趣味探究热能问题

1、趣味探究热能问题一、“核能”利用出现危机2022年3月11日，日本9级强震造成了严重的核泄漏事故，流向大 海的污水中放射性碘一131、铯一134是正常值的近14万倍！这起事故反 映了：我们利用“核能”缓解能源短缺危机、享受核能给生活带来便利的 同时，正在“品尝”这把“双刃剑”带来的“苦果”！因此，我们要强化 对核污染的治理。二、能源利用的三次大转变第一次是以煤炭为燃料的蒸汽机出现，它使矿物能源转换为机械动力。 瓦特发明蒸汽机，造就了 “蒸汽时代”。第二次是电能的出现，各种能源 方便地转换成电能，而电能又可方便地转换为热、光和动力。第三次是进 入21世纪后，能源的开发和利用转向太阳能、水能、风能

2、、地热能、生 物质能及潮汐能等可再生能源和核能。三、“化学发热剂”的趣味探究煮饭、洗澡、取暖、行车均离不开化学反应提供的热能。随着生活水 平的提高，越来越多的地方需要特殊的热能，如医疗上的热敷。若这些热 源全部来自于电能，有一定的局限性和危险性。处于高原或在人迹罕至的 地方，如何取得理想的热源呢？有一些特殊的化学发热剂，具有不受地区 条件限制、效率高、体形小、方便携带、价廉易得、可循环利用、对环境 破坏与污染程度轻微等优点。（一）“化学发热剂”的反应原理生石灰与水反应的放热反应原理：CaO+H2O=Ca (OH) 2,块状生石 灰与水发生剧烈反应放出大量热，温度最高可达120C，持续3分钟。

3、IkgCaO与水混合产生的热量可煮开两个暖水瓶的水。“热冰”反应原理：CH3COONa3H2O(s)CH3COO- (aq) +Na+ (aq) +3H2O (aq)；醋酸钠溶液结晶时就像水结冰一样，但会放出大量的热，用手摸时会有热的感觉，故称“热冰”。升温快热量较低，50C左 右，持续时间较短，加热后会重新变成溶液，可重复利用。铁粉氧化发热反应原理：铁粉与水、氧气等物质发生缓慢氧化放 出热量。可持续发热1224小时，温度多少保持在50C60C，可通过控 制药品与空气的接触多少来控制温度。(二)“化学发热剂”的实验探究实验一取100gCaO与水混合，把盛有100mL水的铁饭盒迅速放在混合 物上

4、，将温度计插入水中，不到一分钟，插入水中的温度计上升到62C。 100gCaO与水混合后体积很快膨胀，发出“咝咝”声，产生大量水蒸气， 温度可升至95C，符合人体需要的饮食温度。原理分析：CaO放热速度快，可迅速加热食物和水，且不会产生有害 物质，使用安全，适合加热熟食。但加热300mL食物需250g300g生石灰， 且生石灰生热时体积膨胀，故用的饭盒的体积必然较大，携带不方便。实验二(1)取一只250mL的锥形瓶，盛50mL蒸馏水，加入醋酸钠， 直到无法溶解为止；(2)在锥形瓶内再多加一倍量醋酸钠，放在酒精灯 上加热使其完全溶解；(3)将溶解完的醋酸钠溶液用少许蒸馏水清洗锥 形瓶内壁，再放到

5、室温下慢慢冷却，形成过饱和溶液；(4 )在过饱和醋 酸钠溶液中，加入一些醋酸钠晶体，会使溶液迅速结晶，放出大量的热。结晶放热时，温度达52C，持续35分钟，加热醋酸钠晶体后，又变回成 溶液。原理分析：过饱和溶液中含有醋酸根离子、钠离子和水分子，当加入 醋酸钠晶体时，便给予溶液一种趋力，使其结晶。当溶液中的粒子结晶时， 会放出热，这就是为什么锥形瓶摸起来会热的原因。实验三发热剂粉末呈黑黄色，成分是还原铁粉、硅藻土、多孔质焦炭 （煤）粉和食盐水等。接着看看热敷袋的构造和材料。热敷袋的包装分内、 外两层，内层为透气层，并用针扎出了许多气孔，外层为密封包装层。使 用前，内层不与空气接触。打开包装后，内

6、层中的药品与空气接触，用手 振荡热敷袋，开始发热。发热可持续12小时，温度保持在50C以上，可 通过控制药品与空气的接触多少控制温度。原理分析：热敷袋利用铁粉氧化发热原理，通过控制药品与空气的接 触多少来控制温度，在热敷袋外贴上控温贴就是减少铁粉与氧气的接触。 只要外层的不透气性袋不打开，氧化发热剂不会氧化，便可长期贮存。四、“化学发热剂”的医疗上的应用：治疗跌打损伤、关节肿痛时，常常需要热敷，但 用普通暖水袋体积太大，使用很不方便，且温度难以控制。若用电热设备 与人体长期接触，既不安全又不方便。军事上的应用：现在伞兵的生活也因为化学发热材料有所提高。 以前伞兵主食只有压缩饼干一个品种，没有加热装置，到寒冷地区后，由 于没有燃料，只能干嚼饼干，吃冰冷午餐肉罐头。一种袋装加热装置，只 需往加热袋中注入少量水，袋中内置特殊材料便瞬间发热。生活中的应用：(1)商店的“暖手蛋”是用醋酸钠溶液结晶时发 热制成的。把袋内的金属片弯曲，溶液马上结晶并放出热量，温度达50C 左右，放在衣服口袋里，可以暖手1小时左右，在冬天里带几个“暖手蛋” 外出，可以防双手冻伤。“防寒鞋”。在鞋的前鞋膛内设有生热腔，在生热腔内装有生 热袋，在鞋后跟部有进气孔。随着脚起脚落，空气进入鞋腔内使生热袋发 热。食品加热。带自热自冷装置的新型金属易拉罐，启动后