что представляет собой жидкость у основания фитиля

Наблюдение за горящей свечой. Устройство и работа спиртовки

Урок 4. Химия. Вводный курс. 7 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Наблюдение за горящей свечой. Устройство и работа спиртовки»

Наверняка, каждый из вас видел картины с изображением свечи. Например, картину Готфрида фон Ведига «Натюрморт со свечой» или Владимира Волосова «Свеча горела на столе».

Свеча – это приятный способ организовать праздник себе и близким, например, поставив на стол красивый подсвечник с зажжённой свечой за ужином и положив рядом подарок. Представьте себе на миг: в Новый год на праздничном столе радостно сияют разноцветные свечи. Светом, сиянием свечи мы поздравляем, желаем благ своим близким. Или в день рождения дорогого нам человека. Такой пустяк, а сколько радости вы ему подарили. Горящая свеча – символ отдыха, комфорта, безопасности. Можно ли себе представить храм без свечей? С их помощью верующий говорит с Богом, прося о милостынях для живых и почитая память усопших.

В старших классах каждый из вас познакомится с прекрасным стихотворением Бориса Пастернака «Зимняя ночь», в котором также упоминается о свече.

Мело, мело по всей земле

Свеча горела на столе,

Как летом роем мошкара

Слетались хлопья со двора

Метель лепила на стекле

Свеча горела на столе,

Великий английский физик и химик М. Фарадей писал: «Рассмотрение физических явлений, происходящих при горении свечи, представляет собой самый широкий путь, которым можно подойти к изучению естествознания».

Если посмотреть на свечу, то можно заметить, что она состоит из воска и фитиля. Воск при нагревании плавится, имеет специфический запах и светлый цвет. Пламя свечи состоит из трёх частей. В нижней части пламени – тёмная зона, следующая – яркая часть пламени, где температура выше, и верхняя часть – бесцветная зона, самая горячая. При горении фитиля воск плавится. В процессе горения фитиль обугливается и находится в тёмной зоне пламени. В процессе горения происходит нагрев верхней части свечи, слышится небольшой треск и выделяется теплота. При движении воздуха пламя свечи отклоняется. Скорость горения свечи зависит от её толщины и длины. В процессе горения фитиль постепенно сгорает. Жидкость у основания фитиля – это расплавленный воск. При поглощении воска материалом фитиля происходит его сгорание. Если капли воска стекают вниз, то они затвердевают.

Большинство химических процессов идут при нагревании, но пламя свечи при этом не используют. Для этих целей применяют спиртовку. Спиртовка состоит из стеклянного резервуара, его заполняют спиртом не более чем на ⅔ объёма. В спирт погружают фитиль, который изготовлен их хлопчатобумажных тканей. Фитиль удерживается с помощью специальной трубочки с диском.

Зажигать спиртовку следует только спичками. Использовать для этого другую горящую спиртовку запрещено, так как спирт может разлиться и вспыхнуть. Пламя спиртовки следует тушить при помощи колпачка, дуть на спиртовку, чтобы её потушить, строго запрещено.

Для нагревания пробирок можно использовать ещё электронагреватель. Он подключается к источнику постоянного электрического тока. Подключать электронагреватель следует после того, как пробирки установлены в нагреватель.

Источник

Презентация по химии на тему: «Строение пламени»

Описание презентации по отдельным слайдам:

СТРОЕНИЕ ПЛАМЕНИ Практическая работа по химии

Правила техники безопасности при работе в химическом кабинете. Категорически запрещается входить с кабинет химии без разрешения учителя В кабинете химии запрещается принимать пищу и напитки. Учащимся запрещается выносить из кабинета и вносить в него любые вещества без разрешения учителя. Во время работы в кабинете химии учащиеся должны соблюдать чистоту, порядок на рабочем месте, а также четко следовать правилам ТБ. Не допускается загромождение проходов портфелями и сумками. Не допускается нахождение в кабинете химии во время проветривания. Проводите опыты лишь с теми веществами, которые указаны учителем. Не пробуйте вещества на вкус. При выяснении запаха не подносите сосуд близко к лицу. Для выяснения запаха нужно ладонью руки сделать движение от отверстия сосуда к носу. Нагревая пробирку с жидкостью, держите ее так, чтобы открытый конец ее был направлен в сторону от себя и от соседа. Учащиеся, присутствующие на практической работе без халата, непосредственно к проведению эксперимента не допускаются. Опыты производите только над столом. В случае пореза, ожога немедленно обращайтесь к учителю. Обращайтесь бережно с посудой, веществами и лабораторным оборудованием. Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.

Правила работы со спиртовкой Зажигать только спичкой, запрещается зажигать от другой спиртовкой. Перед тем, как зажечь, нужно расправить фитиль, а диск должен плотно прилегать к горлышку. Нельзя переносить спиртовку во время работы в зажжённом виде с одного стола на другой. Тушить только колпачком – не дуть!

Строение пламени Опишите внешний вид свечи, вещество, из которого она изготовлена (цвет, запах, ощущение на ощупь, твердость), фитиль. Зажгите свечу. Опишите внешний вид и строение пламени. Что происходит с материалом свечи при горении фитиля? Как выглядит фитиль в процессе горения? Нагревается ли свеча, слышен ли звук при горении, выделяется ли тепло? Что происходит с пламенем, если появляется движение воздуха? Как быстро сгорает свеча? Изменяется ли длина фитиля в процессе горения? Что представляет собой жидкость у основания фитиля? Что с ней происходит, когда она поглощается материалом фитиля? А когда ее капли стекают вниз по свече?

