Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

бунзеновская горелка
Горелка Бунзена.jpg
Горелка Бунзена с игольчатым клапаном . Заусенец для газовой трубки находится слева, а игольчатый клапан для регулировки расхода газа - на противоположной стороне. Воздухозаборник на этой конкретной модели регулируется путем вращения ствола, таким образом открывая или закрывая вертикальные перегородки в основании.
ИспользуетНагревание
Стерилизация
Сжигание
Похожие материалыГорячая пластина
колбонагревателем
Meker-Fisher горелки
Teclu горелки

Горелка Бунзена , названная в честь Роберта Бунзена , является своим родом газовой горелки , используемой в качестве лабораторного оборудования ; он производит единое открытое газовое пламя и используется для нагрева, стерилизации и сжигания. [1] [2] [3] [4] [5]

Газ может быть природным газом (который в основном представляет собой метан ) или сжиженным нефтяным газом , таким как пропан , бутан или смесью.

История

В 1852 году Гейдельбергский университет нанял Бунзена и пообещал ему новое лабораторное здание. В городе Гейдельберг начали устанавливать уличное освещение с использованием угольного газа , и университет проложил газовые линии к новой лаборатории.

Проектировщики здания планировали использовать газ не только для освещения, но и в горелках для лабораторных работ. Для любой горелочной лампы желательно было максимально увеличить температуру и свести к минимуму светимость. Однако существующие лабораторные горелочные лампы оставляли желать лучшего не только по теплоте пламени, но также по экономичности и простоте.

В конце 1854 года, когда здание еще строилось, Бунзен предложил механику университета Питеру Десаге определенные принципы проектирования и попросил его сконструировать прототип. Подобные принципы использовались в более ранней конструкции горелки Майклом Фарадеем., а также в устройстве, запатентованном в 1856 г. инженером-газовиком Р. В. Эльснером. В конструкции Бунзена / Десаги удалось создать горячее, не содержащее сажи, несветящееся пламя путем контролируемого смешивания газа с воздухом перед горением. Десага создал регулируемые прорези для воздуха внизу цилиндрической горелки, при этом пламя воспламенялось вверху. К тому времени, когда в начале 1855 года здание открылось, Десага изготовил 50 горелок для учеников Бунзена. Два года спустя Бунзен опубликовал описание, и многие из его коллег вскоре приняли этот дизайн. Горелки Бунзена сейчас используются в лабораториях по всему миру. [6]

Операция

Пламя горелки Бунзена зависит от потока воздуха в отверстиях горловины (со стороны горелки, а не игольчатого клапана для потока газа): 1. отверстие для воздуха закрыто (предохранительное пламя используется для зажигания или по умолчанию), 2. отверстие для воздуха приоткрыто, 3. отверстие для воздуха полуоткрыто, 4. отверстие для воздуха полностью открыто (ревущее синее пламя).

Используемое сегодня устройство безопасно сжигает непрерывный поток горючего газа, такого как природный газ (который в основном является метаном ), или сжиженный нефтяной газ, такой как пропан , бутан , или их смесь.

Заусенец шланга соединяется с газовым соплом на лабораторном столе с помощью резиновой трубки. Большинство лабораторных столов оснащено несколькими газовыми соплами, подключенными к центральному источнику газа, а также соплами для вакуума, азота и пара. Затем газ проходит через основание через небольшое отверстие в нижней части ствола и направляется вверх. На боковой стороне дна трубки есть открытые щели для впуска воздуха в поток с использованием эффекта Вентури , и газ горит в верхней части трубки после воспламенения пламенем или искрой. Наиболее распространенные методы зажигания горелки - использование спички или зажигалки .

Количество воздуха, смешанного с газовым потоком, влияет на полноту реакции сгорания . Меньшее количество воздуха приводит к неполной и, следовательно, более холодной реакции, в то время как поток газа, хорошо смешанный с воздухом, обеспечивает кислород в стехиометрическом количестве и, следовательно, более полную и более горячую реакцию. Воздушным потоком можно управлять, открывая или закрывая щелевые отверстия в основании ствола, аналогично функции дроссельной заслонки в карбюраторе .

Горелка Бунзена, расположенная под штативом

Если воротник в нижней части трубки отрегулирован так, чтобы больше воздуха могло смешиваться с газом перед сгоранием, пламя будет гореть сильнее, в результате чего станет синим. Если отверстия закрыты, газ будет смешиваться с окружающим воздухом только в точке горения, то есть только после того, как он выйдет из трубки наверху. Это уменьшенное перемешивание приводит к неполной реакции с образованием более холодного, но более яркого желтого цвета, который часто называют «безопасным пламенем» или « светящимся пламенем ». Желтое пламя светится из-за мелких частиц сажи в пламени, которые нагреваются до накала.. Желтое пламя считается «грязным», потому что оно оставляет слой углерода на нагреваемом предмете. Когда горелка настроена на создание горячего голубого пламени, оно может быть почти невидимым на некоторых фонах. Самая горячая часть пламени - это верхушка внутреннего пламени, а самая холодная - все внутреннее пламя. Увеличение количества потока топливного газа через трубку за счет открытия игольчатого клапана приведет к увеличению размера пламени. Однако, если также не будет отрегулирован воздушный поток, температура пламени снизится, потому что увеличенное количество газа теперь смешивается с тем же количеством воздуха, что приводит к нехватке кислорода в пламени.

