氧化钙与水反应放热性能实验仪

冯思源

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）