Строение пламени Проведем небольшой эксперимент, с помощью которого изучим строение пламени. Зажгите свечу и внимательно рассмотрите пламя. Вы заметите, что оно неоднородно по цвету. Пламя имеет три зоны. Темная зона находится в нижней части пламени. Это самая холодная зона по сравнению с другими. Темную зону окаймляет самая яркая часть пламени. Температура здесь выше, чем в темной зоне, но наиболее высокая температура – в верхней части пламени. Чтобы убедиться, что различные зоны пламени имеют разную температуру, можно провести такой опыт. Поместите спичку в пламя так, чтобы она пересекала все три зоны. Вы увидите, что лучинка сильнее обуглилась там, где она попала в зоны. Значит, пламя там более горячее. Несмотря на то, что язычки пламени в каждом случае отличаются формой, размерами и даже окраской, все они имеют одинаковое строение – те же три зоны: внутреннюю темную (самую холодную), среднюю светящуюся (горячую) и внешнюю бесцветную (самую горячую). Следовательно, выводом из проведенного эксперимента может быть утверждение о том, что строение любого пламени одинаково. Практическое значение этого вывода состоит в следующем: для того чтобы нагреть в пламени какой-либо предмет, его надо вносить в самую горячую, т.е. в верхнюю, часть пламени.

Источник

СТАРТ В ХИМИЮ

7 класс

Продолжение. Начало см. в № 1/2006

§ 2. Наблюдение и эксперимент как методы
изучения естествознания и химии

Знания о природе человек получает с помощью такого важнейшего метода, как наблюдение.

Наблюдение – это концентрация внимания на познаваемых объектах с целью их изучения.

С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, систематизирует ее и ищет закономерности в этой информации. Следующий важный шаг – поиск причин, которые объясняют найденные закономерности.

Для того чтобы наблюдение было плодотворным, необходимо соблюдать ряд условий.

1. Нужно четко определить предмет наблюдения, на что будет обращено внимание наблюдателя, – конкретное вещество, его свойства или превращение одних веществ в другие, условия осуществления этих превращений и т.д.

2. Наблюдатель должен знать, зачем он проводит наблюдение, т.е. четко сформулировать цель наблюдения.

3. Чтобы достигнуть поставленной цели, можно составить план наблюдения. А для этого лучше выдвинуть предположение о том, как будет происходить наблюдаемое явление, т.е. выдвинуть гипотезу. В переводе с греческого «гипотеза» (hypo’thesis) означает «предположение». Гипотеза может быть выдвинута и в результате наблюдения, т.е. тогда, когда получен какой-то результат, который нужно объяснить.

Научное наблюдение отличается от наблюдения в житейском смысле этого слова. Как правило, научное наблюдение проводится в строго контролируемых условиях, причем условия эти можно изменять по желанию наблюдателя. Чаще всего такое наблюдение проводится в специальном помещении – лаборатории (рис. 6).

Рис. 6.
В химической лаборатории

Наблюдение, которое проводится в строго контролируемых условиях, называется экспериментом.

Слово «эксперимент» (experimentum) имеет латинское происхождение и на русский язык переводится как «опыт», «проба». Эксперимент позволяет подтвердить или опровергнуть гипотезу, которая родилась из наблюдения. Так формулируется вывод.

Проведем небольшой эксперимент, с помощью которого изучим строение пламени.

Зажгите свечу и внимательно рассмотрите пламя. Вы заметите, что оно неоднородно по цвету. Пламя имеет три зоны (рис. 7). Темная зона 1 находится в нижней части пламени. Это самая холодная зона по сравнению с другими. Темную зону окаймляет самая яркая часть пламени 2. Температура здесь выше, чем в темной зоне, но наиболее высокая температура – в верхней части пламени 3.

Рис. 7.
Строение пламени свечи

Чтобы убедиться, что различные зоны пламени имеют разную температуру, можно провести такой опыт. Поместите лучинку (или спичку) в пламя так, чтобы она пересекала все три зоны. Вы увидите, что лучинка сильнее обуглилась там, где она попала в зоны 2 и 3. Значит, пламя там более горячее.

Возникает вопрос: будет ли пламя спиртовки или сухого горючего иметь такое же строение, как и пламя свечи? Ответом на этот вопрос могут служить два предположения – гипотезы: 1) строение пламени будет таким же, как и пламя свечи, потому что в его основе лежит один и тот же процесс горения; 2) строение пламени будет различным, т.к. оно возникает в результате горения различных веществ. Для того чтобы подтвердить или опровергнуть ту или иную гипотезу, обратимся к эксперименту – проведем опыт.

Исследуем с помощью спички или лучинки строение пламени спиртовки (с устройством этого нагревательного прибора вы познакомитесь при выполнении практической работы) и сухого горючего.

Несмотря на то, что язычки пламени в каждом случае отличаются формой, размерами и даже окраской, все они имеют одинаковое строение – те же три зоны: внутреннюю темную (самую холодную), среднюю светящуюся (горячую) и внешнюю бесцветную (самую горячую).

Следовательно, выводом из проведенного эксперимента может быть утверждение о том, что строение любого пламени одинаково. Практическое значение этого вывода состоит в следующем: для того чтобы нагреть в пламени какой-либо предмет, его надо вносить в самую горячую, т.е. в верхнюю, часть пламени.

Оформлять эксперименты принято в специальном журнале, который называют лабораторным. Для этого подойдет обыкновенная тетрадь, а вот записи в ней делают не совсем обычные. Отмечают дату проведения эксперимента, его название, а ход опыта часто оформляют в виде таблицы.

