木块在小尺寸轰燃实验中的点燃及预测模型
专题21子弹打木块模型和板块模型(精讲)
专题21子弹打木块模型和板块模型1．子弹打木块模型分类模型特点示例子弹嵌入木块中(1)子弹水平打进木块的过程中，系统的动量守恒．(2)系统的机械能有损失．两者速度相等，机械能损失最多(完全非弹性碰撞) 动量守恒：m v0＝(m＋M)v能量守恒：Q＝F f·s＝12m v02－12(M＋m)v2子弹穿透木块(1)子弹水平打进木块的过程中，系统的动量守恒．(2)系统的机械能有损失．动量守恒：m v0＝m v1＋M v2能量守恒：Q＝F f·d＝12m v02－(12M v22＋12m v12)2．子板块模型分类模型特点示例滑块未滑离木板木板M放在光滑的水平地面上，滑块m以速度v0滑上木板，两者间的摩擦力大小为f。
①系统的动量守恒；②系统减少的机械能等于摩擦力与两者相对位移大小的乘积，即摩擦生成的热量。
类似于子弹打木块模型中子弹未穿出的情况。
①系统动量守恒：mv0＝（M＋m）v；②系统能量守恒：Q＝f·x＝12m v02－12（M＋m）v2。
滑块滑离木板M放在光滑的水平地面上，滑块m以速度v0滑上木板，两者间的摩擦力大小为f。
模型归纳木板 ①系统的动量守恒；②系统减少的机械能等于摩擦力与两者相对位移大小的乘积，即摩擦生成的热量。
类似于子弹穿出的情况。
①系统动量守恒：mv 0＝mv 1＋Mv 2； ②系统能量守恒：Q ＝fl ＝12m v 02－(12mv 12+12Mv 22)。
1．三个角度求解子弹打木块过程中损失的机械能 （1）利用系统前、后的机械能之差求解； （2）利用Q ＝f ·x 相对求解；（3）利用打击过程中子弹克服阻力做的功与阻力对木块做的功的差值进行求解。
2．板块模型求解方法(1)求速度：根据动量守恒定律求解，研究对象为一个系统； (2)求时间：根据动量定理求解，研究对象为一个物体；(3)求系统产生的内能或相对位移：根据能量守恒定律Q ＝F f Δx 或Q ＝E 初－E 末，研究对象为一个系统．模型1 子弹击木块模型【例1】（2023秋•渝中区校级月考）如图所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A 、B 从两侧同时水平射入木块，木块始终保持静止，子弹A 射入木块的深度是B 的3倍。
子弹打击木块模型原理方法
子弹打击木块模型原理方法
子弹打击木块模型是一个经典的物理实验，它可以帮助我们理
解动量、能量和力学原理。
这个实验的原理和方法涉及到多个方面。
首先，让我们从原理方面来看。
当一颗子弹以一定的速度击中
木块时，它会传递动能给木块。
根据动量守恒定律，子弹的动量会
转移给木块，使得木块获得一个与子弹动量相等但方向相反的动量。
这个过程中，子弹和木块之间会发生碰撞，从而产生力。
根据牛顿
第三定律，子弹对木块施加的力与木块对子弹施加的力大小相等、
方向相反。
这些原理帮助我们理解了子弹打击木块的基本过程。
其次，我们来看具体的实验方法。
首先需要准备一个木块作为
靶标，然后使用枪支发射子弹来击中木块。
在实验过程中，需要测
量子弹的速度、木块的质量以及木块被击中后的速度变化，以便计
算动量转移和能量转化的情况。
通过实验数据的分析，我们可以验
证动量守恒和能量守恒定律，并进一步理解碰撞和力学原理。
除了物理原理和实验方法，我们还可以从工程应用、安全性等
角度来考虑子弹打击木块模型。
在工程应用方面，这个实验可以帮
助我们设计防弹材料和结构，以增强对子弹的抵抗能力。
在安全性
方面，这个实验也提醒我们在使用枪支时要格外小心，以避免意外伤害。
总的来说，子弹打击木块模型涉及了动量、能量、力学原理以及实验方法、工程应用和安全性等多个方面。
通过全面理解和研究这个模型，我们可以更好地认识物理规律，指导工程实践，并加强安全意识。
子弹打木块模型
2
m
V0/3 V1
v0 m v0 m Mv1 3
m V0 M v
1 2 1 v0 1 Q F f L m v0 m Mv12 2 2 3 2
1 1 2 Q F f L mv 0 mv 2 2 2
动量能量知识的综合应用 （子弹打木块模型）
荥阳市第二高级中学
陈玉东
如图所示，在光滑的水平面上有两块相同的木板 B和 C。重物A（视为质点）位于B的右端，ABC的质量相 等。现A和B以同一速度滑向静止的C，B与C发生碰撞， 碰后B和C粘在一起运动，A在C上滑行，A与C有摩擦 力。已知A滑到C的右端而未掉下。试问：从BC发生 碰撞到A刚移到C右端期间，C所走过的距离是C板长 度的多少倍？
B
A
C
B
A
C
B
C
A
设ABC的质量均为m，碰撞前，A和B的共同速度v0,碰撞后B 和C的共同速度为v1，对BC，由动量守恒定律得：
mv0 2mv1
设A滑至C的右端时，三者的共同速度为v2，对ABC,由动量 守恒定律得
2mv0 3mv2
设A与C得动摩擦因数为，从发生碰撞到A移至C的右端时C所 走过的距离为s，对BC用功能关系
m
v0
M S
d M
v共
光 滑
1 2 木板 : mgs Mv 共 2
1 2 木块 : ｍｇ s d mv 共 2
木块：－mgt ｍV－ｍV0
木板：mgt MV 木板与木 块模型 1 2 子弹与木 mv 0 单体 块模型 2
系统能量守恒 1 1 2 2 Q＝ ｍｖ － （ M ＋ｍ）ｖ 0 共 2 2
离木板时，木板的动能为EｋA＝8.0J，小物块的动
中学三年级物理实验方案：燃烧和灭火原理的实验教学
中学三年级物理实验方案：燃烧和灭火原理的实验教学一、引言物理实验作为中学教育的重要组成部分，对于提高学生的实践能力和科学思维具有至关重要的作用。
本文将针对中学三年级物理课程的燃烧和灭火原理进行实验教学方案设计，旨在帮助教师们更好地引导学生探索科学世界，培养他们对物理现象的观察和分析能力，并加深对燃烧和灭火原理的理解。
二、实验目标1. 培养学生观察、探究和实验操作的能力；2. 帮助学生了解并掌握燃烧和灭火原理；3. 激发学生对物理知识的兴趣，培养科学精神。
三、实验设备与材料1. 实验设备：点火器、试管架、试管夹等。
2. 实验材料：纸片、木条、壁纸碎屑、盐、醋等。
四、实验内容本次实验包括两个部分：燃烧原理和灭火原理。
