燃燒 | 科學Online

3D 有趣實驗:點燃方糖

2016/09/14

3D 有趣實驗:點燃方糖
國立臺北教育大學自然科教育系周金城副教授

前言

用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時，會發現方糖會出現變黑和熔化的現象，但不易燃燒起來。若將方糖沾上鹽巴或紙片灰燼後，用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時，會發現方糖比較容易被點燃起來。方糖放在鐵湯匙上直接在火源上加熱時，當方糖全部熔化成液體時，再持續加熱，最後仍可以觀察的方糖被點燃的情形。顯示方糖本身可燃，加入食鹽或紙張灰燼可以幫助更容易燃燒。

方糖是白糖粉末壓成正方體的形狀，是一種蔗糖 (C₁₂H₂₂O₁₁)，這糖加熱燃燒的反應式如下:

C₁₂H₂₂O₁₁ + 熱 → 12 CO₂ + 11 H₂O

實驗影片

3D 有趣實驗:燃燒的方糖，上傳 Youtube 網站，

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3D 有趣實驗:棉花加壓點火燃燒

2016/09/10

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3D 有趣實驗:棉花加壓點火燃燒
國立臺北教育大學自然科教育系周金城副教授

前言

棉花加壓點火燃燒是利用加壓筒對空氣瞬間加壓，讓加壓桶內的空氣溫度上升，此時加壓筒內的氧氣濃度也跟著提高。當加壓筒內的溫度上升，再加上氧氣濃度提高，兩個因素幫助棉花在加壓筒內氧化燃燒。

實驗影片

3D 有趣實驗:棉花加壓點火燃燒，上傳 Youtube 網站，

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3D 有趣實驗:微奈米鐵粉燃燒

2016/09/04

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3D 有趣實驗:微奈米鐵粉燃燒
國立臺北教育大學自然科教育系周金城副教授

前言

草酸亞鐵Fe(C₂O₄)在試管中加熱後，因草酸根受熱分解，使得草酸亞鐵有機會少部分變成鐵粉，此時迅速蓋上塞子隔絕空氣。在加熱的過程中，如果在試管管口點火，可以觀察到管口有火焰可以燃燒，因此推斷有CO 氣體生成(如式1)。CO因為有還原性，所以再將部分FeO 還原成Fe，此時鐵粉顆粒非常細(如式2)。因迅速蓋上蓋子，所以細微的鐵粉沒有機會和空氣中的氧氣反應成氧化鐵或氧化亞鐵。

待冷卻後，在空氣中打開試管塞，將鐵粉倒落下，就可以看到烙下的鐵粉與空中的氧氣作用，形成產生火光。原因是形成少部分微奈米鐵粉的顆粒非常細，所以在空中倒下鐵粉的過程中，微奈米級鐵粉與空氣中的氧氣劇烈反應，溫度快速上升而燃燒產生火光。

實驗影片

3D 有趣實驗:微奈米鐵粉燃燒，開啟YouTube影片後，若設備允許，可以開啟最高解析度。右下角可以選擇2D或開啟3D。若開啟3D，選項有並排或紅藍等3D效果選項，請依您的設備選取適當格式。

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3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔II〕

2013/10/08

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3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔II〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：化學咻聲瓶〔I〕」

原理和概念

本實驗使用的藥用酒精，含95%乙醇（ethanol），乙醇為低沸點的醇類。當少量的乙醇置入有一小孔洞的塑膠瓶中時，氣態乙醇與空氣形成氣體混合物，在瓶口的混合物剛好提供了燃燒的必要條件之二條件－可燃物和助燃物；用點火槍點燃時，提供燃燒的第三個必要條件－達到燃燒的溫度。
乙醇易與氧氣發生反應，點火後發生燃燒產生氧化還原反應，過程中伴隨著火焰的產生及能量的釋放。乙醇在空氣中燃燒的反應及其燃燒熱，如下反應式所示：
```
C₂H₅OH(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l)  ΔH_c = -1409.26 kJ/mol
```
乙醇剛開始燃燒時，在瓶蓋孔洞附近的氧氣的相對濃度較高，因此氣態酒精的燃燒速率率極快。然而，燃燒到瓶蓋孔洞下方時，由於空氣只能從小孔洞進入，無法瞬間大量進入，此時氧氣的相對濃度較低，因此氣態乙醇並非一次全部燃燒，導致的燃燒速率變慢，而造成由上往下漸層的燃燒效果。
由於氣態乙醇比酒精燈的液態乙醇的粒子表面積較大且活化能較低，因此氣態乙醇的燃燒速率比液態乙醇快。再者，由於酒精塊的酒精分子被醋酸鈣緊緊抓住（亦即酒精與醋酸鈣之間有強的氫鍵和離子－偶極吸引力），因此酒精燈的液態乙醇的燃燒速率比酒精塊的膠態酒精為快。
由於氣態乙醇的燃燒反應非常快速且發生在具有小孔洞的瓶內，乙醇燃燒產生的高熱使二氧化碳氣體和水蒸氣快速膨脹，並衝出瓶蓋的孔洞，發出類似”咻”的尖銳聲響。
不同的醇類會有不同的燃燒效果，像是焰色或是聲音的不同。若是使用甲醇則反應會較快，焰色則為藍色；若是使用正丙醇或異丙醇，則聲音會有些微不同，反應會較慢更易觀察，並產生藍色或黃色的火焰。

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3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔I〕

2013/10/08

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3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

乙醇（俗稱酒精）可當作燃料和消毒劑，它很容易與氧氣發生劇烈的燃燒反應。若在一個塑膠瓶裡且只有一個小孔洞，填滿酒精於瓶中，搖晃使之產生氣體並點燃，酒精氣體會瞬間燃燒並發出絢麗的火焰以及發出“咻”的有趣聲響，具戲劇性現象且效果驚人，能加深學生的印象及提高學習的興趣。

實驗影片

請按此連結，戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）紅藍，YouTube。

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化學示範實驗：保特瓶大炮（The Ethanol Cannon Made by a Large Plastic Bottle）

2011/01/19

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化學示範實驗：保特瓶大炮（The Ethanol Cannon Made by a Large Plastic Bottle）
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

你（妳）曾經看過養樂多瓶火炮或保特瓶大炮？這些化學示範不但具有娛樂性、刺激性而且富含教育性。在課堂上，同學們為此示範興奮不已，在園遊會上，此活動也有不錯的商機。此次的化學示範的裝置是利用我們生活周遭的一些器材，透過簡易的組裝而完成的。保特瓶大炮的是利用特大號的保特瓶形成一個密閉系統，點燃氣態酒精，立即產生很大的爆炸聲，同時保特瓶飛出去，達到驚奇的震撼力。

示範實驗影片

請按此連結：保特瓶大炮（The Ethanol Cannon Made by a Large Plastic Bottle），YouTube。