Попробуйте таким образом описать эксперимент по изучению строения пламени.

Великий Леонардо да Винчи говорил, что науки, которые не родились из эксперимента, этой основы всех познаний, бесполезны и полны заблуждений.

Все естественные науки – науки экспериментальные. А для постановки эксперимента часто необходимо специальное оборудование. Например, в биологии широко используются оптические приборы, которые позволяют во много раз увеличить изображение наблюдаемого объекта: увеличительное стекло, лупа, микроскоп. Физики при изучении электрических цепей используют приборы для измерения напряжения, силы тока и электрического сопротивления. Ученые-географы имеют специальные приборы – от самых простейших (например, компас, метеорологические зонды) до уникальных космических орбитальных станций и научно-исследовательских судов.

Химики в своих исследованиях также используют специальное оборудование. Простейшее из них – это, например, уже знакомый вам нагревательный прибор спиртовка и различная химическая посуда, в которой проводят и изучают превращения веществ, т.е. химические реакции (рис. 8).

Рис. 8.
Лабораторная химическая посуда
и оборудование

Справедливо говорят, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. А еще лучше – подержать в руках и научиться пользоваться. Поэтому ваше первое знакомство с химическим оборудованием произойдет во время практической работы, которая вас ожидает на следующем уроке.

1. Что такое наблюдение? Какие условия необходимо соблюдать, чтобы наблюдение было результативным?
2. Чем различаются гипотеза и вывод?
3. Что такое эксперимент?
4. Какое строение имеет пламя?
5. Как следует проводить нагревание?
6. Какое лабораторное оборудование вы применяли при изучении биологии и географии?
7. Какое лабораторное оборудование используется при изучении химии?

Практическая работа № 1.
Знакомство с лабораторным оборудованием.
Правила техники безопасности

Большинство химических опытов проводят в стеклянной посуде. Стекло прозрачно, и вы можете наблюдать, что происходит с веществами. В некоторых случаях стекло заменяют прозрачной пластмассой, она не бьется, но такую посуду, в отличие от стеклянной, нельзя нагревать.

Рис. 9. Штатив с пробирками

Химические реакции проводят в пробирках (рис. 9), плоскодонных (рис. 10) или конических (рис. 11) колбах. Если содержимое пробирки нужно нагреть, пользуются специальными держателями
(рис. 12). Нагревать можно только те колбы, которые сделаны из специального термостойкого стекла. Такую посуду помечают специальным знаком – матовым прямоугольником.

Рис. 10. Плоскодонные колбы

Рис. 11. Конические колбы

Для демонстрационного эксперимента часто используют химические стаканы (рис. 13). Часто стаканы и конические колбы имеют специальные отметки, с их помощью можно приблизительно определить объем находящейся в них жидкости.

Рис. 12. Держатель для пробирок

Рис. 13. Химические стаканы

Круглодонные колбы (рис. 14) нельзя поставить на стол, их закрепляют на металлических стойках – штативах (рис. 15) – с помощью лапок. Лапки, а также металлические кольца крепят на штативе специальными зажимами. В круглодонных колбах удобно получать какие-либо вещества, например газообразные. Для того чтобы собирать образующиеся газы, используют колбу с отводом (ее называют колбой Вюрца (рис. 16)) или пробирку с газоотводной трубкой.

Рис. 14.
Круглодонная колба

Рис. 15.
Штатив с кольцом, лапкой и зажимами

Если образующиеся газообразные вещества нужно охладить, сконденсировать в жидкость, используют стеклянный холодильник (рис. 17). По его внутренней трубке движутся охлаждаемые газы, превращаясь в жидкость под действием холодной воды, которая течет по «рубашке» холодильника в обратном направлении.

Рис. 16. Колба Вюрца

Рис. 17. Стеклянные холодильники

Конусные воронки (рис. 18) служат для переливания жидкостей из одного сосуда в другой, они также незаменимы в процессе фильтрования. Вы, наверное, знаете, что фильтрованием называют процесс отделения жидкости от частиц твердого вещества.

Рис. 18. Конусные воронки

Для разделения двух несмешивающихся жидкостей, например бензина и воды, служат делительные воронки (рис. 19). Нижний слой более тяжелой жидкости сливается с помощью краника через нижнюю трубку, жидкость с меньшей плотностью остается в воронке.

Рис. 19. Делительные воронки

Посуда с толстыми стенками, похожая на глубокую тарелку, называется кристаллизатором (рис. 20). Из-за большой площади поверхности налитого в кристаллизатор раствора растворитель быстро испаряется, растворенное вещество выделяется в виде кристаллов. Нагревать кристаллизатор нельзя ни в коем случае: его стенки только кажутся прочными, на самом деле при нагревании он обязательно треснет.

Рис. 20. Кристаллизаторы

При выполнении химического эксперимента часто приходится отмерять необходимый объем жидкости. Чаще всего для этого используют мерные цилиндры (рис. 21).

Рис. 21. Мерные цилиндры

Помимо стеклянной посуды в школьной химической лаборатории есть посуда фарфоровая. В ступке пестиком (рис. 22) измельчают кристаллические вещества. Стеклянная посуда для этого не подходит: от давления пестика она сразу расколется.

Рис. 22. Ступка с пестиком

Стенки фарфоровой чашки гладкие и блестящие (рис. 23). Она похожа на маленький кристаллизатор, и нагревать ее можно даже на открытом пламени до полного выпаривания раствора.

