוד.

רעיונות לעתיד

בחיי היום יום שלנו קיימים בדים רבים – בלבוש, רהיטים, קישוטים, ועוד. אנו מכירים המון מקרים של שריפות כלל אזוריות כמו השרפה בכרמל או בחיפה ומכירים בנזק החסר תקדים שלה. במקרים של שריפה, הבדים עלולים להידלק ולחזק את השרפה. אנחנו חושבים, שאם בדים אלו יהיו משולבים עם תמיסה ביתית, שבה המעכב שהוכח כיעיל כנגד שריפות, ישמש כמצרך בכל בית פרטי, יוכלו להימנע מקרי שריפה ולמנוע נזק רב.

למרות שקיים בד חסין אש, הרעיון שאנחנו מציעים הוא תמיסה שמרטיבים בה את הבגדים שתיהיה יותר נגישה וקלה לשימוש בייתי. בנוסף, בשימוש בתמיסה נוכל ללבוש מה שמתחשק לנו ללא הגבלות של חליפה מוגנת מאש.

*חשוב לציין שהתמיסה לא אמורה לבלום התלקחות, אלא רק להאט אותה משמעותית.

רפלקציה

רפלקציה קבוצתית

העבודה הקבוצתית השפיעה ותרמה במובן ניכר על תהליך החקר.  החשיבה המשותפת הובילה לתהליך משמעותי יותר. הדינמיקה הקבוצתית גרמה לחברי הקבוצה לעליית המוטיבציה והרצון לחקור וללמוד. ההתלבטויות ביחד לגבי כלל תתי השאלות והאופן בו נבצע את הניסוי  הפכו את התהליך לממוקד יותר. באנו יותר נחושים וממוקדים במה שאנחנו רוצים לבצע. שיתוף הפעולה אפשר לבצע את הניסוי בצורה הטובה ביותר.

לדעתנו, להבא, יש לאפשר לתלמידים להשוות עם קבוצות אחרות את הניסויים, ולדון על המסקנות מהניסוי.

רפלקציה אישית – נדב

תהליך החקר היה מאוד מעניין בשבילי ולמדתי ממנו רבות. נהנתי לעבוד יחד עם חבריי לקבוצה ואני חושב שעבדנו בצורה טובה ויעילה עם חלוקת תפקידים טובה והרבה השקעה. העבודה תרמה לי רבות והעשירה לי את הידע בתחומים שונים שלא חשבתי שיש קשר ביניהם כמו חומרי בערה ובדים. אני חושב שעשיתי את חלקי בעבודה בצורה טובה ושיצא לנו תוצר טוב ומעניין.

רפלקציה אישית – אורי

במהלך העבודה אני למדתי על עצמי שיש ילדים שכאשר אני עובד איתם בקבוצה, התוצאות יוצאות טובות ואנחנו מפיקים תוצרים טובים, הקבוצה הזאת היא חלק מקבוצת הילדים הזאת.
אני למדתי על עצמי שאני פחות מעדיף את העבודה על החקר ואני כתלמיד פחות מתחבר לסוג העבודה הזאת.
אני חוויתי שהיה שיתוף פעולה מלא בקבוצה וכולם עשו את החלקים שלהם בזמן בצורה טובה.

רפלקציה אישית – אביב

בהתחלה, לא ידעתי הרבה על מעכבי בעירה ומה קורה כשהם משתלבים עם אש. בזכות החקר, שהפקתי ממנו הרבה דברים, למדתי לעומק את הנושא בעזרת חיפוש המידע באינטרנט ובעזרת ביצוע הניסוי.

נהנתי לעבוד עם חבריי לקבוצה ואני חושב שעבדנו בעבודת צוות טובה.

אני ביצעתי את חלקיי בקבוצה בצורה הכי טובה שיכולתי והשקעתי ואני חושב שהחקר שלנו הוא טוב, מושקע ומעניין.

רפלקציה אישית – ניצן

בהתחלת החקר חשבתי שהעבודה תהיה משעממת ורגילה, אך הבנתי שטעיתי. הניסוי היה מהנה וכיפי לביצוע ונהניתי מאוד מהחופש שניתן לנו לבחור נושא שאנחנו מתעניינים בו. בעבודה נהניתי מעבודת הצוות של הקבוצה, הדינמיקה והמוטיבציה של חברי הקבוצה. העבודה תרמה לי בהדגמה מעשית של החקר המדעי, ולא רק למידה תאורטית. ניסיתי כמה שיותר לעזור ולתרום בעבודה ובחקר.

ביבליוגרפיה

• דשן הצפון – ייצור ושיווק דשן בישראל- מונו אמוניום פוספאטhttp://www.deshen.org/%D7%9E%D7%95%D7%A0%D7%95-%D7%90%D7%9E%D7%95%D7%A0%D7%99%D7%95%D7%9D-%D7%A4%D7%95%D7%A1%D7%A4%D7%90%D7%98/

• get – מא”פ

http://deshengat.co.il/%D7%9E%D7%90%D7%A4-%D7%92%D7%AA/

https://hebrew.alibaba.com/product-detail/mono-ammonium-phosphate-p

rice-60434554691.html

• ויקיפדיה – חומר מעכב בערה

https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%9E%D7%A8_%D7%9E%D7%A2%D7%9B%D7%91_%D7%91%D7%A2%D7%99%D7%A8%D7%94

• zap דפי זהב – סוגי בדים – המדריך המלא

http://www.d.co.il/Article5902/

• מהו בד הסאטן – אריגי גד – Arigad

http://www.arigad.co.il/pages/5821-%D7%9E%D7%94%D7%95-%D7%91%D7%93-%D7%94%D7%A1%D7%90%D7%98%D7%9F

• יבנה – אנציקלופדיה לנוער – דליה עורכת טסלר

הוצאת יבנה-לרוס, בשנת 1995, ערך – בערה