19世纪英伦矿工的救世主:戴维灯的发明与应用

作者: Lixy&yangfz

来源: 中科院物理所

发布日期: 2018-05-26 10:36:18

本文介绍了19世纪英国科学家戴维发明的戴维灯,这种油灯使用金属网代替玻璃作为灯罩,能够有效防止矿井中的瓦斯爆炸。文章通过实验展示了戴维灯的工作原理,并强调了其在矿工安全中的重要性。

让我们穿越回19世纪的英伦,去做矿工的救世主!19世纪的欧洲,工业革命促进采矿业高速发展,人们对煤矿的需要一度很大。当时的英国并没有电灯,但漆黑的矿井下必须要有照明才能工作,因此矿工们只好拿着油灯下矿。不过,这是相当危险的,煤矿中总是富含天然气(瓦斯),一旦天然气的浓度过高,遇到油灯的明火后,就会发生瓦斯爆炸事故。可以说,矿工的工作命悬一线。

但此时,英国的天才科学家戴维并没有为此难题所困,而是设计出一种别具一格的油灯,用金属网代替玻璃成为灯罩。戴维灯(右)和普通的油灯(左)一样,也是烧煤油点火照明,但不同的地方在于,这款油灯不会引起瓦斯爆炸。实验过程:实验器材包括蜡烛,打火器,金属网,所标杯。首先,我们要把蜡烛放平稳,一定要固定好,防止实验过程中燃烧的蜡烛倒下,造成危险。

下面我们点燃蜡烛,之所以没有和上一步合成一步,是因为那个打火器,在陪伴我们多期正经玩之后,没有气了。下面我们把金属网拿在手里,尽量放平稳,然后往火焰上凑近,观察碰到火焰后的现象。你的手不能接触金属网碰到火焰的区域。当金属网靠近蜡烛芯的瞬间,可以看到火焰几乎消耗殆尽,同时金属网上冒着一阵阵黑烟。把金属网拿回来,可以看到金属网的表面已经被烧黑了,但是用纸巾还阔以擦掉黑色的印记。

原理解说:本期的实验展示和戴维灯的原理息息相关。金属网距离蜡烛越近,火焰就变得越小,贴在蜡烛芯上的时候,火焰甚至几乎消失。这是因为金属网的金属材质将火焰附近的热量传递走了,于是,火焰周围的温度不断降低。在化学中,发生燃烧需要三个因素分别是(划重点!)要有可燃物(如蜡烛的蜡),要有助燃物(如氧气),以及要达到一定温度(燃烧的燃点)。

金属网之所以能使火焰减小,就是利用了第三个条件,降低温度,令燃烧无法继续发生,同时,也阻止了火焰穿过金属网。戴维灯中的火焰被金属网与外界其他隔开,即使向其喷射天然气,也只会在内部点燃,而火焰不会穿透到外面。上述抖音视频中的实验现象证明了这点。戴维灯的发明,和滑铁卢战役并称为1815年英国的两大胜利。直至现在,戴维灯依然还在使用,足以证明它的创新与精妙。

当然,如果你想学小岳岳一样去矿井下面看看,还是最好带上现代的矿灯,遇到瓦斯浓度过高一定及时撤离。

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