1. 燃烧原理（时间约30分钟）步骤一：观察不同材料燃烧现象①准备几种不同的材料，如纸片、木条、壁纸碎屑等；②使用点火器进行实验，请学生观察并记录每种材料的燃烧过程和特点；③引导学生思考，根据观察结果总结出影响燃烧的因素。
步骤二：实验探究①引导学生回顾步骤一的观察结果；②提问学生：根据你们的观察，你认为造成物质燃烧的原因是什么？③让学生围绕这个问题开展讨论，并引导他们得出结论：需要同时具备可燃物质、氧气和足够高的温度才能发生火焰。
④结合给定材料和实验数据，帮助学生总结出物质在不同条件下易于燃烧或难以燃烧的原因。
2. 灭火原理（时间约30分钟）步骤一：介绍灭火方法引导学生回顾身边常见灭火设备和方法，并分析其原理及应用场景。
例如：水、泡沫灭火器、干粉灭火器等。
步骤二：实验探究①提供灭火材料：纸片、盐和醋；②让学生使用不同的灭火方法进行实验，如使用水、泡沫灭火器、干粉灭火器等；③引导学生观察比较每种灭火方法的效果，并总结出每种方法的优缺点。
五、实验总结与延伸通过本次实验教学，学生们对燃烧和灭火原理有了更深入的了解。
在总结时，教师可以引导学生回答以下问题：1. 根据你的观察和实验结果，能从物质属性角度解释为什么金属块不易燃烧？2. 在日常生活中，我们还可以采用哪些简便有效的方法来防止、控制或扑灭火灾？3. 火焰是什么？它为什么能形成？此外，教师还可以组织参观消防队、模拟逃生演习等活动，进一步加深学生对燃烧和灭火原理的认识。
教学设计——实验活动3 实验探究燃烧的条件
实验活动3 实验探究燃烧的条件
重庆市铜梁区巴川初级中学校周良建
【课标要求】
能运用控制变量思想设计燃烧条件等实验探究方案。
【学习目标】
1．通过实验探究活动，加深对燃烧条件的认识，进一步了解灭火的原理。
2．通过实验感受实验探究的过程，体验实验探究的乐趣。
3．通过观察实验活动，学习运用控制变量和对比实验的实验设计方法，并设计简单的探究实验方案验证燃烧的条件。
4．通过对燃烧和灭火相关知识的再认识，感受并赞赏化学对改善个人生活和促进社会发展的积极作用。
【重点与难点】
重点：1.加深燃烧条件的认识，进一步了解灭火的原理，。
2.通过物质燃烧条件的探究，初步学习利用控制变量的思想设计探究实验，体验实验探究的过程。
难点：引导学生运用控制变量的思想设计对照实验进行物质燃烧条件的探究。
【实验用品】
烧杯、镊子、坩埚钳、酒精灯、三脚架、表面皿、酒精、水、薄铜片、棉花、乒乓球、滤纸、蜡烛、火柴。
【教学方法】
讲解法、讨论法、对比实验法
【教学过程】
【板书】
实验活动3 实验探究燃烧的条件
一、探究燃烧条件的思路
1.明确影响因素：①可燃物；②氧气（或空气）；③达到燃烧所需的最低温度。
2.设计探究实验方案的步骤：
满足所有因素进行实验→排除某一因素进行实验→对比两个实验现象→得出影响燃烧的某一因素二、探究燃烧条件的方法：控制变量法。
室内火灾轰燃研究的动态述评
室内火灾轰燃研究的动态述评摘要：在大量阅读中外文献的基础上，总结评述了目前国内外室内火灾轰燃研究的现状，包括轰燃形成的基本原因、轰燃发生临界条件、影响轰燃发生的主要因素以及这些因素对发生轰燃的影响机理等。
关键词：室内火灾轰燃动态述评1 引言室内火灾是一种受限空间内的燃烧，是建筑火灾的主要形式。
室内平均温度是表征火灾燃烧强度的指标，人们通常用这一温度随时间变化的情况描述室内火灾的发展过程，图1为典型的室内火灾过程。
室内火灾通常分为3个阶段：初始阶段、充分发展阶段和减弱阶段。
在火灾的初始阶段与充分发展阶段之间有一个温度急剧上升的狭窄区，通常称为轰燃区，它是火灾发展的重要的转折阶段。
一旦发生轰燃，进入充分发展阶段，将严重损害室内物品，造成建筑物损坏甚至倒塌；高温火焰还常常带着相当多的可燃气体从起火室窜出，使得火焰蔓延到临近的区域，是火灾中最危险的阶段。
因此，对轰燃的认识是研究火灾规律的重要内容，也是进行火灾模化研究的一个很重要的方面。
2 轰燃的定义及形成原因轰燃是室内火灾发展的一个转变过程，标志着室内火灾由初期阶段向充分发展阶段的转变，发生轰燃后，室内的温度骤然升高，燃烧强度猛烈，时常会喷出火焰，并导致火灾地蔓延扩大。
目前常见的定义有：（1）室内火灾由局部火向大火的转变，转变完成后，室内所有可燃物表面都开始燃烧；（2）室内燃烧由燃料控制向通风控制的转变；（3）在室内顶棚下方积聚的未燃气体或蒸气突然着火而造成火焰迅速扩展。
轰燃是火灾初期阶段向火灾充分发展阶段的过渡，而不是一个明确过程，关于轰燃形成的原因，可解释为：室内可燃物大面积同时烧，标志着火灾充分发展阶段的开始，轰燃的出现是燃烧释放的热量大量积累的结果。
燃烧生成的热烟气在顶棚下的积累，将使顶棚和墙壁上部（两部分合称扩展顶棚）受到加热；同时，扩展顶棚温度的升高又以辐射形式增大反馈到可燃物的热通量。
随着燃烧的持续，热烟气层的厚度和温度都在不断增加，使得可燃物的燃烧速率不断增大。
2020~2021学年人教版化学九年级上册 7.1 燃烧与灭火 课件
入热水中，观察现象
磷不能燃烧。
将一只装有氧气的试管竖直 白磷剧烈燃烧有明亮
插入热水中，罩住白磷不松 的火焰，产生大量的
手，观察现象
白烟。
结论
燃烧需要可燃 物。
不同的可燃物 燃烧所需最低 温度不同。
燃烧需要支持 燃烧的氧气。
探究燃烧的条件
得出结论： 需要可燃物
需要达到燃烧所需的最 低温度（也叫着火点）
燃烧与灭火
(第一课时)
探究燃烧的条件
提出猜想: 猜想一： 猜想二： 猜想三： ……
探究燃烧的条件
实验步骤
实验现象
在酒精灯上分别点燃小木棒、小木棒和木炭能被点 小石子、木炭，观察现象 燃,小石子不能被点燃
取一小块白磷放入热水中， 热水中的白磷不能燃
取两只试管，分别装入白磷、烧；试管中的白磷燃
红磷并用气球密封，同时放 烧产生大量白烟，红
当堂闯关:
用扇子扇煤炉火焰，为什么越扇 越旺？而用扇子扇蜡烛火焰，为什 么一扇就灭？
扇蜡烛时空气的流动使温度降到蜡 烛的着火点以下，所以蜡烛熄灭。
扇煤炉火焰时，流动的空气带来了 更多的氧气，所以木炭燃烧的更旺。
这节课你有什么收获？
燃烧的三个条件 灭火的原理
灭火的方法： 可燃物与氧气隔绝
降低温度至着火点以下
移走可燃物
使用灭火方法之一可达目的，使用方 法越多，灭火效果更好。
通过这段频,你有什 么感悟呢?
你还知道哪些火灾防 护和逃生的知识?
