"氣爆的探究" 修訂間的差異

於 2020年7月27日 (一) 06:00 的修訂

原始設計者：彰師大

在養樂多空罐中置入部份可燃性氣體(例如酒精、乙醚、汽油、氫氣) ，罐中仍保留部分氧氣與可燃性氣體混合。取8號橡皮塞鑽孔後裝在電子點火槍(或瓦斯點火槍)的槍管前頭 (恰可塞緊養樂多罐口形成密閉空間) (如圖一)，然後藉著點火槍的火花引爆這些氣體，來探究氣爆的相關特性。

實驗材料：

電子點火槍
8號橡皮塞
橡皮塞鑽孔器
雙氧水3%
二氧化錳
養樂多空罐
20ml 針筒
瓦斯點火槍
棉花棒
噴霧瓶
鎂帶
捲尺
燒杯
打火機
水盆
捲尺
酒精
乙醚
汽油
醋
細橡膠管

現象說明

酒精是易燃的液體，揮發性也佳。液體酒精容易點燃，但燃燒只限於接觸空氣的表面。然而，揮發成氣體的酒精，若與空氣混合，微量的火花就足於引發劇烈爆炸。汽油、乙醚、丙酮也都有類似性質，只是存在某些差異性。酒精可和水均勻混合，故燃燒中的酒精可用水潑滅，但是汽油則不行。氫氣更是極度易燃，使用氫氣更要小心，時時刻刻都要遠離火花或明火。

探究問題

2.1 思考酒精為何能燃燒？從酒精分子式推論它的燃燒產物可能是甚麼？
2.2 衛生紙燃燒，衛生紙沾95%酒精燃燒，衛生紙沾50%酒精燃燒，解釋三種現象為何不同？
2.3 酒精、汽油、乙醚在養樂多罐中所引起的爆炸有何不同？
2.4 在養樂多罐中添加酒精，你能想出幾種不同的添加方法？這些方法有何優劣？
2.5 哪些變因可能會影響酒精槍射擊的距離？
2.6 乙醚爆炸較不容易成功，能否設計出簡易的方法，解決此一問題？
2.7 氫氣槍灌注進去的氫氧比率，對射擊距離有何影響？原因為何？

實作項目

3.1 水盆中裝入約深1公分的自來水，易開罐裝滿水倒立在水盆中，易開罐上端凹槽注入半滿酒精，以瓦斯點火槍點燃。討論燃燒產物為何。

3.1.1 記錄觀測結果
3.1.2 由酒精分子式，推論燃燒產物。

3.2 摺衛生紙一張成長條形，以長鐵夾夾住此衛生紙一端，置於水盆上方，小心以瓦斯點火槍點燃，觀察燃燒現象。在燒杯中裝少量酒精。摺衛生紙一張成長條形，以長鐵夾夾住此衛生紙一端，沾滿95%酒精，置於水盆上方，小心以瓦斯點火槍點燃，觀察燃燒現象。改沾50%酒精重燒一次，觀察燃燒現象。

3.2.1 記錄觀測結果。
3.2.2 分析討論實驗結果，解釋其原因。

3.3 取8號橡皮塞鑽孔後裝在電子點火槍(或瓦斯點火槍)的槍管前頭 (恰可塞緊養樂多罐口形成密閉空間) (如圖一)，在養樂多空罐中置入部份可燃性液體或氣體(液體再揮發成氣體)，這些可燃性氣體(例如酒精、乙醚、汽油、氫氣等)，罐中仍保留部分氧氣與可燃性氣體混合，然後藉著點火槍的火花引爆這些氣體。附註:將鎂帶2公分，置入20ml針筒中，再吸取全滿的醋，排水法收集氫氣。

3.3.1 尋找影響酒精槍爆炸威力(射擊距離)的變因。
3.3.2 尋找養樂多空罐添加酒精的方法。
3.3.3 觀測酒精、乙醚、汽油、氫氣在養樂多空罐中爆炸的差異性(聲音大小、射擊距離等)。