Рис. 23. Фарфоровая чашка

Чтобы избежать неприятностей и травм, каждый предмет нужно использовать строго по назначению, знать, как с ним обращаться. Химический эксперимент будет действительно безопасным, поучительным и интересным, если соблюдать меры предосторожности при работе с химической посудой, реактивами, оборудованием. Эти меры называются правилами техники безопасности.

Кабинет химии – необычный кабинет. Значит, и требования к вам здесь особенные. Например, в химическом кабинете ни в коем случае нельзя есть, поскольку многие из веществ, с которыми вы будете работать, ядовиты.

От других кабинетов химический отличается тем, что здесь есть вытяжной шкаф (рис. 24). Многие вещества имеют резкий неприятный запах, их пары не безвредны для здоровья. С такими веществами работают в вытяжном шкафу, из которого газообразные вещества попадают прямо на улицу.

Рис. 24. Вытяжной шкаф

Для защиты глаз при проведении особо опасных опытов используют защитные очки (рис. 25).

Рис. 25. Защитные очки

Склянку с реактивом нужно брать так, чтобы этикетка оказалась в ладони. Это делается для того, чтобы случайные потеки не испортили надпись.

Некоторые химические вещества ядовиты, есть реактивы, разъедающие кожу, многие вещества легко воспламеняются. Предупреждают об этом специальные знаки на этикетках (рис. 26, см. с. 7).

Рис. 26.
Правила работы в химической лаборатории
регулируются специальными знаками

Не приступайте к эксперименту, если точно не знаете, что и как нужно делать. Работать надо, строго соблюдая инструкцию и только с теми веществами, которые для опыта необходимы.

Подготовьте рабочее место, рационально разместите реактивы, посуду, принадлежности, чтобы не пришлось тянуться через стол, опрокидывая рукавом колбы и пробирки. Не загромождайте стол тем, что не потребуется для эксперимента.

Опыты нужно проводить только в чистой посуде, а значит, после работы ее нужно тщательно вымыть. Заодно вымойте руки.

Все манипуляции нужно проводить над столом.

Чтобы определить запах вещества, не подносите сосуд близко к лицу, а подгоните рукой воздух от отверстия сосуда к носу (рис. 27).

Рис. 27.
Определение запаха веществ

Никакие вещества нельзя пробовать на вкус!

Никогда не выливайте излишек реактива обратно в склянку. Пользуйтесь для этого специальным стаканом для отходов. Рассыпанные твердые вещества тоже нежелательно собирать обратно, тем более руками.

Если вы нечаянно обожглись, порезались, разлили реактив на стол, на руки или на одежду, сразу обращайтесь к учителю или лаборанту.

Закончив эксперимент, приведите рабочее место в порядок.

Практическая работа № 2.
Наблюдение за горящей свечой

Казалось бы, что можно написать о таком простом объекте наблюдения, как горящая свеча? Однако наблюдательность – это не только способность видеть, это способность обращать внимание на детали, сосредоточенность, умение анализировать, порой даже обыкновенная настойчивость. Великий английский физик и химик М.Фарадей писал: «Рассмотрение физических явлений, происходящих при горении свечи, представляет собой самый широкий путь, которым можно подойти к изучению естествознания».

Цель данной практической работы – научиться наблюдать и описывать результаты наблюдения. Вам предстоит написать небольшое сочинение-миниатюру про горящую свечу (рис. 28). Чтобы помочь вам в этом, предлагаем несколько вопросов, на которые нужно дать подробные ответы.

Рис. 28. Горящая свеча

Опишите внешний вид свечи, вещество, из которого она изготовлена (цвет, запах, ощущение на ощупь, твердость), фитиль.

Зажгите свечу. Опишите внешний вид и строение пламени. Что происходит с материалом свечи при горении фитиля? Как выглядит фитиль в процессе горения? Нагревается ли свеча, слышен ли звук при горении, выделяется ли тепло? Что происходит с пламенем, если появляется движение воздуха?

Как быстро сгорает свеча? Изменяется ли длина фитиля в процессе горения? Что представляет собой жидкость у основания фитиля? Что с ней происходит, когда она поглощается материалом фитиля? А когда ее капли стекают вниз по свече?

Многие химические процессы протекают при нагревании, однако пламя свечи для этой цели не используется. Поэтому во второй части этой практической работы познакомимся с устройством и работой уже знакомого вам нагревательного прибора – спиртовки (рис. 29). Спиртовка состоит из стеклянного резервуара 1, который заполняют спиртом не более чем на 2/3 объема. В спирт погружен фитиль 2, который сделан из хлопчатобумажных нитей. Он удерживается в горлышке резервуара с помощью специальной трубочки с диском 3. Зажигают спиртовку только с помощью спичек, для этой цели нельзя использовать другую горящую спиртовку, т.к. при этом может разлиться и вспыхнуть пролитый спирт. Фитиль необходимо ровно обрезать ножницами, в противном случае он начинает обгорать. Чтобы потушить спиртовку, нельзя дуть на пламя, для этой цели служит стеклянный колпачок 4. Он же предохраняет спиртовку от быстрого испарения спирта.

Источник

Горелки спиртовые
Устройство и характеристики

Телефон 8-(495)-4856463

Введение

Представленный материал предназначен преимущественно для персонала организаций, в которых используются лабораторные горелки. Ранее в статье, опубликованной на нашем сайте «Лабораторные газовые горелки. Устройство и характеристики» были рассмотрены технические аспекты практического использования лабораторных газовых горелок.