火场逃生自救秘籍
消防知识要记清，使用火源应当心； 报告火灾119， 地址电话火源留； 不哭不闹不乱慌，不推不挤不翻窗； 打湿衣巾捂口鼻，低头弯腰行靠壁； 防火逃生要记清，老师家长都放心。
木棍喷火实验报告
一、实验目的1. 了解并掌握木棍喷火的基本原理和操作方法。
2. 探索木棍喷火在不同环境下的表现和效果。
3. 培养学生的动手操作能力和团队协作精神。
二、实验原理木棍喷火实验是利用化学反应产生热量，使木棍上的酒精燃烧，从而实现喷火的效果。
实验过程中，通过点燃木棍上的酒精，使其产生火焰，进而使木棍产生高温，从而实现喷火的目的。
三、实验材料1. 木棍：长度约30cm，直径约1.5cm，材质为硬木。
2. 酒精：无水酒精，浓度为95%。
3. 火柴或打火机：用于点燃酒精。
4. 量筒：用于量取酒精。
5. 试管：用于存放酒精。
6. 滤纸：用于过滤酒精。
7. 玻璃片：用于观察火焰。
8. 安全帽、防护眼镜、手套：用于保护实验人员安全。
四、实验步骤1. 准备工作（1）将酒精倒入量筒，量取适量酒精（约10ml）。
（2）将酒精倒入试管中，用滤纸过滤，确保酒精纯净。
（3）将木棍浸泡在酒精中，使其充分吸收酒精。
2. 实验操作（1）将浸泡好的木棍取出，用火柴或打火机点燃木棍一端。
（2）待木棍燃烧一段时间后，另一端也会自动燃烧。
（3）观察火焰颜色和喷火效果，记录实验现象。
3. 结果分析（1）火焰颜色：火焰呈黄色，说明酒精燃烧产生热量，使木棍温度升高。
（2）喷火效果：木棍两端同时燃烧，火焰向四周喷射，喷火效果明显。
五、实验讨论1. 木棍喷火实验的成功关键在于酒精的纯度和木棍的浸泡时间。
酒精纯度越高，燃烧效果越好；浸泡时间越长，木棍吸收的酒精越多，喷火效果越明显。
2. 实验过程中，火焰颜色与酒精浓度有关。
酒精浓度越高，火焰颜色越黄，燃烧效果越好。
3. 实验过程中，木棍两端同时燃烧的原因是酒精在木棍内部扩散，使两端同时达到燃烧温度。
4. 木棍喷火实验具有一定的危险性，实验过程中需注意安全，避免火灾事故发生。
六、实验结论1. 木棍喷火实验是一种有趣的化学反应实验，通过酒精燃烧产生热量，使木棍产生高温，从而实现喷火效果。
2. 实验过程中，火焰颜色、喷火效果与酒精浓度、木棍浸泡时间等因素有关。
火灾动力学模型的建立与分析
火灾动力学模型的建立与分析一、火灾动力学模型的建立火灾动力学模型是对火焰传播以及物质燃烧过程进行数学描述和分析的工具。
它可以提供预测和评估火场发展情况及防护措施的有效性，帮助应急救援工作，并为相关领域的科学研究提供基础。
1.1 火源特征参数选择在建立火灾动力学模型之前，需要确定若干关键参数来描述火源。
这些参数包括火焰长度、火焰温度、火焰速度等。
选取合适的参数能够更准确地描述实际场景中的火灾情况。
1.2 材料特性数据获取材料在燃烧过程中会释放各种气体和热能，因此了解材料的物理特性对建立火灾动力学模型至关重要。
材料特性数据可以通过实验获得，如燃烧产物种类、生成速率等。
1.3 常用数学描述方法常用的数学描述方法包括微分方程、差分方程和代数方程等。
根据具体情况选择最适合的描述方法，并结合已有实验数据进行拟合和验证。
二、火灾动力学模型的分析火灾动力学模型可以为火灾发展过程提供定量的描述和预测。
通过对火场参数的分析，可以评估火势发展速度、预测可能产生的热辐射和燃烧产物等。
2.1 火势扩展速度分析通过模型计算得到的火焰速度可以用来评估火势蔓延的速度和方向。
根据不同场景下的参数变化，可以对火源蔓延路径进行预测，指导消防人员制定灭火策略。
2.2 热辐射分析热辐射是一种常见的危险因素，对人体和建筑物造成损害。
通过模型计算得到的热辐射数据可以用于评估人员逃生路线安全性以及建筑物耐火性能。
2.3 燃烧产物预测在火灾中，材料的燃烧会释放出大量有毒气体和有害颗粒物。
通过模型分析，可以预测产生的燃烧产物种类和释放速率，并采取相应措施减少其对环境和人体健康的影响。
2.4 防护措施评估火灾动力学模型可以用于评估不同防护措施的有效性。
对于建筑物来说，可以通过模拟计算得到烟气的扩散路径、可燃气体浓度等，进而评估防火隔离、通风系统等设施的作用效果。
综上所述，火灾动力学模型在预测和分析火场发展过程以及评估防护措施方面发挥着重要作用。
通过合理选择参数和使用适当的数学描述方法，可以更准确地描述和预测火灾情况。
点燃式发动机燃烧过程模拟分析及临界爆震预测
点燃式发动机燃烧过程模拟分析及临界爆震预测Ξ金英爱,高 青,玄哲浩(吉林大学热能工程系,长春130025)摘 要:建立了火花点火式发动机的双区燃烧模型,其中包括化学动力学模型和湍流火焰燃烧模型.改进的双区燃烧模型中,区别于以往的绝热模型,考虑了已燃区向未燃区的传热.该模型通过模拟火花点火式发动机的燃烧过程,尝试性地进行了临界爆震预测和爆震分析工作.模型的计算结果与实验结果吻合得较好,验证了该模型分析的可行性.关键词:发动机;模型分析;燃烧;临界爆震中图分类号:T K411.2 文献标识码:A 文章编号:100628740(2003)0620521204Combustion Modeling in SI E ngine and Prediction of Critical K nockJ IN Y ing 2ai ,G AO Qing ,XUAN Zhe 2hao(Department of Thermal Energy Engineering ,Jilin University ,Changchun 130025,China )Abstract :A two 2zone combustion modeling in spark ignition (SI )engine that includes chemical kinetic modeling and tur 2bulent flame combustion modeling was established.Heat transmitting from burned zone to unburned zone was considered in this combustion modeling.The combustion process and critical knock can be simulated in this modelin g.It is shown that the calculated results are in good agreement with the data from cylinder pressure measurements.K eyw ords :engine ;model analysis ;combustion ;critical knock 研究爆震燃烧过程的历史几乎和火花点火发动机的历史同样长.由于爆震现象非常复杂,涉及的因素很多,尽管对爆震的机理有不同的解释,但自燃学说已被人们普遍认同.近代的研究成果表明,轻度爆震(或称临界爆震)对发动机不仅没有危害,反而提高其动力性和经济性,甚至对排放有利.这些都促使人们对爆震的认识不仅停留在对爆震本身的研究,而开始注重爆震前化学反应特征和临界爆震的研究,实现更准确的燃烧控制,挖掘更大的发动机潜能. 本文在点燃式发动机原有的双区模型基础上[1,2],针对爆震的特点,假定火焰前锋面以球面形式向外传播,燃烧室分为已燃区和未燃区两部分.