Лабораторные нагревательные приборы. Лабораторные нагревательные приборы Цель работы
 Скачать 182.82 Kb.
|
|
Лабораторные нагревательные приборы Цель работы: познакомиться с основными видами лабораторных нагревательных приборов. В лаборатории применяют различные нагревательные приборы: спиртовые и газовые горелки, электрические плитки, бани, муфельные печи и т. п. Спиртовые горелки обычно бывают стеклянные с притертым колпачком (рис. 1). В них наливают денатурированный спирт и снабжают фитилем из некрученых ниток. Спиртовые горелки дают не очень горячее пламя. После окончания работы горелку з  акрывают колпачком, чтобы спирт не испарялся.Газовые горелки. Наиболее часто применяют газовые горелки Бунзена и Теклю. Для того чтобы ознакомиться с устройством горелки Бунзена (рис. 2, а), нужно отвинтить трубку 1, тогда обнаружится отверстие 2, через которое вытекает газ. Воздух в горелку поступает через отверстия в трубке и обойме 3. Поворачивая обойму, можно отверстие для воздуха либо закрыть, либо открыть в большей или меньшей степени, регулируя тем самым доступ воздуха. Горелка Теклю с регулировочным диском (рис. 2, б) — более совершенный прибор, так как в ней можно точнее регулировать не только доступ воздуха, но и приток газа. Приток газа регулируют при помощи винта 3. Воздух в верхнюю трубку 1 поступает через щель между конусообразно расширенным основанием трубки и диском 2, насаженным на винтовую нарезку. Поворачивая диск, можно изменять ширину щели и тем регулировать приток воздуха в горелку. Наибольшее количество теплоты выделяется при полном сгорании газа, когда образуется несветящееся пламя. При недостатке воздуха светильный газ сгорает не полностью, при этом выделяется углерод, раскаленные частички которого и обусловливают свечение пламени. При прекращении доступа воздуха в горелку пламя становится коптящим. В несветящемся пламени (рис. 3) можно различить три зоны конуса: внутреннюю а, где происходит смешивание воздуха с газом и где нет горения; среднюю б, где сгорание газа происходит не полностью (вследствие наличия продуктов распада составных частей природного газа эта часть пламени имеет восстановительный х  арактер); внешнююв, где происходит полное сгорание газа (эта часть пламени обладает окислительными свойствами вследствие некоторого избытка кислорода воздуха). Приблизительные температуры в различных местах газового пламени указаны на рис. 3.Зажигать газовую горелку нужно только через 1 - 2 с после пуска газа и при небольшом доступе воздуха. Затем следует отрегулировать доступ воздуха так, чтобы пламя стало несветящимся. Если пускать газ в горелку при полном доступе воздуха и зажженную спичку поднести к горелке одновременно с пуском газа, то иногда наблюдается так называемый проскок пламени: газ воспламеняется непосредственно у отверстия 2 (рис. 3, а), тогда как нормально он должен гореть при выходе из верхнего конца трубки 1, а не внутри ее. Проскок пламени может получиться и в процессе работы. Обычно при проскоке слышится характерный хлопок, пламя делается узким, трубка горелки сильно нагревается и появляется неприятный запах продуктов неполного сгорания светильного газа. «Проскочившее» пламя нужно тотчас же погасить, повернув газовый кран, и вновь зажечь при закрытом поддувале через 1-2 с после пуска газа. Если проскок обнаружен не сразу и трубка горелки успела сильно нагреться, надо подождать, пока она охладится, и лишь затем вновь зажечь газ. Для получения широкого и плоского пламени на газовую горелку надевают специальную насадку «ласточкин хвост». В лабораторной практике иногда требуется более высокая температура, чем та, которую дают спиртовые или газовые горелки. В этом случае пользуются паяльными горелками. Паяльная горелка отличается от обычной газовой тем, что в нижней ее части имеются две трубки с кранами, по одной из которых подводится воздух, по другой подводится газ. При зажигании горелки открывают газовый кран трубки и поджигают газ, затем постепенно подают воздух. Путем регулировки поступления газа и воздуха получают пламя требуемой величины и температуры. Необходимо помнить, что природный газ ядовит — нельзя