В настоящей работе рассмотрены аналогичные технические аспекты но уже применительно к горелкам спиртовым (далее спиртовки), использующих для нагрева материалов жидкое топливо (этиловый спирт).

Для удобства работы статья разбита на отдельные разделы, к которым можно непосредственно перейти из оглавления, расположенного ниже, щелкнув мышью на названии того или иного раздела. По всему тексту статьи с правой стороны имеются вертикальные стрелки, щелкнув на которых, можно вновь вернуться в раздел оглавление.

Содержание

Что такое спиртовая горелка (спиртовка)

Прежде всего установим, что такое спиртовая горелка (далее спиртовка). Предлагается следующие определение:

Назначение и области применения спиртовок

Спиртовки служат для нагрева материалов и изделий в открытом пламени с температурой не более 900°C и тепловой мощностью не более 170 Вт.

Используется в химических и школьных лабораториях, микробиологических, цитологических, биотехнических лабораториях, медицинских учреждениях а также везде, где требуется применение открытого пламени небольшой тепловой мощности.

Применяются для подогрева и плавления материалов, стерилизации в открытом пламени инструментов, для фламбирования в медицине, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб, тиглей и т.п.) и других подобных термических процессов.

Достоинства спиртовок

Спиртовки, представляемые нашей компанией, отвечают самым высоким требованиям, предъявляемым к устройствам для профессиональной работы.

Для изготовления спиртовок использованы самые современные и совершенные материалы.

Все металлические части спиртовок выполнены из высококачественной бронзы или латуни с гальваническим никелевым или хромированным покрытием. Все стеклянные элементы изготовлены из прочного толстого стекла, достаточно стойкого против разрушения при механических воздействиях.

Спиртовки оборудованы механическими устройствами для регулировки длины выступающей части фитиля, при этом сами фитили изготовлены из высококачественных сортов хлопка, что гарантирует стабильную работу спиртовок при эксплуатации.

Защитные элементы спиртовок, а именно металлические колпачки, соединены с корпусом спиртовки прочной металлической цепочкой, что позволяет колпачкам всегда находится «под рукой» и экстренно их использовать при необходимости.

В высоком качестве изготовления и в современном дизайне этих спиртовок можно убедиться, если сравнить их с некоторыми аналогами отечественного рынка.

Устройство спиртовок

Спиртовка это горелка, содержащая резервуар для спирта, имеющий крышку, через которую пропущен фитиль, при этом нижний конец фитиля размещен в резервуаре а верхний конец вне его. Спирт из резервуара поднимается по фитилю за счет капиллярного давления и испаряется, когда достигнет выступающей из резервуара верхней части фитиля. Пары спирта поджигаются и спиртовка горит с температурой пламени не выше 900°Цельсия.

Таким образом в каждой спиртовке имеются две основные части. Это резервуар для спирта и устройство для его сгорания (т.е. собственно сам фитиль и связанные с ним конструктивные элементы).

Резервуар для спирта является основной несущей частью спиртовки, а важнейшей и главной ее частью является фитиль, который переносит жидкое топливо (спирт) из резервуара на конец фитиля, где это топливо горит, образуя пламя, которое используется для нагревания. При этом под понятием «фитиль» понимается тело из капиллярно-пористого материала, смачиваемого спиртом и способное переносить этот спирт вдоль фитиля из резервуара к тому месту на фитиле, из которого спирт удаляется путем его испарения или сжигания.

Способность фитиля переносить спирт обусловлена проницаемой пористостью материала, из которого изготовлен фитиль, обеспечивающей перенос жидкого топлива из резервуара в зону горения под действием капиллярных сил, которые, в свою очередь, обусловлены эффектами смачиваемости и поверхностного натяжения в капиллярных каналах материала фитиля. Если фитиль расположен вертикально, спирт поднимается к зоне горения, преодолевая силу тяжести. Необходимый баланс сил определяется размерами капиллярных каналов материала фитиля.

В верхней части резервуара расположена горловина. Через горловину пропускается фитиль, который обеспечивает работу спиртовки. Также через горловину спиртовка заправляется жидким топливом.

Так как спиртовка имеет две рабочие зоны в одной из которых спирт поступает в фитиль а во второй этот спирт горит, то для того чтобы разделить вышеуказанные рабочие зоны горловина резервуара снабжается крышкой, через которую и пропускается фитиль. Фитиль пропускается через фитильную трубку, которая является необходимым элементом крышки резервуара, при этом последняя может устанавливаться как внутри горловины, так и вне ее, охватывая последнюю с внешней стороны.

Фитиль должен размешаться в фитильной трубке крышки таким образом, чтобы, с одной стороны, иметь возможность плавно и легко перемещаться в трубке, а с другой стороны, контакт трубки с фитилем должен быть достаточно плотным (т.е. фитиль должен быть установлен в фитильную трубку с некоторым обжатием).

Установка фитиля в фитильную трубку с некоторым обжатием позволяет, с одной стороны, практически исключить вытекание спирта через фитильную трубку в нештатных ситуациях, т.к. гидродинамическое сопротивление фитильной трубки, плотно заполненной волокнистой массой фитиля, очень велико; с другой стороны, обжатие фитиля не позволяет фитилю самопроизвольно сползти вниз по фитильной трубке при работе спиртовки. Однако последнее обстоятельство не является важным для спиртовок, имеющих механизмы удержания фитиля в фитильной трубке и перемещения его относительно последней.

Практически во всех указанных выше случаях необходимо стремится к тому, чтобы обжатие фитиля в фитильной трубке было минимальным, так как при увеличении обжатия диаметр капиллярных каналов уменьшается и скорость подъема спирта по фитилю резко падает.