模型中考虑已燃区和未燃区之间的热量传递,同时结合湍流火焰燃烧模型和未燃区化学动力学模型,提出划分临界爆震界限的依据,并对发动机性能进行了分析.1 双区燃烧模型1.1 双区燃烧模型的微分方程 燃烧过程是非常复杂的物理化学过程,建立双区燃烧模型时做如下假设: 1)将气缸内已燃和未燃气体视为理想气体,未燃气体由空气、燃料及残余废气组成,已燃气体由CO 、CO 2、H 2O 、H 2、O 2、OH 、H 、O 、N 2、NO 和N 等11种成分组成,物性值按理想气体混合物计算,工质无泄漏; 2)任意时刻,气缸内处于瞬时平衡,已燃区和未燃区压力相等; 3)已燃区和未燃区的分界面为火焰前锋面,着火Ξ收稿日期:2003203220. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50076016). 作者简介:金英爱(1967— ),女,博士研究生,讲师,gqcc @. 第9卷第6期2003年12月燃 烧 科 学 与 技 术Journal of Combustion Science and T echnolo gy Vol.9No.6Dec.2003后火焰以火花塞为中心向四周传播,传播速度由湍流燃烧速度和燃气膨胀速度合成; 4)考虑已燃区向未燃区的传热,已燃区和未燃区各自成分及温度均匀. 模型如图1所示.取整个燃烧室内的工质为热力学系统,应用热力学第一定律,有 d Q d φ=d U d φ+p d Vdφ(1)其中 d Qd φ=d Q f d φ-d Q w dφ(2)另有 V u =m u R u T u /p V b =m b R b T b /p V =V u +V b d m u d φ=-d m bdφ式中:Q 为对系统内工质的加热量;Q f 为气缸内燃料燃烧放热量;Q w 为工质向气缸壁的传热量;U 为系统内工质内能;V 为燃烧室容积;p 为燃烧室内压力.下标u 和b 分别表示未燃区和已燃区.图1 双区模型 对未燃区应用热力学第一定律,有 d (m u u u )d φ=d Q u d φ+d Q bu d φ-p d V u d φ+d m ud φhu(3)式中:Q bu 为已燃区向未燃区的传热量,其计算式[3]为 Q bu =αqnc vu m u c vb m b (T b -T u )c vu m u +c vb m b(4)式中:αqn 取0.01;Q u 为未燃气体氧化放热量;u u 为未燃气体比内能;h u 为未燃气体比焓. 由焓的定义式,可知 d T u d φ=1m u c pu (V u d p d φ+d Q u d φ+d Q bud φ)(5)由理想气体状态方程和式(5)可得d T b d φ=1m b R b p d V d φ-R u c pu (V u d p d φ+d Q u d φ+d Q bud φ)+ V d p d φ-(R b T b -R u T u )d m bd φ(6)对整个系统有d p d φ=(1+c vb R b )p d V d φ+(R u R b c vb T u -u u )d m b d φ+ (c vu c pu -c vb c pu R u R b )d Q u d φ+(c vu c pu -c vb c pu R u R b )d Q bud φ- d Qd φ/(c vb c pu R u R b -c vu c pu )V u -c vb R bV(7) 求解式(5)、式(6)和式(7)可得燃烧过程的热力学参数.已燃区的燃烧放热速率由燃烧模型计算,未燃区的氧化放热量由化学动力学模型计算,传热规律由沃希尼公式计算.沃希尼传热系数公式[2]为 αgn =0.03056D-0.2p 0.8T -0.53×[C 1c m +C 2V s T ap a V a(p -p 0″)]0.8(8)式中:p 0″为与热力循环压缩始点相同的冷拖动循环瞬时压力.1.2 湍流火焰燃烧模型 着火后火焰前锋呈球面,以湍流强度u ′加上层流燃烧速度S L 之和向外传播.则着火后到t 时刻卷进燃烧区的质量速率为 d m ebd t=ρu A c (u ′+S L )(9)式中:m eb 为卷吸入燃烧区的质量;A c 为火焰前锋面积. 从着火时刻t 0到某时刻t 的持续时间τ内,燃烧质量率为 d m b d t =[∫t 0e -(t -t 0)/τρu A c (u ′+S L )d t ]/τ(10) 层流燃烧速度采用Van Tiggelen 经验公式[2]计算,即 S L =Kc ′[y a f y bO 2exp (-ER T m)]0.5(11) 假设燃烧室内湍流强度较强,则燃烧速度比的计算公式为 R FS =S T /S L =1+(2u ′/S L )0.5(12)式中:S T 为湍流燃烧速度.2 未燃区化学反应动力学模型 火花点火发动机的爆震与末端混合气的自燃有密切关系.末端混合气的自燃属于烃类氧化反应,为退化分支链反应,依此分析爆震的自燃状况. 以气体燃料甲烷为例,温度低于900K 时,甲烷的燃烧反应机理为[3,4] CH 4+O 2CH 3+HO 2・225・燃 烧 科 学 与 技 术 第9卷第6期 CH3+O2CH2O+OH CH2O+O2HCO+HO2 HCO+O2CO+HO2 OH+CH4CH3+H2O CH4+HO2H2O2+CH3 OH+CH2O H2O+HCO CH2O+HO2H2O2+HCO 高温下甲烷的燃烧还伴随着甲烷的分解,反应机理如下: 第一阶段为 CH4CH3+H CH3+O2HCHO+OH H+O2OH+O CH4+OH CH3+H2O CH4+O CH3+OH 第二阶段为 HCHO HCO+H HCO+O2CO+HO2CO+OH+O HCHO+OH HCO+H2O HCHO+O HCO+OH HCO CO+H HCO+O CO+OH HCO+OH CO+H2O CO+OH CO2+H CO+O CO23 模拟计算结果分析 本文采用自适应变步长龙格2库塔法求解微分方程组[5],该方法可以根据截断误差调整步长和提高精度.由于已燃区和未燃区不仅有物质交换,同时还有热量交换,因此,不能单独考虑,两区必须同时计算.当未燃区温度出现溢出时,即自燃产生,定义为爆震发生.发动机基本参数如表1所示. 图2是利用本文模型计算的示功图结果与试验测取的示功图结果的比较,二者吻合良好,表明文中模型及其处理方法对发动机常规燃烧状况具有较好的一致性.并可利用该模型开展发动机燃烧过程的预测分析. 在燃烧模拟计算中,预测爆震发生是一项比较困难的问题.在自燃学说的基础上,爆震来自于未燃区燃料的自燃现象.火花点火发动机的爆震与末端混合气的自燃有密切关系,末端混合气的自燃属于烃类氧化反应.为此,可以利用双区模型中的未燃区化学反应动表1 发动机基本参数项目参数冲程/mm92缸径/mm92点火提前角/°CA-20转速/(r・min-1)2500压缩比 6.6进气温度/K300进气压力/MPa0.1水套温度/K355燃料CH4力学分析,探索爆震.当化学反应进行到一定程度发生自燃时,未燃区温度T u会出现溢出现象,如果出现溢出时火焰前锋面刚好要到达该位置,则定义为发生临界爆震.如过分超前,将发生明显爆震或具有较高的爆震强度. 图3为通过调整压缩比,不同压缩比时未燃区温度的计算曲线.由计算可知,在计算工况下,当压缩比为12.5时,未燃区温度明显提升,在上止点附近温度梯度出现急升,发生自燃爆震现象.