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取暖安全连着你和我

2018-04-12

农村青少年科学探究 2018年12期
关键词:煤炉蚊香北风

2016年12月的一天早上,我们学校的一个同学没来上早自习,班主任急忙联系,才知道这个同学中煤气了,情况还比较严重。为什么会这样呢?是没安装烟筒吗?还是烟筒堵了呢?作为老师的我,一是想去看望下学生,二是想了解下他中煤气的原因。看过之后,我发现有烟筒,并且烟筒没问题。那究竟是怎么回事呢?

【原因分析1】中毒的原因肯定和家里生煤炉有关。化学课本上讲,煤的主要成分是碳,碳燃烧的产物有CO、CO2。当氧气充足时生成CO2,当氧气不足时生成CO。晚上休息时火门关小,氧气不足生成大量CO,没能及时排出,造成煤气中毒,也就是CO中毒。

【提出问题】那有烟筒且烟筒没问题的情况下为啥不能排烟呢?

【原因分析2】二次观察现场,我发现烟筒是从后墙伸出去的,对着北方,那会不会是晚上刮北风,大风顶着,使得煤气不能顺利排出呢?我们地处华北地区南部,温带季风气候,冬季爱刮北风和西风,如果烟筒的口朝向这两个方向,遇到有风天气不但不能排烟还会使烟倒灌,引起中毒。

【调查取证】该同学中煤气的那天晚上,正好有北风,且整晚都在刮风,跟我们分析的一致。

【设计实验】点燃蚊香,用蚊香的烟模拟煤炉生成的CO,然后效仿图1中的方式将烟筒安装好,用电风扇模拟自然风,观察烟的走向。

图1

【实验探究1】操作:将烟筒直接伸出墙外,模拟遇到顶风时的自然环境,观察排烟情况。

现象:顶风时烟排不出,还会出现倒灌。

结论:这说明传统的烟筒安装方式存在很大问题,有极大的安全隐患。

【拓展迁移】安全连着你和我。我国地域辽阔,农村人口众多,冬季大多还是采用煤炉取暖,使用的排烟设施也是最直接的伸出去就完事,这种方式一旦遇上有风天气就会有危险。那该如何避免悲剧重演呢?

【设计改进】我们结合物理上的伯努利原理(流速越大的地方压强越小),以及动物的洞穴通风原理(如图2),对现有的烟筒进行了改进与重新设计。

图2

【实验探究2】用改进后的烟筒继续实验,检验其排烟效果是否和我们想象的相同。如图3所示,不管风顺着烟筒的方向,还是与烟筒方向垂直,都能使烟顺利排出,安全解决排烟问题。

图3

【交流总结】知识从实践中来,还要到实践中去,学习理化的宗旨就是要指导实践。冬季又要来了,希望悲剧不要重演,让知识去改变实际,做到安全取暖,安全过冬。

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