На Фиг.1 схематично изображено устройство стандартной спиртовки CЛ-1.

Резервуар (поз.1) заполнен спиртом (поз.2). Фитиль (поз.3) размещается в спиртовке таким образом, чтобы его нижний конец был в резервуаре, погруженным в спирт, а верхний конец должен быть вне резервуара в открытом воздухе. Крышка резервуара выполнена в виде втулки (поз.4), которая установлена внутри горловины резервуара, и через осевое отверстие в которой с некоторым обжатием пропущен фитиль. Спиртовка имеет колпачок (поз.5), который используется как для тушения пламени спиртовки, так и для предотвращения испарения топлива с верхней части фитиля.

Внешний вид этой спиртовки можно увидеть на этом же рисунке, если к нему подвести курсор.

Резервуар спиртовки может быть изготовлен из стекла или металла. Применяется стекло лабораторное толщиной 2 мм и бутылочное толщиной 3 мм. Спиртовки изготовленные из бутылочного стекла более предпочтительны для использования, так как имеют высокую механическую прочность. В качестве металла для изготовления резервуара спиртовки используются латунь или бронза, поскольку эти металлы при случайном ударе не образуют искр, которые могли бы привести к воспламенению спирта в резервуаре. По этой же причине и все другие конструктивные элементы спиртовок изготавливаются из материалов не образующих при ударе искру.

Резервуары спиртовок отличаются между собой своей формой. Применяются круглые спиртовки (цилиндрической, конусообразной и шаровой формы) и спиртовки, у которых резервуар имеет граненую форму. Граненый корпус (резервуар) позволяет устанавливать спиртовку в различных наклонных положениях, что например, удобно при работе с восками, чтобы капли воска не попадали на фитиль.

На Фиг.2 показан внешний вид спиртовки мод.306. Стеклянный резервуар, граненой формы (поз.1) имеет металлическую крышку (поз.2), которая крепится на горловине резервуара с помощью винтовой резьбы. В отверстии крышки закреплена металлическая фитильная трубка (поз.3), через которую пропущен фитиль (поз.4). На трубке установлена подвижная втулка (поз.5), назначение которой будет объяснено позже.

Одно из наклонных положений этой спиртовки можно увидеть, если к рисунку подвести курсор.

Пламя спиртовки, имеющий граненый резервуар, при установке на различные грани показано на Фиг.3

В лабораторных спиртовках наибольшее распространение получили фитили изготовленные из хлопчатобумажной ткани, состоящей из прямых нитей. Однако применяются также и фитили, изготовленные из асбестового шнура.

Большинство спиртовок последних моделей имеют устройства для регулировки выступающей верхней части фитиля, рекомендуемая величина которой составляет не менее 3 мм и не более 15 мм. Регулировка выступающей верхней части фитиля может производиться либо перемещением фитильной трубки относительно фитиля, либо перемещением фитиля относительно фитильной трубки.

Во втором варианте устройство для регулирования длины верхней части фитиля выполнено в виде механизма преобразующего вращательное движение в поступательное.

Основным элементом этого устройства является зубчатое колесо с заостренными зубьями. Трубка для фитиля имеет продольный сквозной паз, в который входит небольшой сегмент зубчатого колеса. Высота этого сегмента выбирается таким образом, чтобы зубья колеса входили в тело фитиля на глубину не более 1-2 мм.

Указанное зубчатое колесо закрепляется неподвижно на валу на одном из концов которого установлена рукоятка. От рукоятки вращательное движение передается зубчатому колесу, которое посредством зубьев, имеющих плотный контакт с телом фитиля перемещает фитиль вверх или вниз относительно фитильной трубки.

На Фиг.4 показан внешний вид спиртовки, которая имеет устройство регулировки размеров верхней части фитиля выполненное по второму варианту.

Спиртовка имеет рукоятку (поз.1), посредством которой через вал (поз.2) вращение передается зубчатому колесу (на рисунке не показано). Острые зубья этого колеса взаимодействуют с фитилем (поз.3), перемещая его относительно трубки (поз.4) вверх или вниз в зависимости от направления вращения рукоятки.

Трубка стабилизатора пламени (поз.5) закреплена соосно относительно трубки в которой находится фитиль.В зазор между трубками поступают пары спирта через отверстие диаметром 1,5 мм (поз.6).

На выходе трубки стабилизатора пламени пары поджигаются и в результате вокруг выступающей части фитиля создается дополнительное круговое пламя. Вышеупомянутое отверстие имеет и другое назначение. Посредством него выравнивается давление внутри резервуара и вне его.

Внешний вид этой спиртовки можно увидеть на этом же фигуре, если к ней подвести курсор.

Обычно топливо для спиртовки заливается через верхнее отверстие резервуара после снятия крышки. Однако имеются спиртовки, резервуар которых имеет боковую заправочную горловину с притертой пробкой.

Отличительные характеристики спиртовок

В лабораторной практике применяются спиртовки многочисленных конструкций. Однако все различие между спиртовками можно свести к некоторым основным признакам. Основные технические характеристики по которым спиртовки отличаются друг от друга являются:

Материал резервуара следует выбирать исходя из условий работы спиртовки. Если спиртовка эксплуатируется в условиях, при которых возможно случайное падение спиртовки на каменный или металлический пол, то с точки зрения техники безопасности предпочтительно использовать спиртовку с металлическим резервуаром.

Поэтому в помещениях с повышенными требованиями по пожарной безопасности применение стеклянных спиртовок изготовленных из тонкого лабораторного стекла не рекомендуется.