3.4 乙醚在上述爆炸實驗中常會失敗，嘗試找出其原因。

3.4.1 收集乙醚的相關資訊並討論思考，提出假設。
3.4.2 自行設計變化操作模式，進行乙醚爆炸實驗，從觀察中思考問題，反覆探究。
3.4.3 找出乙醚爆炸實驗穩定的操作條件。

3.5嘗試氫氣和氧氣不同比例的混合，找出最大爆炸威力。

3.5.1 測量針筒容積(ml) ，測量養樂多空罐容積(ml) ，算出下表各種比例下的氫氧體積。先以空氣對養樂多空罐練習裝填。(利用細橡皮導管導引氣體)
3.5.2 以相同規格針筒分別製造氫氣與氧氣，氫氣製造如3.3所述，但醋只吸取至所需體積，氧氣製造則在針筒中置入少量二氧化錳(約黃豆大小)，再吸取3%雙氧水至所需體積。
3.5.3 以排水法將所需要的氫或氧打入養樂多罐中混合，進行爆炸實驗。測量距離。

氫 : 氧體積比	第一次射擊距離 (公分)	第二次射擊距離 (公分)	第三次射擊距離 (公分)	第四次射擊距離 (公分)	第五次射擊距離 (公分)
1 : 3
1 : 2
1 : 1
2 : 1
3 : 1

分析與結論

4.1 能應用以前所具備的能力，對觀察到的現象做出合理的推論，分析出相關性，結論出可能的定性關係。
4.2 能進一步從觀察記錄中，產生問題，並設計實驗，以驗證新發現的問題。
4.3 能從所記錄資料，進行定量實驗的設計，從表中的定量數據，歸納出實驗結果。

教學目標與評量

5.1 能實際操作、記錄數據。
5.2 能分析數據表所呈現的結果。
5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
5.4 利用同性質的實驗，歸納出有意義的結論，將所得結論應用在實驗操作中。此外也讓學生能應用自己已具備的科學知識，解釋實驗觀測現象。

參考資料

[1] http://www.mathesongas.com/pdfs/products/Lower-(LEL)-&-Upper-(UEL)-Explosive-Limits-.pdf

[2] 日本札幌建築物「整棟被被炸毀」，止汗劑、髮膠、殺蟲劑都可能造成「噴霧爆炸」. 關鍵評論網. 2018-12-18 [2019-08-24] （中文）.

[3] 江志雄. 打火機曬到漏氣駕駛點菸炸穿車頂. 自由時報. 2017-06-25 [2019-08-24] （中文（繁體）‎）.

[4] sciexplore2016.colife.org.tw/Upload/Explosion氫氣爆炸極限2016 全國科學探究競賽這樣教我就懂

[5] 魏國金. 美26年來最慘礦災美礦場氣爆25死. 自由時報. 2010-04-07 [2019-08-24] （中文）.

[6] Mexico pipeline blast kills 66 and injures dozens more. BBC News. 19 January 2019 [19 January 2019].

