氧化钙与水反应放热性能实验仪

  CaSO4·2H2O俗稱石膏(或生石膏),2CaSO4·H2O俗称熟石膏(或烧石膏)。石膏加热至128℃时会失去大部分结晶水,变成熟石膏,温度达163℃以上时,会全部失去结晶水。

  熟石膏粉末与水混合后有可塑性,但不久后就会硬化,重新变成石膏。此过程中会释放大量热并膨胀,因此可用于铸造模型和雕塑。

  了解了石膏的特性,有没有摩拳擦掌,想要展示一下自己的想象力与动手能力?跟着我一起做一个石膏装饰品吧。

  一、设计图纸

  氧化钙与水的反应是一个强放热反应,为便于实验测定,我决定先制作隔热装置,为反应创造良好的隔热环境。图1为设计的最终实验装置图。

  二、制作装置

  1.隔热层

  隔热层由外壳、反应桶以及两桶间隔热材料组成。

  (1)外壳

  先将剪好的铁皮折成桶状,用铁丝把铁皮拴牢。焊接外壳底部时,我在顶部放几块杠铃片,使熔化后的焊丝更易附着于接缝处。

  (2)反应桶

  先计算所需材料的尺寸,再用大钢尺在不锈钢带上划好尺寸,并用美工刀勾勒出轮廓,再沿轮廓外沿平齐地剪下。

  由于不锈钢带比铁皮光滑,制作桶底时在上面画圆比较困难,所以我用钉子敲出一个凹陷处,这才将圆心固定。焊丝为“药芯焊丝”,熔化后带有强烈的刺鼻性气味,出于安全考虑,焊接时我戴上了口罩。

  焊接完反应桶后,必须对焊接处的气密性进行检查。我通过黑夜透光实验,很快就修补了所有漏缝,顺利通过气密性检测。

  (3)连接外壳与反应桶

  用裁剪好的隔热材料将反应桶裹紧,小心翼翼地旋进外壳,并用已裁剪的不锈钢圆环将外壳和反应桶密封。

  由于存在裁剪误差,双层圆环在内、外焊接时会出现许多凹凸处,导致接口不齐,产生较大的缝隙。又由于焊液都聚集在边沿,只有冷却后迅速加一点焊丝,缝隙两侧才能连通;如果加热时间太长,新加的焊丝又会立即分散。

  2.食物桶

  食物桶侧面为40.84cm×10cm的矩形,制作外壳和食物桶时桶底比侧壁大,故取42cm×10cm的尺寸划线。食物桶相对较小,不锈钢带不易弯曲,用铁丝固定时,我用燕尾夹将其上下两头夹平、夹稳,这样就能先将接缝焊好。

  由于裁剪时材料两端不够整齐,接口处有缝隙,熔化后的焊丝难免从缝隙中滴落至食物桶内壁,可将其收集起来二次利用。为使食物桶能平稳地置于隔热层上加热,我剪下一个外径16cm、内径13cm的圆环,将圆环与食物桶顶焊接。很快,食物桶就基本成型了。

  根据设计图,需在食物桶侧壁靠近挡板处裹一层隔热材料,并用铝箔胶带将接口处包裹。对食物桶侧壁进行隔热处理后,尝试将其安装至隔热层之上。侧壁隔热材料能在适当的挤压下与隔热层内壁紧密接触,使反应桶成为一个相对密闭的空间。

  3.顶盖

  (1)盖面

  顶盖底面直径为16cm。测量家中锅盖面的倾角之后,我将盖面与水平面的夹角定为20°,盖面为一个扁平圆锥体的侧面。通过计算可知,所需盖面材料为一个半径约为8.5cm、圆心角约为338°的扇形。

  用精密圆规刻划好盖面材料后,将其裁剪下来并弯曲焊接。盖面成型之后对其内部进行加固。为保护使用者不被划伤,用铝箔胶带对盖面边缘进行处理。

  (2)固定圆饼

  为使盖子固定,盖底加焊一个突出的圆饼,使其刚好能卡在食品盛放口。为增大反应的热效率,需在顶盖内部放置隔热材料,即在圆饼与盖面之间填充硅酸铝针刺毯。

  (3)頂盖提手

  在焊接提手侧面时,要求一次性焊好。在顶盖上用电钻打一个温度计孔,在外壳上装上紧固带,将硅橡胶密封圈套在食物桶外沿,最后用铝箔胶带把尖锐的地方包起来(铝箔也能反射一部分热辐射)。

  三、实验测定

  经过多次实验, 我绘制出了食物区的水温与时间的关系曲线,如图5所示。(指导老师:卢履智)

……
关注读览天下微信, 100万篇深度好文, 等你来看……
阅读完整内容请先登录:
帐户:
密码: