2009年第11期

改變

學(xué)習(xí)

教

教育

DI S 探究酒精燈火焰的溫度 姜俊 (江蘇常州市高級(jí)中學(xué) 2 1 3 0 0 3 )

摘要：采用最新的DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)，利用高溫傳感器實(shí)時(shí)測量酒精燈火焰不同部位的溫度，為推斷酒精燈火焰三層溫度關(guān)系提供依據(jù)，為如何最高效的利用酒精燈火焰溫度提供有益參考。

關(guān)鍵詞

DI S 酒精燈火焰溫度高溫傳感器

l 問題 酒精燈是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的加熱儀器。酒精燈的火焰可分為火焰核心、內(nèi)焰和外焰三部分。火焰核心是我們觀察到的較暗的部分，內(nèi)焰是最亮的部分，呈黃色，外焰比內(nèi)焰更亮酒精燈火焰溫度，且常常飄忽不定。一般認(rèn)為，酒精燈的火焰溫度在400-500℃左右，最高可達(dá)800℃，火焰核心、內(nèi)焰、外焰溫度依次升高。理論依據(jù)是外焰燃燒充分，溫度最高。因此，在需要酒精燈加熱的實(shí)驗(yàn)中，都會(huì)強(qiáng)調(diào)要用外焰加熱。多年來，無論是教科書還是相關(guān)手冊，都普遍認(rèn)為酒精燈外焰溫度最高。教師在教學(xué)中也會(huì)毫不妥協(xié)地把這個(gè)知識(shí)傳遞給學(xué)生，大多數(shù)學(xué)生都能很好地掌握這個(gè)知識(shí)。 那么事實(shí)真的是這樣嗎？我們在初中學(xué)習(xí)化學(xué)的時(shí)候，做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用火柴對(duì)比蠟燭火焰各層溫度，通過觀察火柴不同部位碳化的速度，判斷火焰各層溫度，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：外焰溫度>內(nèi)焰溫度>火焰核心溫度。傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)這個(gè)問題通常采用定性研究。酒精燈火焰三層溫度分別是多少？火焰三層之間的溫度關(guān)系是怎樣的？酒精燈最高能達(dá)到多少溫度？這些都屬于定量研究的范疇，在傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件下很難開展。基于對(duì)這些問題的思考，筆者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)考察。為了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速、自動(dòng)采集酒精燈火焰不同部位的多個(gè)溫度數(shù)據(jù)，本次實(shí)驗(yàn)選用了先進(jìn)的DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來完成。 DIS（數(shù)字信息系統(tǒng)）實(shí)驗(yàn)即數(shù)字信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，是由“傳感器+數(shù)據(jù)采集設(shè)備+實(shí)驗(yàn)軟件包+計(jì)算機(jī)”組成的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)最根本的特點(diǎn)是

將實(shí)驗(yàn)過程或現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可檢測的物理信號(hào)，再利用物理信號(hào)去反映或研究實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，也是科學(xué)研究中一個(gè)非常重要的“轉(zhuǎn)化”思想。DI S實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用，使實(shí)驗(yàn)從定性研究走向定量研究成為可能。

物質(zhì)的溫度（如火焰溫度）。其敏感元件置于傳感器金屬探頭的頂端。其使用方法與溫度計(jì)相似。使用時(shí)，被測物質(zhì)應(yīng)與此點(diǎn)充分接觸。2.2研究思路

酒精燈三層火焰經(jīng)常發(fā)生跳躍現(xiàn)象，無法用手握住高溫傳感器測量火焰溫度，需要用鐵夾夾住高溫傳感器；而測量火焰各部位的瞬時(shí)溫度意義不大，因此本實(shí)驗(yàn)測量火焰各部位的平均溫度，實(shí)驗(yàn)平行進(jìn)行三次。測量從高溫傳感器探頭頂端與燈接觸的位置開始，通過調(diào)節(jié)升降臺(tái)的高度，改變高溫傳感器探頭頂端與燈芯的距離酒精燈火焰溫度，從而依次測量酒精燈火焰各部位的溫度。測量原理為：每次將升降臺(tái)高度降低5ITI+1TI，測量火焰每個(gè)高度60s內(nèi)的平均溫度。 2.3 研究方案

(1)組裝實(shí)驗(yàn)裝置，用數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、高溫傳感器，如圖1所示。

圈1 購買及測試設(shè)備示意圖

2 勘探流程 2.1 勘探儀器

（2）打開FDISI ab V6.0實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)，點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別所連接的傳感器并顯示當(dāng)前溫度值。將室溫值記錄于表1中。點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)軟件上方的“計(jì)算表”圖標(biāo)，在“自動(dòng)記錄”欄中選擇間隔為2s。

朗威DI SI ab 6.0數(shù)據(jù)采集器，高溫傳感器，電腦，鋼尺，鐵架，鐵夾，升降臺(tái)，酒精燈，火柴。高溫傳感器：量程0~1200℃，分度1℃，由溫度探頭和傳感器電路組成。由于金屬探頭采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成，因此可直接使用高溫傳感器測量高溫。

（3）通過調(diào)節(jié)升降臺(tái)旋鈕調(diào)整酒精燈高度，使酒精燈燈芯緊貼高溫傳感器探頭頂端。點(diǎn)燃酒精燈，待火焰穩(wěn)定后，點(diǎn)擊“自動(dòng)記錄”欄中的“開始”采集溫度數(shù)據(jù)。采集時(shí)間達(dá)到60秒后，點(diǎn)擊