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?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。而对于定量的研究,在传统的中学化学实验条件下难于开展。以下是定量研究的一些情况:
1、焰心、内焰部分的温度很稳定,外焰的温度不稳定,分析原因是因为酒精是极易挥发的燃料,燃烧时在酒精灯灯芯上方形成酒精蒸气,最外层的酒精蒸气与外界大气接触,燃烧时与空气的能量交换剧烈,因此外焰温度极不稳定;中 层和内层蒸气得到外层蒸气的保护,受外界空气的影响较小,因此内焰和焰心波动较小,温度比较稳定。
2、最高温度并不是出现在外焰,而是出现在内焰。外焰的酒精蒸气受外界空气影响较大,而且和外界空气的能量交换剧烈,火焰的温度受到很大的影响;焰心部位因空气较稀薄,酒精蒸气燃烧不充分,因此焰心的温度不高。内焰酒精蒸气稳定,与空气接触适中,燃烧较充分,发出的光最明亮,因此最高温度在内焰出现。
3、结论:
(1)酒精灯3层火焰温度的大小顺序为:焰心<外焰<内焰,焰心和内焰温度较稳定,外焰温度不稳定,剧烈波动;
(2)焰心的平均温度为432.3℃,内焰的平均温度为665.5℃,外焰的平均温度为519.9℃;
(3)最高温度出现在内焰,酒精灯可以获得的最高温度为695.2(平均值)。