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本生灯

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德国化学家R.W.本生的助手为装备海德堡大学化学实验室而发明的用煤气为燃料的加热器具。在本生灯发明前,所用煤气灯的火焰很明亮,但温度不高,是因煤气燃烧不完全造成的。本生将其改进为先让煤气和空气在灯内充分混合,从而使煤气燃烧完全,得到无光高温火焰。火焰分三层:内层为水蒸气、一氧化碳、氢、二氧化碳和氮、氧的混合物,温度约300℃,称为焰心。中层内煤气开始燃烧,但燃烧不完全,火焰呈淡蓝色,温度约500℃,称还原焰。外层煤气燃烧完全,火焰呈淡紫色,温度可达800~900℃,称为氧化焰,此处的温度高,故加热时利用氧化焰。因其燃烧效率高,产生污染小而多用于实验室中。

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中文名 本生灯 外文名 Bunsen burner 用    于海德堡大学化学实验室 发明者 R.W.本生的助手 词    性 名词 燃    料 煤气


1使用步骤

1.把实验室的窗户打开,保持空气流通,避免强光照射。

2.把本生灯胶喉与煤气管接上,并放在防火板上。

3。先把灯脚的空气调节器关闭,并点燃火柴在出气口上。

4。启动煤气掣,把灯点燃,这时火焰为橙色。

5.打开空气调节器让新鲜空气进入,火焰转为蓝色及温度变高。

6.在使用完毕后,先把气孔关上,再关掉煤气掣。

7.把本生灯从煤气管拔出。

2发明者

19世纪的著名德国化学家Robert Wilhelm 生于1811年3月31日,德国哥廷根, 家里兄弟四个,本生排行第四。他的父亲老本生(Christian Bunsen)是当时德国格丁根大学的物理学教授和图书馆馆长,所以说本生是出自书香门第之家的。在本生中学毕业后,到哥廷根大学读化学,19岁便获得了博士学位。从1830年到1833年,他周游了西欧诸多国家,并且结识了很多后来很有名的科学家,像李比希,龙格(Friedrich Ferdinand Runge,成功分离出咖因的德国化学家)本生先后在格丁根大学、卡塞尔、马尔堡大学任教工作过,这期间,他进行了有机砷化合物、气体分析、电池电极等多个方面的研究,其中,有机砷化合物是本生投入精力最多的一个方面,可不幸的是,砷是极其有毒的。还记得《水浒传》里武大郎被砒毒死的惨状吗?那砒就是砷的氧化物(三化二砷As2O3)。所以这种研究充满了各种各样的危险,尤其对工作者的身体伤害严重。在一次试验中,出了大状况:因为一个试验瓶的突然爆裂,破碎的瓶渣四处飞溅,一块玻璃屑飞入了本生的一个眼珠,导致这位伟大的科学家后来只能用一只眼睛看世界。

1852年,德国海德尔堡大学向本生发出了一封聘请信,打算聘请本生为化学教授。本生接信前往,但当他视察了学校的实验室之后,发现很多方面已经远赶不上化学的发展了,所以本生向学校提出:他要根据自己的设计建造化学实验室,否则就离开。学校同意了,经过近三年的改造,本生建成了新的化学实验室,可是,新问题接踵而来:现有仪器和实验要求的不同步,尤其在加热方面。当时,主要的加热用具是酒精灯,可惜温度不高(普通酒精灯外焰最多400℃),达不到一些高温实验的要求。那个时候,德国一些城市开始普及煤气路灯,本生从这一点得到启发,设计了利用煤气加热的装置,可惜新装置黑烟大,效率低,这让本生的灯具改良陷入了僵局。 就在这个时候,本生的一个学生从英国带回了Michael Faraday(迈克尔·法拉第,就是物理里面那个法拉第常数的F)发明的新灯具,这种灯具呈圆锥形,能上下移动,顶部有个金属网。但本生试了后发现,这种灯依旧火焰小,温度低,不稳定,火焰大小难以调节。

经过思考,本生发现了这一系列问题的症结所在,这种灯同酒精灯一样都是靠外部供给空气燃烧,但由于煤气与空气接触时间短,混和不充分,燃烧也就不完全,温度也就上不去,黑烟也就滚滚来了。所以,要想火焰着得好,着得旺,就一定要在点燃之前气体充分混合。

这种想法得到了当时大学里另一位同仁Peter Desdega(彼得·迪斯德加)的认同,动手能力强的Desdega将本生的想法变成了现实,经过一次次试用和改进,1855年,Bunsen burner(本生灯)诞生了。

下面这张图片就是当年本生灯的原型了,它可以安全地燃烧气体料,例如煤气或者石油气火焰不会倒流进气体供应管内,其中空气:煤气=3:1时火焰佳,火焰温度高可达1500℃,旋转灯管或者下部的螺丝可以调节进气量以控制火焰大小,这种状况的具体控制就要依照火焰颜色和高度来判断了。

3发展

现如今的很多煤气用具其实都体现着Bunsen burner(本生灯)的燃烧原理,家用的煤气灶便是最鲜明的例子,梅克尔灯和菲希尔灯也是依本生灯改良而来的加热器。虽然说本生并不是Bunsen burner的第一任主人,可当改良效率最大化,这也就是我们所需要的创新。

4其它相关

本生灯是实验室常用的中高温加热工具。因其操作温度较酒精灯高,故灯具的材质必须使用较耐热的金属。又由于它的燃料在室温时是气态,使用时应特别注意管线的安全。本生灯在使用时要特别注意使用安全。使用前必先检查所有开关是否在关闭的状态。确定所有的开关都在关闭的状态时,才能打开瓦斯的总开关。

市场上已经出现以丁烷气体为燃料的电子打火式本生灯,手持或座式,操作愈加简便,也脱离了煤气源的限制。加之丁烷的优异燃烧性质,温度可以达到1100~1200度,在纯氧条件下可能到达1300度左右,用途也由实验室渗透至更广的方面。

参考资料

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