据此,可以根据温度梯度的变化,研究各种爆震强度及临界爆震等.图2 示功图曲线图3 未燃区温度 图4是在不同压缩比时计算的示功图.由示功图可知,当压缩比为12.5,即发生轻度临界爆震时,发动・325・2003年12月 金英爱等:点燃式发动机燃烧过程模拟分析及临界爆震预测机作出的循环净功最多,发动机处在临界爆震时,其作功的动力性能达到最佳.图4 模拟计算示功图4 结 语 本文针对点燃式发动机建立了双区燃烧模型,并加以改进,其中包括化学动力学模型和湍流火焰燃烧模型.在双区燃烧模型中,区别于以往的绝热模型,考虑了已燃区向未燃区的传热.对未燃区,进行了甲烷的化学动力学计算,并定义了临界爆震的判断依据.利用未燃区温度变化及溢出研究爆震现象,并根据溢出温度区分爆震强度.该模型通过模拟甲烷燃料火花点燃式发动机的燃烧过程,尝试性地进行了临界爆震预测和爆震分析工作.本文提出的模型处理方法及爆震判断和分析方法可用于临界爆震研究和爆震控制.参考文献:[1] Matthews Ronald D ,Hall Matthew bustion modeling in SI en 2gines with a peninsula 2fractal combustion model [A ].In :SA E Paper [C].1996,960072.[2] 刘永长.内燃机热力过程模拟[M ].北京:机械工业出版社,2001.[3] 何光渝,高永利.Visual Fortran 常用数值算法集[M ].北京:科学出版社,2002.[4] 万俊华,郜 浩,夏允庆.燃烧理论基础[M ].哈尔滨:哈尔滨船舶工程学院出版社,1992.[5] 韩昭沧.燃料及燃烧[M ].北京:冶金工业出版社,1994.[6] 李岳林,张志沛,张 雨,等.汽油机燃烧过程模拟分析[J ].内燃机学报,2000,18(1):57—62.[7] Maly R M ,Z iegler G.Thermal combustion modeling theoretical andexperimental investigation of the knocking process[A ].In :SA E Pa 2per [C].1982,820759.[8] Li Houliang.A study on the application of a reduced chemical reactionModel to motored engines for heat release prediction [A ].In :SA EPaper [C].1992,922328.[9] Chun K M ,Heywood J B.Characteristics of knock in a SI engine[A ].In :SA E Paper [C].1989,890156.[10] Dai W ,Davis G C ,Hall M J et al .Diluents and lean mixture com 2bustion modeling for SI engines with a quasi 2dimensional model[A ].In :SA E Paper [C].1995,952382.[11] 李 勇,尚秀镜,郑进才,等.汽油机末端气体焰前反应化学动力学模拟的计算方法[J ].内燃机学报,1999,17(4):348—352.・425・燃 烧 科 学 与 技 术 第9卷第6期。
【化学】九年级教案：实验活动3 燃烧的条件(含答案).doc
实验活动3 燃烧的条件教学目标 知识要点课标要求1.燃烧与灭火（重点）加深对燃烧条件的认识，进一步了解灭火的原理。
2. 体验实验探究的过程（重点）初步学会实验探究的方法。
教学过程你能根据以下提供的实验器材和药品探究燃烧的条件吗？【实验用品】烧杯、镊子、坩埚钳、酒精灯、三脚架、薄铜片。
酒精、棉花、乒乓球、滤纸、蜡烛、火柴、剪刀、水等。
合作探究探究点 燃烧的条件提出问题 在相同的条件下，为什么有的物质燃烧，有的物质不燃烧？同一种物质在不同的条件下，为什么有时燃烧，有时不燃烧？讨论交流结合生产、生活的实例讨论相关原因。
探究实验1.燃烧的条件之一【实验操作】用棉花分别蘸酒精和水，放到酒精灯火焰上加热片刻，观察现象。
【实验现象】蘸有酒精的棉花燃烧，蘸水的棉花不燃烧。
【实验结论】燃烧的条件之一是：物质具有可燃性。
2. 燃烧的条件之二【实验操作】(1)取一小块乒乓球碎片和滤纸碎片，分别用坩埚钳夹住，放在酒精灯的火焰上加热，观察现象。
（2）从乒乓球和滤纸上各剪下一小片（同样大小），如图所示分别放在薄铜片的两侧，加热铜片的中部，观察现象。
【实验现象】（1）滤纸碎片和乒乓球碎片都燃烧了。
（2）刚开始滤纸片与乒乓球片都没有燃烧，加热一段时间后，滤纸片燃烧起来，而此时乒乓球碎片没有燃烧。
【实验结论】燃烧的条件之二是：温度需达到可燃物的着火点。
3. .燃烧的条件之三【实验操作】点燃蜡烛，片刻后将烧杯罩在蜡烛的火焰上方，由远及近向火焰慢慢移动，反复几次，观察现象。
【实验现象】烧杯由远及近向火焰，火焰逐渐变小，当烧杯迅速离开后，火焰恢复，如烧杯不离开时，火焰熄灭。
【实验结论】燃烧的条件之三是：可燃物与空气（或氧气）接触。
课堂讨论1.上述实验步骤1中，如果在酒精灯上加热时间较长，会发生什么现象？你能解释原因吗？在酒精灯上加热时间较长时，两个棉花球都会燃烧起来。
原因是蘸有酒精的棉花球上的酒精燃烧放出热量传给了棉花球，使其温度上升达到棉花的着火点，引起棉花燃烧；当蘸有水的棉花球上的水分蒸发完之后，棉花球暴露在酒精灯的火焰中而使温度上升，且棉花球与空气接触，也达到了燃烧所需要的三个条件，引起棉花燃烧。
观察木材燃烧实验报告
一、实验目的1. 观察木材燃烧的现象，了解木材燃烧的过程。
2. 分析木材燃烧产生的产物及其性质。
3. 探讨木材燃烧过程中的能量转化。
二、实验原理木材燃烧是一种氧化还原反应，其化学方程式为：C6H10O5 + 6O2 → 6CO2 + 5H2O。
在燃烧过程中，木材中的碳、氢、氧等元素与氧气发生反应，生成二氧化碳、水蒸气等物质，并释放出热量。
三、实验器材1. 木材：一根干燥的木棒。
2. 酒精灯：一个。
3. 烧杯：一个。
4. 澄清石灰水：一瓶。
5. 玻璃棒：一根。
6. 秒表：一个。
四、实验步骤1. 将木材放在酒精灯的火焰上，点燃木材。
2. 观察木材燃烧的现象，包括火焰、烟雾、灰烬等。
3. 用烧杯罩住火焰，观察烧杯内壁是否有水雾出现。
4. 将烧杯内的水雾用玻璃棒刮下，滴入澄清石灰水中，观察石灰水是否变浑浊。
5. 记录实验现象，并分析原因。
五、实验结果与分析1. 实验现象（1）木材燃烧时，火焰呈黄色，伴有烟雾和灰烬。
（2）用烧杯罩住火焰后，烧杯内壁出现水雾。
（3）将水雾刮下，滴入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。
2. 实验分析（1）木材燃烧时，碳、氢、氧等元素与氧气发生反应，生成二氧化碳、水蒸气等物质。
水雾的出现说明木材燃烧产生了水蒸气。
（2）将水雾滴入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明水蒸气与石灰水反应生成了碳酸钙沉淀。
这进一步证实了木材燃烧产生了水蒸气。
（3）木材燃烧过程中，碳元素与氧气发生反应，生成二氧化碳。
二氧化碳与石灰水反应，使石灰水变浑浊。
这表明木材燃烧产生了二氧化碳。
六、实验结论1. 木材燃烧时，会产生火焰、烟雾、灰烬等现象。
2. 木材燃烧时，会生成水蒸气和二氧化碳等物质。
3. 木材燃烧过程中，能量转化为热能。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免火灾发生。
2. 实验操作要规范，确保实验结果的准确性。
3. 实验结束后，及时清理实验器材，保持实验室卫生。
八、实验总结本次实验通过观察木材燃烧现象，了解了木材燃烧的过程及其产物。
2020版物理高考新素养总复习粤教版讲义：第六章+碰撞和动量守恒+第2讲及答案
第2讲动量守恒定律及其应用知识排查动量守恒定律1.内容如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。
2.表达式(1)p＝p′，系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p′。
(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和。
(3)Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
3.动量守恒的条件(1)理想守恒：系统不受外力或所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒。
(2)近似守恒：系统受到的外力矢量和不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒。
(3)某一方向上守恒：系统在某个方向上所受外力矢量和为零时，系统在该方向上动量守恒。
弹性碰撞和非弹性碰撞1.碰撞物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象。
2.特点在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒。
3.分类反冲和爆炸问题1.反冲(1)定义：当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将获得一个反向冲量，这种现象叫反冲运动。
(2)特点：系统内各物体间的相互作用的内力远大于系统受到的外力。
实例：发射炮弹、爆竹升空、发射火箭等。
(3)规律：遵从动量守恒定律。
2.爆炸问题爆炸与碰撞类似，物体间的相互作用时间很短，作用力很大，且远大于系统所受的外力，所以系统动量守恒。
小题速练1.思考判断(1)两物体相互作用时若系统不受外力，则两物体组成的系统动量守恒。
()(2)动量守恒只适用于宏观低速。
()(3)物体相互作用时动量守恒，但机械能不一定守恒。
()(4)若在光滑水平面上两球相向运动，碰后均变为静止，则两球碰前的动量大小一定相同。
()答案(1)√(2)×(3)√(4)√2.[粤教版选修3－5·P9·T8改编](多选)把两条磁性很强且完全相同的磁铁分别固定在质量相等的小车上，磁铁的同名磁极相对，小车放在光滑的水平桌面上，开始时甲车速度大小为3 m/s，乙车速度大小为2 m/s，相向运动并在同一条直线上，则()A.当乙车的速度为零时，甲车的速度是1 m/sB.当乙车的速度为零时，甲车的速度是5 m/sC.若两车不相碰，两车距离最短时，乙车速度为0.5 m/sD.若两车不相碰，两车距离最短时，乙车速度为0 m/s答案AC3.(2017·全国卷Ⅰ，14)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。
九年级化学全册第6单元燃烧与燃料实验验证性质释疑解析素材鲁教版(new)
实验验证性质一、证明二氧化碳的密度比空气大方法1:向纸袋里倾倒二氧化碳，如下图A 所示,盛装二氧化碳气体的一端下沉.方法2：在大烧杯中放置一个铁皮架，架上固定两支点燃的蜡烛,通过喇叭形纸筒将一瓶二氧化碳向烧杯中倾倒。
观察到烧杯下层蜡烛火焰先熄灭,上层蜡烛火焰后熄灭.注:该实验不仅证明了二氧化碳的密度比空气大，还证明了二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。
方法3:向气球中通入二氧化碳气体，将其放在空中，气球迅速向下落.二、证明二氧化碳能溶于水方法1：取一软饮料瓶，装满二氧化碳气体，再向里面倒入一定量的水，旋紧瓶盖振荡，结果瓶子变瘪了。
方法2：将盛满二氧化碳的试管倒扣在水里，一段时间后试管内液面上升。
方法3：将盛满二氧化碳的试管倒扣在滴有紫色石蕊试液的水中，一段时间后，水柱上升且变成浅红色。
注:二氧化碳溶于水并与水反应后,造成了瓶内或试管内压强减小,在外界大气压的作用下，使软饮料瓶变瘪或使试管内的水或紫色石蕊溶液上升,反应原理为：CO 2+H 2O=H 2CO 3。
这些实验均可说明二氧化碳能溶于水，且方法3还证明了二氧化碳与水反应生成了酸。
三、证明二氧化碳能与氢氧化钙反应方法1：把澄清石灰水露置在空气中,一段时间后表面会形成一层白膜。
方法2：将人体呼出的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊。
A 图1 B上述两个反应的原理为：CO2+Ca（OH)2== CaCO3↓+H2O。
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火药燃烧的数学模型
火药燃烧的数学模型随机弹道学已成为航空航天工业的核心技术，关于火药燃烧规律的研究构成随机弹道学的一个重要基础。
最早在高压条件下对火药的燃烧规律进行深入研究的是法国弹道学家维也里，他提出了火药的几何燃烧模型：火药在燃烧是按照平行层或同心层的规律逐层进行的．我们称这种燃烧规律为几何燃烧规律． 几何燃烧规律基本上反映了火药的燃烧规律，但它又不完全符合火药的实际燃烧情况．这是因为火药各点的化学性质和物理性质不可能完全相同，火药的形状尺寸不可能严格一致，也不可能保证所有的火药同时全面着火或在完全相同的条件下进行燃烧．所以说，几何燃烧规律是一个把燃烧过程过于理想化了的定律． 所以，要想真正的反映火药的实际燃烧规律，必须考虑到火药形状尺寸、火药表面粗糙度、以及点火传火过程等随机因素对火药燃烧过程的影响．所以我们 综合考虑火药燃烧过程中的随机因素，建立随机燃烧模型。