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 #二氧化錳
 #養樂多空罐
-#20ml針筒
+#20ml 針筒
 #瓦斯點火槍
 #棉花棒
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 == 探究問題 ==
-*2.1思考酒精為何能燃燒？從酒精分子式推論它的燃燒產物可能是甚麼？
+*2.1 思考酒精為何能燃燒？從酒精分子式推論它的燃燒產物可能是甚麼？
-*2.2衛生紙燃燒，衛生紙沾95%酒精燃燒，衛生紙沾50%酒精燃燒，解釋三種現象為何不同？
+*2.2 衛生紙燃燒，衛生紙沾95%酒精燃燒，衛生紙沾50%酒精燃燒，解釋三種現象為何不同？
-*2.3酒精、汽油、乙醚在養樂多罐中所引起的爆炸有何不同？
+*2.3 酒精、汽油、乙醚在養樂多罐中所引起的爆炸有何不同？
-*2.4在養樂多罐中添加酒精，你能想出幾種不同的添加方法？這些方法有何優劣？
+*2.4 在養樂多罐中添加酒精，你能想出幾種不同的添加方法？這些方法有何優劣？
-*2.5哪些變因可能會影響酒精槍射擊的距離？
+*2.5 哪些變因可能會影響酒精槍射擊的距離？
-*2.6乙醚爆炸較不容易成功，能否設計出簡易的方法，解決此一問題？
+*2.6 乙醚爆炸較不容易成功，能否設計出簡易的方法，解決此一問題？
-*2.7氫氣槍灌注進去的氫氧比率，對射擊距離有何影響？原因為何？
+*2.7 氫氣槍灌注進去的氫氧比率，對射擊距離有何影響？原因為何？
 == 實作項目 ==
-*3.1水盆中裝入約深1公分的自來水，易開罐裝滿水倒立在水盆中，易開罐上端凹槽注入半滿酒精，以瓦斯點火槍點燃。討論燃燒產物為何。
+*3.1 水盆中裝入約深1公分的自來水，易開罐裝滿水倒立在水盆中，易開罐上端凹槽注入半滿酒精，以瓦斯點火槍點燃。討論燃燒產物為何。
-:*3.1.1記錄觀測結果
+:*3.1.1 記錄觀測結果
-:*3.1.2由酒精分子式，推論燃燒產物。
+:*3.1.2 由酒精分子式，推論燃燒產物。
-*3.2摺衛生紙一張成長條形，以長鐵夾夾住此衛生紙一端，置於水盆上方，小心以瓦斯點火槍點燃，觀察燃燒現象。在燒杯中裝少量酒精。摺衛生紙一張成長條形，以長鐵夾夾住此衛生紙一端，沾滿95%酒精，置於水盆上方，小心以瓦斯點火槍點燃，觀察燃燒現象。改沾50%酒精重燒一次，觀察燃燒現象。
+*3.2 摺衛生紙一張成長條形，以長鐵夾夾住此衛生紙一端，置於水盆上方，小心以瓦斯點火槍點燃，觀察燃燒現象。在燒杯中裝少量酒精。摺衛生紙一張成長條形，以長鐵夾夾住此衛生紙一端，沾滿95%酒精，置於水盆上方，小心以瓦斯點火槍點燃，觀察燃燒現象。改沾50%酒精重燒一次，觀察燃燒現象。
-:*3.2.1記錄觀測結果。
+:*3.2.1 記錄觀測結果。
-:*3.2.2分析討論實驗結果，解釋其原因。
+:*3.2.2 分析討論實驗結果，解釋其原因。
-*3.3取8號橡皮塞鑽孔後裝在電子點火槍(或瓦斯點火槍)的槍管前頭 (恰可塞緊養樂多罐口形成密閉空間) (如圖一)，在養樂多空罐中置入部份可燃性液體或氣體(液體再揮發成氣體)，這些可燃性氣體(例如酒精、乙醚、汽油、氫氣等)，罐中仍保留部分氧氣與可燃性氣體混合，然後藉著點火槍的火花引爆這些氣體。 附註:將鎂帶2公分，置入20ml針筒中，再吸取全滿的醋，排水法收集氫氣。
+*3.3 取8號橡皮塞鑽孔後裝在電子點火槍(或瓦斯點火槍)的槍管前頭 (恰可塞緊養樂多罐口形成密閉空間) (如圖一)，在養樂多空罐中置入部份可燃性液體或氣體(液體再揮發成氣體)，這些可燃性氣體(例如酒精、乙醚、汽油、氫氣等)，罐中仍保留部分氧氣與可燃性氣體混合，然後藉著點火槍的火花引爆這些氣體。 附註:將鎂帶2公分，置入20ml針筒中，再吸取全滿的醋，排水法收集氫氣。
