生態學實驗教材
氧氣炸彈熱卡計的實習
:每次使用前,請都必要「再次」閱讀此「安全」注意事項。
「安全」注意事項:
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不可放入「過量」的「樣品」,或是有可能爆炸的「樣品」。「樣品」的量,燃燒產生的熱量,最多不可超過8,000卡。一般而言,「樣品」的重量最好不要超過1.0克,最多絕對不要超過1.5克。
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「炸彈罐」內,不可注入「過量」的氧氣。「炸彈罐」內的氧氣量,應不可超過40
atm (590 psig)。若不小心注入「過量」的氧氣,請必要先行「洩氣」,打開罐蓋,「樣品」重新再稱重,重新裝載,重新蓋罐,重新注入「氧氣」。
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「炸彈罐」必要完全沉入水中,才可以引爆。
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當「炸彈罐」沉於水中時,若有「氣泡」產生,則不可以引爆。必要再次檢查「炸彈罐」是否有「漏氣」。
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引爆與燃燒時,請盡可能的遠離「炸彈罐」。燃燒後,至少30秒內不可去接觸「炸彈罐」。於「炸彈罐」內的氣壓尚未完全釋放前,亦不可打開其「罐蓋」。
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「樣品」若是液体,特別是具揮發性的液体,必要特別小心,必要使用「gelatin
capsules」,以避免其揮發。
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若發現此裝置的任何零件有瑕疵、變形或問題時,則必要先行更換,才可使用。請記得此是具有「炸彈」威力的裝置。
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本1108型「炸彈罐」,並不適合於測定「人為污染」的「樣品」,特別是不可以有「含氯」的「樣品」。因其可能會腐蝕此「炸彈罐」的金屬。
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實驗室內,絕不可以有「煙火」。因為有可能會引燃「氧氣」,引發爆炸。若真的須要抽煙,請到實驗室外。
簡要操作手冊
一、準備「樣品」。
1. 「樣品」的重量約在0.8克至1.2克間。固態的「樣品」不必烘乾,但最好能要壓碎
(使用2811 Pellet Press)。
2. 「樣品」必要精確的稱重
(0.0001克)。「樣品」置於43AS
容器(43AS
Combustion Capsules)內,並放到「炸彈罐」內的「鐵架」上。
二、裝上「燃線」。
3. 剪取「燃線」(45C10
Fuse Wire) 10 cm。
4. 將「燃線」,穿過兩個電極的小孔,並夾緊。
5. 「燃線」只要輕輕接觸「樣品」的表面,不必埋入「樣品」中。如此,燃燒較能完全。
三、裝入「炸彈罐」內。
6. 於「炸彈罐」內,加入1.0ml
的distilled
water。
7. 將連有「鐵架」與「樣品」、「電極」與「燃線」等的「罐蓋」裝置,小心的放在「罐杯」上。但於這項動作之前,請先檢查此裝置的「蓋口」邊的「橡皮圈」是否「良好」。若有「問題」,請先更換新的「橡皮圈」。
8. 將罐蓋的外圈蓋套上,旋轉鎖緊。用手力盡可能的「鎖緊」。一直旋轉到底。但是,請不要使用其它工具。
四、「炸彈罐」充入「氧氣」。
9. 氧氣是易燃氣,壓縮的氣体有可能爆炸,請注意,務必無任何可能的「煙火」或「火花」。