1． 火药的随机燃烧模型1.1模型假设膛内火药的燃烧过程是一个复杂瞬变的过程，影响燃烧过程的随机因素很多，为了研究问题的方便，假设:（1）在装药中，所有药粒的形状和几何尺寸严格一致；（2）火药在局部着火时，火焰以相同的概率向各个方向传播；（3）火药在不同点上的理化性能存在差别，在同一个方向上，在任意确定的时间段内，燃烧的厚度是随机的．1.2模型的建立以)(t δ表示火药在t 时刻的已燃厚度，显然有0)0(=δ.则在不同时刻1t , 2t , ,L n t ，有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−++−+−=−+−=−=−)]()([)]()([)]0()([)()]()([)]0()([)()0()()(1121121211n n n t t t t t t t t t t t t δδδδδδδδδδδδδδδL L L L L （1） 由于火药在不同点上的理化性能不完全一样，故)()(1−−i i t t δδ是许多独立的小位移之和，由中心极限定理，)()(1−−i i t t δδ服从正态分布．则)()]()([11−−−=−i i i i t t m t t E δδ，121)]()([−−−=−i i i i t t r t t D δδ，这里0>m 是依赖于火药燃烧环境（如压力，温度等）的一个常量，0>r 是依赖火药自身理化性能（如火药密度，表面粗糙度等）的一个常量．增量−)(1t δ)0(δ, −)(2t δ)(1t δ, ,L −)(n t δ)(1−n t δ是相互独立的,则（)(1t δ，)(2t δ，,L )(n t δ）服从n 维正态分布．其概率密度函数为⎭⎬⎫⎩⎨⎧−−−=−)()(21exp )2(1)(1212a x B a x B x f T n π （2） 式中：,a B 分别为n 维随机矢量的数学期望和协方差矩阵．因此)(t δ是一个正态（高斯）随机过程．2．随机燃烧规律下的形状函数不同火药在燃烧过程中，它的相对已燃体积、相对已燃表面积和相对已燃厚度之间存在着一定的确定性函数关系．在火炮的点火过程中，膛内单体药粒被点燃的初期，大致要经历两种情形：1.药粒局部着火；2.所有表面同时着火．实际上，火药被点燃初期，在膛内压力不太大时，火焰总是先出现在火药端面的尖角处，之后向火药的其它表面传播．随着膛内压力的增大，火药才出现全面燃烧．下面我们以带状火药为例来考虑在膛内压力较小时火药局部燃烧时燃烧面的变化规律．设带状药的长度为2c ，宽度为2b ， 厚度为2e 1，起始燃烧表面积为S 1 ，以)(t δ表示火药在t时刻沿火焰传播法线方向的燃烧位移．图1 直角坐标系下的带状火药图2 顶点着火时的带状火药设火药的燃烧是从某一个顶点开始的，记该顶点为A．以A 为原点建立空间直角坐标系,如图1所示．以)(t X ，)(t Y ，)(t Z 表示在时刻t 时分别沿x, y, z 方向火药的已燃厚度．则)(t X ，)(t Y ，)(t Z 也是正态随机过程，且有)(t δ≈))()()((t Z t Y t X ++此时燃烧面为一曲面，可近似看作为一个部分球面，其半径为))()()((t Z t Y t X ++，所以有)()()(222t Z t Y t X ++≈)(32t δ，如图2所示．此时，火药的相对燃烧面积σ为)444(2)3)()()((24)()()()444(211222211be cb ce t Z t Y t X t Z t Y t X be cb ce +++++++−++=ππσ )444(2)(41112be cb ce t ++−=δπ 令 b e 1=α， c e 1=β， 1)()(e t t z δ= 代入上式，则 αββαπσ1)(3212++−=t z 再令βααβμ++=1 则 32)(12t z πμσ−= （3） 将（3）式代入dtdZ dt d χσψ=并且积分得 )144)(1)((2t Z t Z πμχψ−= （4）此即为火药局部引燃时的形状函数．在火药全面着火后，形状函数近似为 ))()(1)((2t Z t Z t Z μλχψ++= (5）3．经典内弹道随机模型3.1 模型的建立由于火药的随机燃烧和膛内不断变化的压力的作用，经典内弹道的火药燃速公式由下述来确定．以)(t δ表示火药在t 时刻的已燃厚度，以)(t p 表示火药在t 时刻的膛内平均压力．在很小的时间区间[,t dt t +]内，火药燃烧的厚度的变化由两个方面作用引起：一方面是由于压力的作用，其变化为dt t p u n )(1_；另一方面是由于火药自身理化性能的差异而引起的随机燃烧，其变化为dt t b )(，此处，)(t b 是一正态过程．于是dt t b dt t p u t dt t n )()()()(1_++=+δδ由此可得火药随机燃烧的速率公式 )()()(1t b t p u dtt d n +=δ （6） 同时给出内经典内弹道其它方程：弹丸运动方程为mdv SPdt ϕ= （7） 内弹道学基本方程为 22)(mv f l l SP ϕθϖφψ−=+ （8） 式中 ])1(1[0ψδαδψ−Δ−Δ−=l l 联立式（4）到式（7），就得到经典内弹道的随机模型．3.1.1 随机模型与内弹道零维模型若用))((t Z E 分别去替换式（4）（5）中的)(t Z ，则有 ⎪⎩⎪⎨⎧≥++=<−=时时0202)))(())((1))(((144))((1))(((t t t Z E t Z E t Z E t t t Z E t Z E μλχψμχψ （9） 式（8）中的0t 是一个时间点，在o t t <时，表示单体火药处于局部燃烧阶段，在o t t >时，表示单体火药已开始全面燃烧．0t 的大小根据火药的类型的不同而不同．在具体的模拟计算中，0t 的值由试验来确定．在一般情况下，由于火药局部燃烧阶段较短，可将该过程略去．对式（5）两边求数学期望，有1_n dE((t ))u p (t )dt E(b(t ))dt δ=+ （10）特别，若令式（3.15）中0E(b(t ))=，此时式（3.14）、（3.15）以及内弹道其它方程即构成经典内弹道的零维确定模型．一般来说E(b(t ))是不等于零的，不妨令E(b(t ))b =，则（9）式可写为 b t p u dtt dE n +=)())((1_δ （11） 此式从形式上同经典内弹道的综合燃烧公式是一致的．式中的b 是与火药各点理化性能的一致性相关联的一个待定常数3.2.3 火药的随机燃烧与初速或然误差为了判断弹丸的初速是否一致，通常用初速或然误差来进行衡量．在实际的射击试验中，初速或然误差按下式计算． )1/()(6745.021_0−−=∑=n v v r i n i v （12） 式中：_v —一组炮弹的平均速度；i v —单发炮弹的速度；n —一组的发数． 注意到式（11）右端根号下即为初速的一组样本值的样本方差，样本方差为总体方差的无偏估计．联立经典内弹道的弹丸运动方程和正比燃速公式，并消去Pdt 就能得到 dZ mSI u de m S dv k φφ==1 （13） 两边积分后有 )(0Z Z m SI v k −=φ （14） 设经过时间g t ，弹丸运动到炮口．可以看出，若在弹丸出炮口前火药已经全部燃完，则火炮的初速将达到最大．若S ，k I ，φ和m 为常量，则对式（13）两端分别求方差后代入式（11）得 ))((6745.0))((6745.00t Z D m SI t v D r kg v φ== （15）上式表明：在起始条件和装填参量一致的条件下，火药的随机燃烧和点火传火过程众多随机因素的影响, 是造成初速不稳定的重要因素，0v r 的大小取决于)(t Z 在0t 时刻的波动程度．因此，为了提高火炮射击的稳定性，减小散布，除了控制起始条件装填参量的一致性外，还要减小点传火过程中随机因素对火药燃烧过程的影响. 同时, 对单体火药而言,还要提高自身理化性能的一致性.。
小学科学大象版四年级下册高效课堂资料《探究燃烧之谜》教案4
《探究燃烧之谜》教案教学目标（一）知识与技能1、燃烧和燃烧的条件。
2、灭火的原理。
3、通过实验，培养学生的实验技能、观察能力以及分析问题和解决问题的能力。
4、引导学生尝试探究燃烧需要的条件，了解燃烧的有关知识。