-:*3.3.1尋找影響酒精槍爆炸威力(射擊距離)的變因。
+:*3.3.1 尋找影響酒精槍爆炸威力(射擊距離)的變因。
-:*3.3.2尋找養樂多空罐添加酒精的方法。
+:*3.3.2 尋找養樂多空罐添加酒精的方法。
-:*3.3.3觀測酒精、乙醚、汽油、氫氣在養樂多空罐中爆炸的差異性(聲音大小、射擊距離等)。
+:*3.3.3 觀測酒精、乙醚、汽油、氫氣在養樂多空罐中爆炸的差異性(聲音大小、射擊距離等)。
-*3.4乙醚在上述爆炸實驗中常會失敗，嘗試找出其原因。
+*3.4 乙醚在上述爆炸實驗中常會失敗，嘗試找出其原因。
-:*3.4.1收集乙醚的相關資訊並討論思考，提出假設。
+:*3.4.1 收集乙醚的相關資訊並討論思考，提出假設。
-:*3.4.2自行設計變化操作模式，進行乙醚爆炸實驗，從觀察中思考問題，反覆探究。
+:*3.4.2 自行設計變化操作模式，進行乙醚爆炸實驗，從觀察中思考問題，反覆探究。
-:*3.4.3找出乙醚爆炸實驗穩定的操作條件。
+:*3.4.3 找出乙醚爆炸實驗穩定的操作條件。
 *3.5嘗試氫氣和氧氣不同比例的混合，找出最大爆炸威力。
-:*3.5.1測量針筒容積(ml) ，測量養樂多空罐容積(ml) ，算出下表各種比例下的氫氧體積。先以空氣對養樂多空罐練習裝填。(利用細橡皮導管導引氣體)
+:*3.5.1 測量針筒容積(ml) ，測量養樂多空罐容積(ml) ，算出下表各種比例下的氫氧體積。先以空氣對養樂多空罐練習裝填。(利用細橡皮導管導引氣體)
-:*3.5.2以相同規格針筒分別製造氫氣與氧氣，氫氣製造如3.3所述，但醋只吸取至所需體積，氧氣製造則在針筒中置入少量二氧化錳(約黃豆大小)，再吸取3%雙氧水至所需體積。
+:*3.5.2 以相同規格針筒分別製造氫氣與氧氣，氫氣製造如3.3所述，但醋只吸取至所需體積，氧氣製造則在針筒中置入少量二氧化錳(約黃豆大小)，再吸取3%雙氧水至所需體積。
-:*3.5.3以排水法將所需要的氫或氧打入養樂多罐中混合，進行爆炸實驗。測量距離。
+:*3.5.3 以排水法將所需要的氫或氧打入養樂多罐中混合，進行爆炸實驗。測量距離。
 <table style="text-align:center;width:500px;" border="1" align="center">
 <tr><td>氫 : 氧<br>體積比</td><td>第一次<br>射擊距離<br>(公分)</td><td>第二次<br>射擊距離<br>(公分)</td><td>第三次<br>射擊距離<br>(公分)</td><td>第四次<br>射擊距離<br>(公分)</td><td>第五次<br>射擊距離<br>(公分)</td></tr>
@@ 行 96： / 行 96： @@
 *5.1 能實際操作、記錄數據。
 *5.2 能分析數據表所呈現的結果 。
-*5.3讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
+*5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
-*5.4利用同性質的實驗，歸納出有意義的結論，將所得結論應用在實驗操作中。此外也讓學生能應用自己已具備的科學知識，解釋實驗觀測現象。
+*5.4 利用同性質的實驗，歸納出有意義的結論，將所得結論應用在實驗操作中。此外也讓學生能應用自己已具備的科學知識，解釋實驗觀測現象。

氫 : 氧體積比	第一次射擊距離 (公分)	第二次射擊距離 (公分)	第三次射擊距離 (公分)	第四次射擊距離 (公分)	第五次射擊距離 (公分)
1 : 3
1 : 2
1 : 1
2 : 1
3 : 1