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在掌上实验室探究酒精灯火焰温度——得出不同的结论
作者:钱扬义等
摘要本文介绍在掌上实验室进行的酒精灯 3 层火焰温度的探究实验,探讨酒精灯 3 层
火焰温度的大小及其关系。
关键词掌上实验室酒精灯火焰温度探究实验

前言
酒精灯是化学实验中经常使用的热源。酒精灯的火焰可以分为 3 部分:焰心、内焰和外
焰。焰心是我们观察到的比较暗的部分;内焰是最明亮的部分,呈黄色;外焰颜色比内焰淡,
而且常飘忽不定。一般地认为酒精灯火焰温度在 500℃左右,并且焰心、内焰和外焰的温度
依次增高,其理论依据是:外焰燃烧充分,温度最高。因此在要用到酒精灯加热的实验中,
都强调要用外焰加热。
酒精灯 3 层火焰的温度各有多少度?3 层火焰的大小关系怎样,是不是像前面叙述的那
样?酒精灯可以获得的最高温度又有多大?这些都是定量的研究,在传统的中学化学实验条
件下难于开展。中学化学实验对这个问题进行定性研究,通常的做法是用一根火柴梗在酒精
灯火焰上加热,根据火柴梗不同部位炭化速度的快慢来判断各层火焰温度的高低。掌上实验
室使中学化学实验从定性研究走向定量研究成为可能。掌上实验室是由手持技术(Hand held
technology)与计算机技术构成的现代科学实验室,其中手持技术包括数据采集器(Data
logger)和各种传感器(Sensor)或探头(Probe),它们能便携地、定量、快速、准确地测量各
种实验数据;计算机技术为实验数据的处理提供强大的技术支持。本实验在掌上实验室进行,
对上面 3 个问题进行探究。
1 实验部分
实验方案
酒精灯的 3 层火焰常有跳动,因此不能直接手持探头测量3 层火焰的温度。本实验用如
图 1 所示的装置进行,探头从灯芯位置开始,通过调节灯座的高度,依次测量酒精灯各部分
火焰的温度。测量的原则是:每隔50s 调整一次探头的位置(用调节灯座的高度的方法)以测
量不同部位火焰的温度;每次调整的高度为 (以直尺为标度);调整的时间为 10s,在
10s 内提前完成调整的,够 10s 后方重新计时。
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由于火焰经常跳动,测量火焰各部位瞬时温度,其意义不大。本实验的测量结果是各个
部位(每个部位采集 50 个数据)的平均温度,实验平行地进行 3 次。
实验仪器
Mutilog Pro 数据采集器高温探头(DT025) 直尺酒精灯及普通灯用酒精铁架台
升降灯座


DT025 是一个K型热电偶温度探头,量程范围为 0℃~1250℃。探头同时配备一个适配器
(The DT025 Thermocouple type K adapter),适配器内配备另外一个温度探头,用来校正
热电偶的冷端在室温下产生的温度偏移。DT025 的工作原理是:热电偶产生感应电压(数量
级为 10-3V),这个电压经由适配器校正并放大,调节到 0~5V(数据采集器接收的电压范围);
数据采集器接收相应的电压,将其转换成正确的结果并保存在采集器内存中,以供进一步用
计算机处理时调用。DT025探头在出厂时已经充分校正,整个量程范围的最大误差为±%。