第40届湖南省青少年科技创新大赛辅导教师获奖作品项目报告.docx

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第40届湖南省青少年科技创新大赛辅导教师获奖作品项目报告

宽温度范围酒精灯的制作与应用

项目报告

项目摘要：

普通酒精灯由于燃烧时火焰内部氧气不足，火焰的温度不高。

酒精喷灯存在预热时间长、容易熄火等缺陷。

宽范围酒精灯针对二者的不足改进而成的，其制作方法就是在普通酒精灯的灯芯处增加一根能通入氧气的导管。

当不通氧气时，它与普通酒精灯的作用相同；当通入氧气时，它能提供高温来加热。

关键词：

宽范围、酒精灯、玻璃管、煅烧、高温

一、项目制作的背景

酒精灯是化学实验中被广泛用于加热的工具仪器，但是其火焰的温度约为400—500℃，能为500℃以下的加热实验提供热源。

因而对于需要高温才能反应的化学实验，普通酒精灯就无能为力了。

为了能进行高温化学反应的实验，目前中学化学实验主要采取两种方法：

一是在酒精灯火焰周围加一个金属网罩，金属网罩能减少火焰热量的散发，从而提高火焰的温度，但是此方法对火焰温度的提高程度是很有限的；二是使用酒精喷灯，酒精喷灯能提供大约800℃的温度，使用时灯壶内的高温高压使酒精蒸汽喷射出形成喷焰，从而产生较高的温度。

但是酒精喷灯有以下四点不足。

1.启动操作麻烦。

需要先向预热盘中加入酒精预热引燃，再调节进风螺栓，才能使用。

2.启动速度太慢。

大约需要2至3分钟预热，才能燃烧起来。

3.火焰不稳定。

在正常燃烧后，还常会出现悬火、闷火、自动熄灭。

4.酒精喷灯使用时灯壶内的燃料形成高温高压是有安全隐患的，所

以酒精喷灯在使用前需要检查其安全性能。

能否制作一种能既提供较宽范围的温度，又很快捷、安全的酒精灯呢？

这就是本项目的制作背景。

二、项目的科学原理

燃料充分燃烧时放出更多的热量，可以形成更高的温度。

使燃料充分燃烧的方法有两种：

一是使燃料与氧气充分接触；二是提供充足的氧气。

本项目就是利用这两种方法，使酒精灯燃烧时产生更高的温度。

三、项目制作的过程

（一）宽温度范围酒精灯的制作思路

宽温度范围酒精灯在500℃以下的加热实验中与普通酒精灯一样，在需要高温的的实验中又能提供较高的温度，而且该酒精灯能提供的温度比酒精喷灯提供的更高，能达到1000℃以上。

如何让酒精灯提供宽温度范围的温度呢？

普通酒精灯的火焰内部氧气很稀少，外部与空气的接触面积有限，这就导致酒精灯的内焰和焰心的温度较低且外焰的温度也不高，也就是说氧气的不足及氧气与酒精蒸汽接触面积小是普通酒精灯火焰温度不高的原因。

