标题 | 锥形螺旋状铜丝罩对酒精灯火焰温度影响的探究及启示 |
范文 | 张志辉 摘要:运用数字实验技术探究锥形螺旋状铜丝罩对酒精灯火焰温度的影响,分析铜丝能熄灭酒精灯的原因,从而认识生产生活中铜丝为何能用于灭火防爆,体会数字实验技术相比于传统实验的优势。 关键词:酒精灯;火焰温度;铜丝罩;演示实验;探究 文章编号:1005–6629(2014)6–0055–02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B 1 问题的提出 讲到义务教育九年级《化学》第四章“燃烧和灭火”时,在课堂上演示了一个实验(如图1),将直径1.2 mm左右的家用电线的普通铜丝绕成15~20圈、圈间隙约0.5 mm、高25~30 mm的锥形螺旋状的罩。随着铜丝罩的垂直下移,可观察到酒精灯火焰越来越小,最终完全熄灭了。铜丝灭火了!铜丝能灭火?学生充满了好奇和兴奋。 ![]() 对学生提问:为什么会有这样的现象? 学生回答1:螺旋状铜丝隔绝了氧气,使酒精不能燃烧; 学生回答2:在加热条件下铜丝与氧气反应消耗了氧气,没有了助燃物氧气,使酒精不能燃烧; 学生回答3:铜丝是金属,具有良好的导热性,将热量散失,使温度降到酒精的着火点以下…… 到底是什么原因呢?学生进行了激烈的讨论。 2 问题的解决 (1)向学生展示螺旋状铜丝,学生随即否定了回答1; (2)将铜丝在酒精灯外焰上加热1 min后冷却,铜丝表面变黑,再次重复实验,酒精灯依然熄灭,学生思考后否定了回答2; (3)利用DIS数字实验技术的温度传感器进行了如下实验: 资料1:酒精灯的焰心为酒精蒸气,本实验所用酒精灯(如图2)的焰心高度约为15 mm(从离灯芯计),笔者通过三次平行测定,离灯芯5~10 mm处温度约为 500℃,这与钱扬义先生“酒精灯火焰温度外焰最高吗”文章中所测温度基本相似[1]。 资料2:酒精的着火点是696 K(423℃),闪点是285 K(12℃)[2]; 酒精混合物闪点:80%酒精(19℃),60%酒精(22.75℃),40%酒精(26.25℃); 本实验所用酒精为普通灯用酒精(用95%工业酒精配制,酒精浓度约为80%)。 3 具体实验步骤 (1)将酒精灯置于大烧杯中,以减少空气流动对酒精灯火焰温度的影响。 (2)将采集时间间隔设为1 s,按图3所示,用温度传感器测出从外焰到离灯芯5~10 mm的焰心温度,绘制为曲线1(如图5所示)。 (3)将温度传感器固定在螺旋状铜丝中间,将铜丝下压,按图4所示,重复上述步骤,绘制曲线2(如图5所示)。 ![]() ![]() 4 实验数据及结论 根据图像和资料,学生明显发现:本实验中锥形螺旋状铜丝下压,温度明显下降,说明铜丝具有良好的导热性,能将热量很快散失,使温度降到酒精的着火点以下。 同时本实验中铜丝经过处理(将直径1.2 mm左右铜丝绕成15~20圈,圈间隙约0.5 mm,总高25~30 mm的锥形螺旋状)对气流流动也会产生影响:废热气流受冷却后不再快速上升,堵在火焰上方,使新鲜空气难以补充上来。 综上,多种因素共同作用,最终使酒精灯熄灭。 5 问题的启示 (1)生产生活中散热架、电脑CPU散热器等都是利用铜丝良好的散热性能而达到防火防爆的,引导学生多观察生活,理论联系生活,才能加深对知识的理解,如通过本实验对灭火的原理有了更好的认识。 (2)科学实验是与技术的进步密切相关的。有些问题受到传统实验条件的约束,无法解释,借助DIS数字实验技术,能使问题得到很好的解决,如本实验中关于酒精灯火焰温度变化的问题。 随着DIS实验技术的逐渐普及,在化学实验教学中,引入数字实验,不但可以提高实验教学效果,还可以革新中学化学实验的内容,拓展实验方法,节省实验时间。同时让学生在“做科学”的探究实践中解决学习中的问题,培养思维能力和实践能力也是新课标“让学生更多的机会主动地体验科学探究的过程,在知识的形成、相互联系和应用过程中养成科学的态度,学习科学的方法”的基本理念[3]。 参考文献: [1]钱扬义,陈国泉.酒精灯火焰温度外焰最高吗[J].化学教育,2006,(7):52~54. [2]人民教育出版社. http://www.pep.com.cn/czhx/xshzx/ tbxxzy/xjsh9s/dqdy/xyshpin/201008/t20100826_745125.htm. [3]中华人民共和国教育部制定.全日制义务教育化学课程标准(2011版)[S].北京:北京师范大学出版社,2011. |
随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台,免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。