Форма резервуара круглая получила наиболее широкое распространение. Граненые спиртовки дороже круглых и их следует применять только при выполнении ряда специфических работ,например, связанных с нагревом легкоплавких материалов типа восков, чтобы исключить попадание капель разогретого материала на фитиль спиртовки.

Внутренний объем резервуара не имеет решающего значения для работы спиртовки. Скорее этот вопрос надо увязывать с требованиями пожарной безопасности. Внутренний объем резервуара спиртовки надо выбирать таким, чтобы при при ее эксплуатации, как минимум, не требовалось бы вновь заправлять спиртовку в течении одного часа ее работы..

Материал, толщина фитиля и его форма важные элементы для работы спиртовки. Используются фитили из хлопчатобумажной ткани и асбестового шнура. Наибольшее распространение получили фитили из хлопчатобумажной ткани, так как они дают более стабильное и ровное пламя по сравнению с асбестовыми фитилями, другими недостатками которых являются относительно низкая температура пламени и малый ресурс службы фитиля.

Кроме того, что очень важно, попадание в дыхательные пути волокон асбеста, находящихся в составе асбестового фитиля, может привести к тяжелому заболеванию (мезотелиома). Поэтому, по возможности, избегайте использование для спиртовок асбестовых фитилей.

На рис. 5 показан хлопчатобумажный фитиль для спиртовок.

Что касается толщины фитилей, то надо исходить из того, что чем толще фитиль тем больше топлива он подает в зону его сгорания. Более толстые фитили дают и более объемное пламя с большей высотой последнего. В результате тепловая мощность у спиртовок с более толстым фитилем несколько выше, однако при этом выше и расход спирта.

Для большинства лабораторных работ, выполняемых при помощи спиртовок достаточна толщина фитиля не менее 4,8 мм и не более 6,4 мм.

Более толстые фитили необходимы для выполнения некоторых профессиональных работ, где требуется высокое и объемное пламя. Желательно в наборе иметь спиртовки с разной толщиной фитиля и использовать их в зависимости технологических требований, предъявляемых к выполняемой работе.

Две формы фитилей применяются в спиртовках: круглые (в сечении) фитили и плоские, изготовленные из тканной ленты. Спиртовки с плоскими фитилями применяются для нагрева изделий большой протяженности, например, стеклянных трубок.

Устройство для регулировки размеров выступающей части фитиля обеспечивает большое удобство при работе со спиртовками, так как не требуется каждый раз гасить пламя спиртовки, чтобы отрегулировать параметры пламени (высоту и объем) путем изменения размеров выступающей части фитиля. Спиртовки с устройствами регулировки выступающей части фитиля дороже, чем спиртовки без этих устройств. Однако несколько более высокая цена с лихвой покрывается удобствами для профессиональной работы, которые это устройство обеспечивает.

Сводная классификация спиртовок с учетом вышеприведенных признаков приведена на сайте «Практические рекомендации по выбору спиртовок для лабораторных работ» .

Свойства топлива для спиртовок

Для оценки пожарной опасности этилового спирта при использовании спиртовок необходимо учитывать температуру вспышки и температуру самовоспламенения.

На рынке имеются три вида этилового спирта: спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья; спирт этиловый технический гидролизный и спирт этиловый технический синтетический.

Спирт этиловый технический синтетический иногда окрашивают в сине-фиолетовый цвет путем добавления красителя метилвиолета С₂₄H₂₈N₃Cl. Одновременно с красителем добавляют и вещества с резким запахом, для чего обычно используют пиридин С₅H₅N. Такой спирт называется денатуратом.

Согласно последним нормативным документам (ГОСТ Р 52574-2006) денатурат может быть изготовлен и в виде бесцветной жидкости, но имеющей резкий запах, для чего в спирт добавляют кротоновый альдегид CH₃-CH=CH-CHO в объемной доле около 0,2%.

Все эти виды спиртов можно использовать в качестве жидкого топлива для спиртовок.

Однако следует иметь в виду, что нормативные нормы расхода спирта превышают фактические расходы, которые в среднем составляют 25-30 мл/час.

Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья и спирт этиловый питьевой по степени воздействия на организм человека относят к 4-му классу опасности. Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров этилового спирта в воздухе рабочей зоны производственных помещений должна быть не более 1000 мг/м³.

В спиртовках происходит горение спирта по химической реакции

Кислород (О₂) берется из окружающего воздуха и как видно из уравнения горения этилового спирта при горении образуется только вода (Н₂О) и углекислый газ (СО₂). И то и другое присутствует вокруг нас в огромных количествах, поэтому можно считать, что использование спиртовок для выполнения лабораторных работ абсолютно безвредно для окружающего персонала.

Параметры горения топлива

Основными параметрами, характеризующими процеcс горения топлива в спиртовках являются: температура горения, тепловая мощность спиртовки и расход топлива (спирта). Эти три параметра следует учитывать при практической работе со спиртовками.

Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании спирта. Для спиртовок эта температура не превышает 900°Цельсия.

На Фиг.6 показано распределение температуры вдоль пламени фитиля. В нижней части пламени спиртовки температура не превышает 350°Цельсия а максимальная температура в 900°Цельсия достигается в верхней части пламени.

Более подробная информация о пламени спиртовки представлена в приложении 01.

Все о пламени спиртовки

При горении спиртовки имеет место диффузионное пламя, при котором спирт сгорает на границе пламени, где происходит взаимная диффузия воздуха и топлива.

