相比現(xiàn)在的“00 后”“10 后”,我出生在一個物質相對匱乏的年代。不過,這絲毫不影響我們這代人享受童年的快樂:下河摸魚,滾鐵環(huán),爬竹竿,丟沙包,稻田里掘泥鰍,烤紅薯……
筆芯吹火苗的玩法估計很多朋友小時候都試過。本期實驗,我重溫了童年的快樂,又玩了一次吹火苗的“把戲”。不過,我的道具升級了:我用一支特大號注射器對準蠟燭火苗吹氣,吹出的蠟燭火苗威力竟超出了我的想象。小小的燭火,威力從何而來?里面又蘊含哪些科學道理?
通過上面的實驗,我們可以發(fā)現(xiàn):用注射器針頭朝蠟燭火苗吹氣,竟可以遠距離地點燃紙板。
這是什么原理?
可燃物、助燃物、溫度是構成燃燒的必要條件。注射器推出的高速氣流增加了氧氣(助燃物)的供給量,讓火苗燃燒更加充分。線性氣流使火苗的能量集中且呈噴射狀擊向紙板,增加了單位時間內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量,熱交換更加劇烈,溫度得以迅速提升,從而遠距離地點燃紙板。
蠟燭燃燒時,外焰溫度最高,一般在500℃左右,內(nèi)焰溫度一般300 ℃ —350 ℃, 焰心溫度最低, 一般250 ℃ —300℃,當然,不同的蠟燭,溫度會有差異。無論是酒精燈,還是燭火,其外焰的溫度都比內(nèi)焰高,所以加熱物體要使用外焰。農(nóng)村的土灶,灶膛空而高,為的就是讓柴火的外焰更好地加熱鍋底。
造成火焰內(nèi)外溫差的根本原因在于空氣的含氧量。內(nèi)焰和焰心缺乏氧氣,所以燃燒不充分,溫度較低;外部的火焰氧氣充足,燃燒更完全,所以外焰溫度比內(nèi)焰更高。
由于噴射火焰流速快、溫度高,在單位時間內(nèi)能帶來更多熱量,因此在相同加熱面積的情況下,噴射火焰會更快地將物體加熱。高壓火槍、酒精噴燈、防風打火機就是利用這個原理制成的。
今天的實驗的要領在于細管的選擇,如果去掉針頭,直接用注射器吹氣,效果將大打折扣。筆者小時候玩的筆芯吹火苗游戲,也需要將金屬筆尖的細滾珠去掉,才能將火苗吹出威力來。
本期的實驗涉及高溫及明火,為確保實驗安全,兒童請在家長或老師的陪同和指導下開展實驗。