2009 年第 11 期化学教育：探究酒精灯火焰温度的 DIS 实验

2009年第11期

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学习

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教育

DI S 探究酒精灯火焰的温度 姜俊 (江苏常州市高级中学 2 1 3 0 0 3 )

摘要：采用最新的DIS实验技术，利用高温传感器实时测量酒精灯火焰不同部位的温度，为推断酒精灯火焰三层温度关系提供依据，为如何最高效的利用酒精灯火焰温度提供有益参考。

关键词

DI S 酒精灯火焰温度高温传感器

l 问题 酒精灯是化学实验中经常用到的加热仪器。酒精灯的火焰可分为火焰核心、内焰和外焰三部分。火焰核心是我们观察到的较暗的部分，内焰是最亮的部分，呈黄色，外焰比内焰更亮酒精灯火焰温度，且常常飘忽不定。一般认为，酒精灯的火焰温度在400-500℃左右，最高可达800℃，火焰核心、内焰、外焰温度依次升高。理论依据是外焰燃烧充分，温度最高。因此，在需要酒精灯加热的实验中，都会强调要用外焰加热。多年来，无论是教科书还是相关手册，都普遍认为酒精灯外焰温度最高。教师在教学中也会毫不妥协地把这个知识传递给学生，大多数学生都能很好地掌握这个知识。 那么事实真的是这样吗？我们在初中学习化学的时候，做过一个实验，用火柴对比蜡烛火焰各层温度，通过观察火柴不同部位碳化的速度，判断火焰各层温度，得出实验结论：外焰温度>内焰温度>火焰核心温度。传统的中学化学实验对这个问题通常采用定性研究。酒精灯火焰三层温度分别是多少？火焰三层之间的温度关系是怎样的？酒精灯最高能达到多少温度？这些都属于定量研究的范畴，在传统的中学化学实验条件下很难开展。基于对这些问题的思考，笔者进行了实验考察。为了准确、实时、快速、自动采集酒精灯火焰不同部位的多个温度数据，本次实验选用了先进的DIS实验系统来完成。 DIS（数字信息系统）实验即数字信息系统实验，是由“传感器+数据采集设备+实验软件包+计算机”组成的新型实验系统。DIS实验系统最根本的特点是

将实验过程或现象转化为可检测的物理信号，再利用物理信号去反映或研究实验的本质，也是科学研究中一个非常重要的“转化”思想。DI S实验系统的应用，使实验从定性研究走向定量研究成为可能。

物质的温度（如火焰温度）。其敏感元件置于传感器金属探头的顶端。其使用方法与温度计相似。使用时，被测物质应与此点充分接触。2.2研究思路

酒精灯三层火焰经常发生跳跃现象，无法用手握住高温传感器测量火焰温度，需要用铁夹夹住高温传感器；而测量火焰各部位的瞬时温度意义不大，因此本实验测量火焰各部位的平均温度，实验平行进行三次。测量从高温传感器探头顶端与灯接触的位置开始，通过调节升降台的高度，改变高温传感器探头顶端与灯芯的距离酒精灯火焰温度，从而依次测量酒精灯火焰各部位的温度。测量原理为：每次将升降台高度降低5ITI+1TI，测量火焰每个高度60s内的平均温度。 2.3 研究方案

(1)组装实验装置，用数据线连接计算机、数据采集设备、高温传感器，如图1所示。

圈1 购买及测试设备示意图

2 勘探流程 2.1 勘探仪器

（2）打开FDISI ab V6.0实验软件系统，点击“通用软件”，系统自动识别所连接的传感器并显示当前温度值。将室温值记录于表1中。点击实验软件上方的“计算表”图标，在“自动记录”栏中选择间隔为2s。

朗威DI SI ab 6.0数据采集器，高温传感器，电脑，钢尺，铁架，铁夹，升降台，酒精灯，火柴。高温传感器：量程0~1200℃，分度1℃，由温度探头和传感器电路组成。由于金属探头采用优质不锈钢制成，因此可直接使用高温传感器测量高温。

（3）通过调节升降台旋钮调整酒精灯高度，使酒精灯灯芯紧贴高温传感器探头顶端。点燃酒精灯，待火焰稳定后，点击“自动记录”栏中的“开始”采集温度数据。采集时间达到60秒后，点击