допускать утечки газа! Газовые краны должны быть плотно закрыты, когда не пользуются горелкой. Некоторые компоненты природного газа имеют запах, поэтому утечку газа можно обнаружить и принять соответствующие меры. Бани. Для продолжительного нагревания в пределах температур 100-300 °С применяют бани: водяную, песчаную и др. Водяная баня представляет собой металлический сосуд, который закрывают несколькими концентрическими плоскими кольцами различного диаметра, налагающимися одно на другое (рис. 4). При пользовании баней ее заполняют водой на 2/3 объема, ставят на треножник и нагревают воду до кипения. При этом надо следить, чтобы вода полностью не выкипала. Для получения более высоких температур в сосуд заливают вместо воды масло или концентрированный раствор какой-нибудь соли (хлорида натрия, хлорида кальция и др.). Песчаная баня, также часто применяющаяся в лаборатории для медленного и постепенного нагревания, представляет собой металлическую чашу или сковородку, заполненную сухим чистым песком, прокаленным для удаления из него органических примесей. Нагревание песчаной бани проводят так же, как и водяной, пламенем газовой горелки. Используются также водяные и песчаные бани с электрообогревом (рис. 4, б).  Печи. Для получения температуры 600-1000°С применяется электрическая печь — муфельная (рис. 5). Муфельная печь состоит из четырехугольного каркаса, открытого с одной стороны, изготовленного из огнеупорной глины или другого огнеупорного материала. Каркас снаружи обмотан проволокой с высоким сопротивлением для нагревания и изолирован асбестом. Каркас заключен в металлическую оболочку с дверкой также из огнеупорного материала. С помощью особого регулировочного устройства печь может нагреваться в определенных интервалах температур. Подключают муфельную печь в осветительную сеть. Перед этим следует проверить, соответствует ли напряжение сети напряжению, указанному на подводящих клеммах печи. Электрические плитки. В лабораториях, в которых нет газа, или в тех случаях, когда требуется нагревание, а пользоваться горелками нельзя (например, при перегонке воспламеняющихся легколетучих жидкостей) применяют электрические плиты. Электроплитки бывают различного размера, с открытой или закрытой спиралью (рис. 6). Плитки с закрытой спиралью удобны и безопасны при работе с легковоспламеняющимися и летучими веществами. Они имеют поверх спирали пластинку — металлическую, асбестовую или талько-шамотную. Последние две устойчивее к действию химических реагентов.  Плитки с открытой спиралью применяют в тех случаях, когда нет опасности попадания на спираль нагреваемого вещества. Они удобны тем, что при перегорании спирали ее легко можно заменить. Для нагревания круглодонной стеклянной посуды применяют колбонагреватели (рис. 7). Они выше обычных плиток и имеют конусообразное углубление. Нагревательная спираль у колбонагревателей расположена по конусу керамики и почти полностью углублена в нее. Для регулирования температуры в электронагревательных приборах их можно включать через реостат. Контрольные вопросы и задания: предложенный набор лабораторных нагревательных приборов зарисовать и определить назначение в лабораторной практике. Контрольные вопросы: Перечислите основные требования к технике безопасности при работе с нагревательными приборами. На какие группы можно разделить нагревательные приборы, используемые в лаборатории? Опишите устройство газовых горелок Бунзена и Теклю. С чем их сходство и различие? Какие зоны различают в несветящемся пламени? Укажите, какие процессы протекают в этих зонах? Сформулируйте правила включения газовых горелок. Что такое проскок пламени? Какова его причина? Что необходимо предпринять в этом случае? В химической лаборатории часто требуется использовать продолжительное нагревание. Какие приборы используются при этом? Укажите основное назначение сушильного шкафа и муфельной печи. Какая операция называется прокаливанием? С какой целью ее проводят в химической лаборатории? Почему операции высушивания и прокаливания веществ проводят при определенной температуре и отклонения от заданных значений температуры не допускаются? |