Обычно горелка размещается под лабораторным штативом , который поддерживает стакан или другой контейнер. Горелку часто кладут на подходящий термостойкий коврик для защиты поверхности лабораторного стола.

Горелка Бунзена также используется в микробиологических лабораториях для стерилизации оборудования [7] и для создания восходящего потока, который отталкивает переносимые по воздуху загрязнители из рабочей зоны. [8]

Варианты

Существуют и другие горелки, основанные на том же принципе. Наиболее важными альтернативами горелке Бунзена являются:

  • Горелка Teclu - нижняя часть ее трубки коническая, с круглой гайкой под ее основанием. Зазор, определяемый расстоянием между гайкой и концом трубки, регулирует приток воздуха аналогично открытым прорезям горелки Бунзена. Горелка Teclu обеспечивает лучшее смешивание воздуха и топлива и может достигать более высоких температур пламени, чем горелка Бунзена. [9] [10]
  • Горелка Meker - нижняя часть ее трубки имеет больше отверстий с большим общим поперечным сечением, впускает больше воздуха и способствует лучшему смешиванию воздуха и газа. Трубка шире, а ее верх покрыт проволочной сеткой. Решетка разделяет пламя на множество меньших по размеру пламени с общей внешней оболочкой, а также предотвращает возврат пламени в нижнюю часть трубы, что является риском при высоких соотношениях воздух-топливо и ограничивает максимальную скорость всасывания воздуха в обычная горелка Бунзена. При правильном использовании достижимы температуры пламени до 1100–1200 ° C (2000–2200 ° F). Пламя также горит бесшумно, в отличие от горелок Bunsen или Teclu. [11]
  • Горелка Tirrill - Основание горелки имеет игольчатый клапан, который позволяет регулировать подачу газа непосредственно из горелки, а не из источника газа. Максимальная температура пламени может достигать 1560 ° C. [12]

Смотрите также

  • Горелка для спирта
  • Нагревательный кожух
  • Горелка Мекера-Фишера

Рекомендации

  1. ^ Локеманн, Г. (1956). «Столетие горелки Бунзена». J. Chem. Educ. 33 (1): 20–21. Bibcode : 1956JChEd..33 ... 20L . DOI : 10.1021 / ed033p20 .
  2. ^ Rocke, AJ (2002). "Бунзеновская горелка". Оксфордский компаньон по истории современной науки . п. 114.
  3. ^ Дженсен, Уильям Б. (2005). «Происхождение горелки Бунзена» (PDF) . J. Chem. Educ. 82 (4): 518. Bibcode : 2005JChEd..82..518J . DOI : 10.1021 / ed082p518 . Архивировано из оригинального (PDF) 9 ноября 2006 года.
  4. ^ Гриффит, JJ (1838). Химические реакции - Краткое изложение экспериментальной химии (8-е изд.). Глазго: Р. Гриффин и Ко.
  5. ^ Кон, Мориц (1950). «Заметки по истории лабораторных горелок». J. Chem. Educ . 27 (9): 514. Bibcode : 1950JChEd..27..514K . DOI : 10.1021 / ed027p514 .
  6. ^ Ihde, Аарон Джон (1984). Развитие современной химии . Courier Dover Publications. С. 233–236. ISBN 978-0-486-64235-2.
  7. ^ «Распространение жидких культур бактерий на чашках с агаровой средой» (PDF) . chemistry.ucla.edu . Проверено 4 ноября 2018 года .
  8. ^ Сандерс, Эрин Р. (2012). «Асептические лабораторные методы: перенос объема с помощью серологических пипеток и микропипеток» . Журнал визуализированных экспериментов (63): 2754. DOI : 10,3791 / 2754 . PMC 3941987 . PMID 22688118 .  
  9. ^ Teclu Николае (1892). "Ein neuer Laboratoriums-Brenner" . J. Prakt. Chem. 45 (1): 281–286. DOI : 10.1002 / prac.18920450127 .
  10. ^ Партха, Мандаль Pratim & Мандал, Б. (2002-01-01). Учебник гомеопатической аптеки . Калькутта, Индия: Новое центральное книжное агентство. п. 46. ISBN 978-81-7381-009-1.
  11. ^ Хейл, Чарльз В. (1915). Отечественная наука, Том 2 . Лондон: Издательство Кембриджского университета. п. 38.
  12. ^ Флинн научный. http://www.flinnsci.com/store/Scripts/prodView.asp?idproduct=14010

внешняя ссылка

  • СМИ, связанные с горелкой Бунзена на Викискладе?
  • Селла, Андреа (2007). «Горелка Бунзена» . Классический комплект, Мир химии . Королевское химическое общество .
  • Поляков, Мартын (2011). «Роберт Бунзен и его горелка» . Периодическая таблица видео . Ноттингемский университет .