正交實(shí)驗(yàn)法探究粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)的最佳條件

彭柳婷 王振興 黃都

爆炸是可燃物在有限空間內(nèi)急劇燃燒，并在短時(shí)間內(nèi)聚集大量的熱使氣體的體積迅速膨脹而引起的。為了探究在人教版化學(xué)九年級(jí)上冊(cè)燃燒和滅火一節(jié)中面粉爆炸的最佳條件。本實(shí)驗(yàn)采用正交實(shí)驗(yàn)方法，通過設(shè)計(jì)因素與水平，探究粉塵爆炸的最佳條件及影響本實(shí)驗(yàn)的最主要因素。

1.指標(biāo)的確定

本實(shí)驗(yàn)為粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)，通過預(yù)做實(shí)驗(yàn)及對(duì)爆炸的描述，選取爆炸的劇烈程度（容器蓋是否被炸飛、炸飛的距離、是否有爆炸的聲音、聲音大小、火焰高度等）來評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)劣。

容器蓋炸飛的距離大于1米—100分

大于0.5米—80分

有較大的爆炸聲—60分

有輕微爆炸聲—40分

容器蓋被燒黑—20分

2.因素與水平的選取

經(jīng)過初試實(shí)驗(yàn)及燃燒和爆炸的條件，本實(shí)驗(yàn)選取容器體積、預(yù)熱時(shí)間、充入氣體頻率為影響因素，固定面粉的用量，固定蠟燭大小。

容器規(guī)格：容器大：高13cm直徑7cm

容器中：高10cm直徑5cm

容器小：高7cm直徑4cm

裝面粉的小容器高3cm，直徑1.5cm

蠟燭高度2—3cm

3.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將面粉用蒸發(fā)皿炒干，大小容器打洞；

（2）連接裝置：打氣筒—長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管—尖嘴玻璃管—大容器；

（3）將炒好的面粉放滿小容器，點(diǎn)燃蠟燭，一起放入到大容器中；

（4）預(yù)熱結(jié)束后，蓋好蓋子，立即充氣。

4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄及打分

5.正交小助手直觀分析數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

6.結(jié)果與討論

（1）根據(jù)數(shù)據(jù)，對(duì)本實(shí)驗(yàn)影響最大的因素是充入空氣的頻率，其次是預(yù)熱時(shí)間，容器的大小對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響，

（2）最佳的實(shí)驗(yàn)條件是打氣頻率3次/3秒，預(yù)熱時(shí)間5min。

有人提倡用八寶粥盒子作為本實(shí)驗(yàn)的大容器，有一定的根據(jù)，因?yàn)榕袛啾ǔ潭瓤梢愿鶕?jù)聲音的大小和容器蓋被炸飛的距離，小容器內(nèi)氣壓大，理論會(huì)使爆炸聲音大，并且蓋子飛得遠(yuǎn)。但在現(xiàn)實(shí)情況下，八寶粥的盒蓋與盒身連接較穩(wěn)定，蓋子被炸飛所需要的壓力更大，且想觀察容器內(nèi)現(xiàn)象時(shí)（火焰高度、粉塵飛起的樣子），八寶粥盒不利于觀察。