微型电解与微型水火箭.ppt

微型電解與微型水火箭,摘要,利用塑膠滴管改良成微型水火箭頭配合改良型的電子瓦斯點火槍作為發射架再利用微型電解裝置，來製造氫氣與氧氣體積比為二比一之氫氧混合氣體，並用排水集氣法將氫氧混合氣體等可燃性氣體收集於微型水火箭頭內，作為微型水火箭的進劑，再與由瓦斯電子火點火槍改良而成之發射架組合後，使微型火箭頭吸入約mL的水，手握發射架並扣下扳機之同時，由於可燃性氣體引燃爆炸產生威力將水排出,進而產生反作用力而將微型火箭頭噴出，於發射之同時有水及火球噴出，可謂之為名符其實的微型水火箭。,前言,水火箭是目前相當盛行且最被社會大眾所熱愛的一項戶外科學活動，而這些水火箭大多是以保特瓶為材料組合成水火箭頭，亦即所謂的保特水火箭，是力利用牛頓第三定律作用力與反作用力的原理，以壓縮的空氣壓力及水作為動力所設計的一項戶外科學遊戲，其兼具了環保、科技及趣味性，但是在此裝置中只能看到水被噴出，發射時並沒有辦法同時看到火被噴出來，因此本實驗中將介紹使用前塑膠滴管及改良的電子點火熗作材料，配合微型電解裝置由先前設計完成的微型氣氫氧混合爆嗚器改良而成，經電解產生之氫氧混合長體做為微型水火箭的推進劑，將45mL少量的氫氧混合氣體裝入微型水火箭頭中，然後再經由兼做發射架的改良型電子點火槍引燃之後，會於瞬間爆炸產生推力將留在微型水火箭頭中少量(約1mL左右)的水排出作為動力，利用動量守恆的原理使微型水火箭飛得更快，製作一套安全而且同時既能噴出水又能噴出火的微型水火箭，使水、火箭更具科學性及趣味性,其施放程序與原理如表一所列。,表一 微型水火箭之施放程序與原理,材料與藥品,瓦斯電子點火槍x1 塑膠滴管(3mL)x3 透明底片空盒子x1 塑膠培養皿x1 塑膠注射筒x1 注射針頭x2(針頭已磨平) 三通塑膠活栓x1 硬塑膠管x1 導線x2 9v乾電池x1 熱熔膠槍x1 小塑膠杯x1 氫氧化鈉溶液(20%)x20mL,設計與製作,一、微型水火箭之設計與製作 二、微型電解裝置之設計與製作 三、微型水火箭之操作方法,一、微型水火箭之設計與製作,用熱融膠在微型水火箭頭的下方對稱處黏上四小片作為水火箭頭的尾翼。 取一支市售附有安全開關的瓦斯電子點火槍，將零件加以分解後，隨即將其中之瓦斯全部放掉，然後將其兩條導線延長至原來的出火口外約45cm長。 將延長出來之導線的末端之塑膠皮撥開約0.5cm長，並將其末端加以磨尖，使兩條導線末端間的距離約為1mm，使其更易於尖端放電，然後再套上一小段(34cm)的透明塑膠軟管，並使其微微彎曲，然後在其前後用熱熔膠固定之，以作為微型水火箭的發射架。 將微型水火箭的發射架與微型水火箭頭組合起來便完成一支微型水火箭,二、微型電解裝置之設計與製作,將一支10mL塑膠注射筒的活塞拔出後，在其兩旁中間位置各插一支接有導線的注射針頭，然後用熱熔膠加以固定(做為電極之用)。 用熱熔膠將此支塑膠注射筒之筒口固定在一塑膠培養皿的中央處，並使其接觸部分完全密閉。 在注射筒的注射針接頭處接一個塑膠雙通活栓(由塑膠三通活栓改裝而成)。 將一個透明的底片空盒子的底部中央處，插入一隻注射針頭，並用熱熔膠將其固定之，然後將其接在塑膠雙通活栓的上面。 依此組合便可完成一套微型電解裝置，以製備氫氧混合氣體並收集於微型水火箭頭中。,三、微型水火箭之操作方法,將微型電解裝置上方的塑膠雙通活栓取下來。 利用一支接有注射針頭的塑膠注射筒，抽取10mL20%的氫氧化鈉溶液，然後將其打入微型電解裝置的注射筒中，直至氫氧化鈉溶液的液面超過注射針(電極)的上方。 再將塑膠雙通活栓接在微型電解裝置的上方，並將插有注射針頭的透明底片空盒子接在塑膠雙通活栓的上面。 將9v乾電池之正負極上的鱷魚夾去夾住接在電極上的導線，並開始電解。 經電解約分鐘之後，所產生之氫氧混合體先將注射筒中之空氣趕出之後，再將裝滿水的微型水火箭頭倒插在透明底片空盒子中，並使注射針插入微型水火箭頭內。 電解產生之氫氧混合氣體進入微型水火箭頭內並將其中之水排出，至微型水火箭頭收集滿氫氧混合氣體為止備用。,微型電解與水火箭的特點,一、微型電解的特點： 1.取材容易，製作簡單，價廉實用。 2.塑膠注射筒當電解槽，注射針當電極，操作方便安全。 3.以氫氧化鈉為電解液，永遠可重複使用。 4.可用太陽能代替乾電池，可節約能源，減少污染。 5.電解可產生氫氧混合氣體，體積比為二比一。 6.水火箭頭可直接放在微型電解裝置上以排水集氣法收集氫氧混合氣體。 二、微型水火箭的特點： 1.取材容易，製作簡單。 2.操作安全，極富趣味。 3.價廉物美，經濟實用。 4.水火同出，極富震撼。 5.體積很小，攜帶方便。 6.室內戶外，皆可操作。,心得,本實驗中之微型電解裝置與微型水火箭等皆是以簡單易取得的材料改良組合而成，成本很低，每套各大約在新台幣五十元以下，製作方式簡單又安全，而且在操作過程中，以簡易的微型電解裝置來製造氫氧混合氣體(氫氣與氧氣之體積比為2：1)，還可清楚觀察氫氧混合氣體劇烈燃燒的現象，其教學意義與趣味性均勝於傳統式的水火箭，且改良後裝置之體積很小，所需使用的水(1mL)及氫氧混合氣體量(5mL)很少。 本作品是以塑膠滴管為材料，改裝後再加上四片尾翼而成微型水火箭頭，並以收集在塑膠滴管做成的微型水火箭頭中之可燃性氣體做為推進劑，配合改良型的電子點火槍(每支價格為新台幣二十元)作為發射架及產生火花，將微型水火箭頭中之可燃性氣體引燃爆炸，此時所產生的推力足以將塑膠滴管頭末端之水利用牛