При этом процессы горения и смешивания паров спирта с воздухом развиваются параллельно. Так как процессы смешивания протекают значительно медленнее процессов горения, то скорость и полнота сгорания определяются скоростью и полнотой смешивания паров спирта и воздуха. Смешение топлива с воздухом при этом протекает путем медленной молекулярной диффузии.

Граница 4 между зонами 2 и 3 представляет собою гладкий конусный фронт пламени, к которому снаружи диффундируют молекулы воздуха, а изнутри молекулы спирта. Образовавшиеся во фронте пламени продукты горения диффундируют навстречу парам спирта, интенсивно нагревая их в предпламенной зоне, и частично вытесняются в воздух, окружающий факел.

Достоинствами диффузионного пламени спиртовки является сравнительное постоянство температуры по всей высоте (длина пламени), компактность спиртовок и простота их изготовления.

На рис.8 показано крупным планом изображение пламени спиртовки.

Важной характеристикой спиртовки является тепловая мощность спиртовки, т.е. количество тепла, образующегося в результате сгорания жидкого топлива (этилового спирта) в единицу времени.

Тепловая мощность спиртовок измеряется в ваттах.

Тепловая мощность спиртовки прямо пропорциональна расходу и теплоте сгорания этилового спирта и колеблется для спиртовок в пределах 150. 220 ватт в зависимости от конструкции спиртовки.

Имеет значение и для спиртовок и расход этилового спирта, максимальное фактическое значение которого обычно составляет не более 30. 35 мл/час.

Типовой расчет мощности спиртовки приведен в приложении 02.

О тепловой мощности спиртовки

Тепловая мощность спиртовки вычисляется как произведение часового расхода спирта на его теплоту сгорания.

Расчет производится по формуле:

Рассмотрим пример: 27 мл (или с учетом плотности 21,3 г) этилового спирта сгорело в спиртовке за 1 час. Найдем мощность спиртовки.

Техника безопасности при работе со спиртовками

При работе со спиртовками надо соблюдать правила техники безопасности. Необходимо использовать спиртовку только по назначению, указанному в ее техническом паспорте. Запрещается заправлять спиртовку вблизи устройств с открытым пламенем. Не заполнять спиртовку топливом более чем наполовину объема резервуара. Нельзя перемещать или переносить спиртовку с горящим фитилем.

Категорически запрещается зажигать фитиль спиртовки посредством другой спиртовки. Заправлять спиртовку только этиловым спиртом. Гасить пламя спиртовки только посредством колпачка. Не держать на рабочем столе, где используется спиртовка, легковоспламеняющиеся вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низкой тепловой энергией (пламя спички,спиртовки).

При работе не наклонять спиртовку, а при возникновении такой необходимости, использовать спиртовки, работающие в наклонном положении ( граненые спиртовки ). При опрокидывании спиртовки и разливе на столе горящего спирта немедленно накройте спиртовку плотной тканью, а при необходимости используйте для гашения пламени и огнетушитель. Помещение в котором производится работа со спиртовкой (спиртовками) должно быть оснащено первичными средствами пожаротушения, например, порошковым огнетушителем марки ОП-1 или ОП-2.

На прилагаемом видеоролике подробно показано как надо работать со спиртовкой

Технические характеристики спиртовок

В таблице приведены технические характеристики спиртовок, которые поставляет на отечественный рынок компания ООО ФИРМА БСТ-3. Все спиртовки имеют максимальную температуру горения 900° Цельсия, срок службы не менее 5 лет, оснащены устройством регулировки размеров выступающей части фитиля, в качестве материала фитиля используется хлопчатобумажная ткань. Все детали изготовленные из латуни имеют хромированное покрытие. В качестве стекла для изготовления резервуара для спирта применяется толстостенное бутылочное стекло толщиной 3 мм или такой же толщины высокопрочное граненое стекло.

Если подвести курсор к номеру модели (304 и т.д.) и после изменения цвета выбранного номера щелкнуть по нему, то можно перейти к подробному техническому описанию спиртовки этой модели.

Спиртовки. Технические характеристики

Параметры	Модель
	304	305	306
Материал резервуара	стекло	граненое стекло	граненое стекло
Внутренний объем резервуара, мл	85	115	115
Толщина фитиля, мм	6,4	6,4	12,7
Расход спирта, мл/час	28	29	30
Тепловая мощность, ватт	183	190	197
Высота, мм	100	110	117
Ширина, мм	65	85	83
Масса (нетто), г	153	220	200

Условия эксплуатации

Спиртовки должны эксплуатироваться в хорошо проветриваемом закрытом отапливаемом помещении при температуре от +10° до +35°Цельсия и относительной влажности до 80% при температуре +25°Цельсия. Помещение должно быть оборудовано первичными средствами пожаротушения.

Преимущества и недостатки

В заключение приведем преимущества и недостатки лабораторных спиртовок (горелок спиртовых) по сравнению с другими видами лабораторных горелок.

ПРЕИМУЩЕСТВА

НЕДОСТАТКИ

Мы надеемся, что представленный материал поможет специалистам определиться во всем многообразии лабораторных спиртовок, представленных на отечественном рынке, и сделать правильный выбор при их приобретении.

Материал для данной статьи предоставлен компанией
ООО «ФИРМА БСТ-3M»

Автор ктн Ф.А.Бронин
Все права защищены.

При частичном или полном использовании материалов данного сайта ссылка на компанию ООО «ФИРМА БСТ-3M» или на автора публикации обязательна.

Музыкальная пауза. Отдыхаем!

Источник