10. 以「把手」轉開「氧氣筒」上的「總開關」。「氧氣筒」上的「小氣壓表」氣壓將會上升,代表此「氧氣筒」內氧氣的氣壓量。然後,將「氧氣筒」的「充氣接頭」套上「炸彈罐」的「充氣口」,慢慢打開
(逆時鐘)「氧氣筒」的「轉鈕」,讓「大氣壓表」的氣壓指數,慢慢上升至30
atm。倒轉「轉紐」關閉。打開「氧氣筒」的「釋氣閥」使「大氣壓表」的氣壓指數下降至「零」。然後,再取出「充氣接頭」。最後,再用「把手」關閉「氧氣筒」的「總開關」。
11. 「炸彈罐」的氧氣量,絕對不能「過量」。「炸彈罐」內的氣壓,約在30
atm。
12. 若不小心注入「過量」的氧氣,請必要先行「洩氣」,打開罐蓋,「樣品」重新再稱重,重新裝載,重新鎖罐,重新注入「氧氣」。
五、「鋼筒」裝水。
13. 乾的「鋼筒」稱重(精確至0.5克)。
14. 加入約2000克的「蒸餾水」。
15. 水溫最好能略低於室溫,約低1.5
C。
六、裝上「鋼筒」與「炸彈罐」。
16. 提起「鋼筒」的把手,放入「熱卡計」的「大圓筒」中。注意「鋼筒」的底面有三個「凹槽」,一邊兩個,一邊一個,這必要與「大圓筒」底面的三個「突出柱」吻合。
17. 使用「專用夾子」夾住「炸彈罐」,輕輕的放入「鋼筒」內。「炸彈罐」的底面,要剛好置於「鋼筒」底面中央的圓形突起處。請小心的放入,避免「炸彈罐」內的「樣品」移動位置。取下「專用夾子」。
18. 請注意水面是否有完全淹過「炸彈罐」,同時檢查是否有「氣泡」產生。若一切「合規定」,再將「大圓筒」內的兩條電極,插入「炸彈罐」上的「電極柱」內。請注意手指不要帶走「鋼筒」內的「水」。
19. 蓋上「大圓筒」的「圓蓋」(插有「溫度計」與「螺旋槳」)。將「圓蓋」上的「轉盤」的「橡皮圈」套上,並將此橡皮圈套連到「大圓筒」旁的「小圓罐」上的「小轉柱」上。套連好後,即可開動「馬達」,使之轉動。
七、開始「計時」與紀錄「溫度」變化。
20. 請參考「圖1」,使用「計時器」,開始計時,並每隔一分鐘,精確的紀錄「水溫」一次。每次觀查「溫度計」之前,請用「筆」輕動一下「溫度計」。
21.連續紀錄五分鐘
八、「引爆」
22. 於第五分鐘結束時,按下「引爆」按鈕,其旁「紅燈」會亮,代表「通電」。請一直按住,直到「紅燈」熄滅。一般大約於0.5秒內,完成;可持續按著,但不要超過5秒。「引爆」時,請要盡可能的遠離「熱卡計」。並於「引爆」後,保持「遠離」狀態,至少30秒。
23. 溫度會於「引爆」20秒內快速上升。
九、「計時」與紀錄「溫度」變化。
24. 「引爆」後,請於45秒,60秒,75秒,90秒,105秒,都紀錄一次「溫度」。目的要找出上升60%的點(請參考圖1與熱含量的計算公式)。
25. 之後,每隔1分鐘,紀錄「溫度」一次,一直到「溫度」於五分鐘內的紀錄,保持「一樣」。
十、後續步驟:
26. 停止馬達轉動,解開「橡皮圈」。將「圓蓋」舉起,置於專用的「鐵架」上。
27. 抽開兩條電極線,將「炸彈罐」拿出,並用乾淨的毛巾擦乾。
28. 請必要記得,將「炸彈罐」內的「氣壓」,先由「排氣孔」釋出。並且要慢慢釋放(至少要一分鐘)。然後再打開「炸彈罐」。將「炸彈灌」的「罐蓋」置於其專用的「鐵架」上。
29. 檢查「炸彈罐」內「樣品」是否有「燃燒」不完全的殘留。若有,則此次的結果將是「無效」,必要重做。
30. 用「蒸餾水」沖洗「炸彈罐」內,「沖洗的水」流入「燒杯」內,保留。
31. 清除尚未燃燒完全的「引燃線」,並紀錄「引燃線」有多少已完全燃燒。
32. 分析「炸彈罐」的「沖洗的水」(參考No.207M)。
33. 按照相關「公式」,計算此「樣品」的熱含量。
規格:1341型的Oxygen
Bomb Calorimeter (氧氣炸彈熱卡計)
1108型的Oxygen combustion
Bomb (氧氣燃燒炸彈罐)