如果能够为酒精灯提供纯度更高的氧气，并且为火焰的内部提供氧气，那么就能够大幅度地提高酒精灯火焰的温度。

（二）宽温度范围酒精灯的制作方法

根据以上的制作思路，宽温度范围酒精灯制作的关键点是向酒精灯的火焰内部通入氧气，由此我设计两种模型（如图1、图2）。

图1宽温度范围酒精灯模型一图2宽温范围酒精灯模型二

在模型一中，将一根通氧气的导管穿过酒精灯的灯壶壁，导管在酒精灯内部穿过灯芯可向火焰供氧，导管在酒精灯的外部可与氧气源相连。

由于玻璃酒精灯的制作需要专业的设备和技术才能制作，所以此模型适合于工厂大量生产。

在模型二中，用一个易拉罐作灯壶，在易拉罐的上盖处打一个孔用来放灯芯瓷管，通氧气导管的安装与模型一中方法相同。

此模型的宽范围酒精灯容易制作，可供教师在教学过程中自己制作使用。

四、作品展示与使用方法

本项目采用模型二制作，实际制作过程中为了加大火焰，使用的三根灯芯，通氧气的导管没有从灯壶内部穿过，而是直接放在三灯芯的中心。

作品实物图如图3、图4所示。

图3宽温度范围酒精灯组成部件

图4宽温度范围酒精灯实物图

宽温度范围酒精灯的使用操作如图5、图6所示。

图5点燃酒精灯

图6熄灭酒精灯

五、宽温度范围酒精灯应用的探究

宽温度范围酒精灯使用效果如图7、图8所示。

图7所示的是未通入氧气时宽温度范围酒精灯的燃烧效果。

图8左侧装置为二氧化锰催化过氧化氢产生氧气作为宽温度范围酒精灯的氧气源。

图7宽温度范围酒精灯未通氧气使用效果

图8宽温度范围酒精灯通入氧气使用效果

（一）宽温度范围酒精灯应用于玻璃器材的加工

化学实验装置的制作时，常常需要对玻璃器材进行各种加工，特别是对玻璃管的加工是化学实验中教师的基本操作。

使用酒精喷灯进行玻璃管的加工时，由于喷灯的预热时间长，中途容易熄火，常常造成操作不便。

使用宽温度范围酒精灯进行玻璃管的加工，操作更加简单方便。

使用宽温度范围酒精灯进行玻璃管的加工效果如图9、10、11所示。

图9制作90°玻璃导管

图10制作滴管图一

图11制作滴管图二

（二）宽温度范围酒精灯应用于木炭还原氧化铜实验

中学化学中关于木炭还原氧化铜实验使用酒精灯加金属网罩，加热时间长，反应生成金属铜粉末，实验效果不佳。

使用宽温度范围酒精灯进行木炭还原氧化铜实验时，由于提供了更高的温度，反应时间短，所以能够很快地观察到黑色粉末变成红色和澄清石灰水变浑浊的现象。

实验效果如图12、13所示。

图12宽温度范围酒精灯用于碳还原氧化铜实验图一

图13宽温度范围酒精灯用于碳还原氧化铜实验图二

（三）宽温度范围酒精灯应用于煅烧石灰石实验

煅烧石灰石的反应温度需要超过1000℃，人教版的化学教材中没有设置该实验。

而使用宽温度范围酒精灯进行煅烧石灰石实验时，反应时间短，实验现象明显，而且还可以为生石灰与水反应放热的实验提供新制的原料——生石灰。

实验效果如图14、15所示。

图14宽温度范围酒精灯用于煅烧石灰石实验

图15宽温度范围酒精灯用于煅烧石灰石实验的产物检验

六、项目的改进点与创新点

宽温度范围酒精灯的改进点与创新点：

其一：

在酒精灯的灯芯处增加了可通入氧气的导管。

当不通氧气时与普通酒精灯相同，能提供500℃以下的温度；当通入氧气时可提供更高的温度。

其二：

制作成三芯酒精灯，可以为加热提供更大、更稳定的火焰。

与普通酒精灯和酒精喷灯相比宽温度范围酒精灯具在以下优点。

1、宽温度范围酒精灯能提供更宽范围温度的加热，一种仪器具有两种仪器的功能。

2、使用时不需要预热，即点即用，且不会出现熄火的现象。

3、使用时没有利用高压，没有安全问题。

七、项目的使用价值分析

本项目使用宽温度范围酒精灯进行了玻璃管的加工、煅烧石灰石和木炭还原氧化铜的实验，均取得了良好的实验效果。

如果使用模型一制作时，仅仅需要在普通酒精灯的基础上增加一根导气管便可，因而它具在工厂批量生产的价值。

八、参考文献

1、《无色火焰多用途酒精灯》安徽凤阳中学曾维新、腾尚杰

（《中国科技教育》2005年第6期）

2、《关于火焰温度测量方法的介绍》内蒙古大学鄂尔多斯学2010级电子信息专业论文