5、学生能对所研究的问题进行实验方案的设计，培养学生自主探究能力。
（实施途经）通过实验探究、观察、自主学习、总结交流来完成知识学习和技能方面的培养。
（二）情感态度与价值观1、通过对“燃烧条件”的学习，使学生认识到内因是外因变化的依据，外因是内因变化的条件，外因只有通过内因才能起作用，从而对学生进行辩证唯物主义教育。
2、通过学习常见易燃物和易爆物的安全知识，增强学生的安全意识，激发学生关爱社会的情感。
3、通过对燃烧和灭火的利弊分析，让学生学会辩证地看待问题，明白只有掌握了事物的性质和变化规律，才能更好地应用它，使其造福于人类。
（实施途径）通过对实验现象的综合分析，透过现象看本质，理论联系实际，从而调动学生情感、引起共鸣，实现德育和美育方面的教育。
教学重点认识燃烧需要的条件，进行防火安全教育。
教学难点如何确定燃烧的条件。
教学准备酒精灯、三脚架、纸、火柴、布条、石头、煤。
教学过程一、导入1、幻灯片出示图片师：你发现了什么？生：漆黑的石头。
师：为什么只留下漆黑的石头？其他的东西都去哪里了呢？学生小组讨论。
今天老师就来和你们一起探究一下燃烧的秘密。
板书课题：探究燃烧之谜二、新授1）探究可燃物师：在上新课之前，老师准备了几件物品。
师：下面请你们帮老师判断一下这些物品能不能燃烧？并把过程填写在“小科学家记录本”上。
（师生做试验相互讨论交流填写记录本）师：通过实验你发现了什么？生：回答：我们小组发现了纸、火柴梗、布条、煤可以燃烧而石头不能燃烧。
师：像纸、火柴梗、布条等可以燃烧的物体叫做可燃物。
我们还能举出一些可燃物的例子吗？生：塑料、石油、天然气、火药、蜡烛、木块……师：我们已经举出了很多可以燃物，在这些可燃物中，你知道哪些物体更容易燃烧吗？生: 石油、天然气、火药。
起火速度实验报告
一、实验目的1. 了解不同材质、厚度和密度对起火速度的影响；2. 掌握起火速度的测量方法；3. 分析起火速度与材料燃烧特性的关系。
二、实验原理起火速度是指在一定的条件下，可燃物表面单位时间内燃烧的长度。
起火速度是衡量材料燃烧特性的一个重要指标，它对材料的安全性能有重要影响。
本实验通过测量不同材质、厚度和密度材料的起火速度，分析起火速度与材料燃烧特性的关系。
三、实验材料与设备1. 实验材料：木材、棉布、纸张、塑料等不同材质的可燃物；2. 实验设备：计时器、尺子、酒精灯、夹具、电子天平等。
四、实验方法1. 准备实验材料：将不同材质、厚度和密度的可燃物分别裁剪成相同尺寸的样品；2. 设置实验条件：将样品固定在夹具上，距离酒精灯火焰约10cm；3. 测量起火速度：点燃酒精灯，记录样品起火时间；4. 计算起火速度：起火速度=燃烧长度/起火时间；5. 重复实验：为确保实验结果的准确性，每个样品重复实验3次，取平均值。
五、实验结果与分析1. 木材的起火速度：木材的起火速度较快，不同厚度的木材起火速度略有差异，厚度越薄，起火速度越快；2. 棉布的起火速度：棉布的起火速度较慢，厚度对起火速度影响较小；3. 纸张的起火速度：纸张的起火速度较快，厚度对起火速度影响较大，厚度越薄，起火速度越快；4. 塑料的起火速度：塑料的起火速度较慢，厚度对起火速度影响较小。
分析：起火速度与材料的燃烧特性密切相关。
木材、纸张等易燃材料起火速度较快，而棉布、塑料等难燃材料起火速度较慢。
此外，材料的厚度也对起火速度有影响，厚度越薄，起火速度越快。
六、结论1. 不同材质、厚度和密度的可燃物起火速度存在差异；2. 起火速度与材料的燃烧特性密切相关，易燃材料起火速度较快，难燃材料起火速度较慢；3. 材料的厚度对起火速度有一定影响，厚度越薄，起火速度越快。
七、实验注意事项1. 实验过程中注意安全，避免火灾事故；2. 实验数据应准确记录，重复实验以减少误差；3. 实验环境应保持稳定，避免外界因素干扰实验结果。
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可燃物表面子域 A j 中微元面 dA j 位于 l j , 二者之 间的距离为 lk- j , 连线 l k- j 与表面 dA j 的法线之 间的夹角为 j , 如图 5 所示。
用可测量的物理量来量化轰燃发生的条件是一 件非常困难的事情, 现在主要通过判断热烟气层的 平均温度是否达到 600 或地面处的热辐射强度是 否达到 20 kW/ m2 来确定轰燃的发生。
这些判据是基于大量的全尺寸和小尺寸实验的 结果提出的, 文献[ 1] 中有详细的介绍。轰燃是众 多火灾特殊现象中的一种, 而不是必然现象。许多 因素影响室内火灾向轰燃的转变, 决定因素应该是 火源的释热速率。因此, 研究轰燃发生最根本的途 径是准确预测火灾释热速率的变化, 即模拟初始火
木块在以柴油为火源的条件下点燃的实验结果 如表 1 所示。
综合实验结果可以看出, 相对于杉木, 松木是 一种比较容易着火的木材。在所有的实验中, 松木 均被点燃, 除 T est B5 外, 点燃时间在 700~ 800 s
64
中国工程科学
第5卷
之间, 而杉木则不能保证每次被点燃。影响木材点 燃性的因素很多, 可分为内因和外因两个方面。内 因主要是木材的种 类。木材的 种类不 同, 它的密 度、化学成分、湿度等就会不同, 有时还会有相当 大的差异, 这从根本上决定了不同木材的点燃性能 的不同。即使是同一种木材随树木的生长环境不同
[ 文章编号] 1009- 1742 ( 2003) 07- 0062- 05
1 引言
研究室内火灾中的轰燃现象及其产生条件一直 是火灾科研的热点课题。轰燃的发生标志着火灾发 展到不可控制的程度, 严重威胁 到火场人员的安 全, 增大了周边建筑物着火的可能性。人们已经进 行了许多小尺寸和全尺寸的轰燃实验, 期望能够量 化轰燃发生的物理条件。在这些实验的基础上发展 了许多火灾模型, 这些模型通过计算火灾中热烟气 的温度, 热辐射强度等物理量, 结合实验得出的一 些判据可以预测单室或多室, 单层或多层建筑中发 生轰燃的可能性。
时, 试样被放置在锥形辐射器下接受一定强度的热
辐射, 通常同一种材料在同一热辐射强度下被点燃 的时间十分接近, 因此当它们点燃时接受的总热辐
方第一个热电偶的温度值; T k+ 1 ∀ 烟气层与 下层
空气分界 面上方第一个热电偶的温度值; L ∀ 热
电偶数。
3 实验结果
当柴油点燃后, 腔体上层迅速形成明显的热烟 气层, 在其后的过程中烟气 层的厚度基本稳 定在 0 4 m 左右, 这个现象与特殊的腔体构造有关, 它 将简化以后的分析工作。
或在树木不同的部位, 其密度、化学成分、湿度, 也不尽相同。外因主 要是燃烧 环境, 如 外部热辐
射、湿度、空气流通情况, 燃烧时的方向等。在通 常的燃烧环境下, 外部热辐射是 外因中的主要因 素。本实验中木材点燃性的差异除与热烟气层有一
定的关系外, 最主要的还是木材本身的不均匀性。 各组实验的热烟气层平均温度如图 4 所示。
界层总反应速率判据等。
作者采用了一种全新的点燃判据 ∀ ∀ ∀ 总辐射量
判据。这个判据来自于大量的锥形量热计实验。固
体可燃物在被点燃之前, 由于温度升高发生热解、
气化反应析出可燃性气体, 当可燃性气体析出的速
度达到一定值后就会被点燃, 所以可燃物被引燃的 基本动力是接受热量。材料在进行锥形量热计实验
j = k+ 1
( T k+ 1 + T ref ) ( hk+ 1 - H i ) ] ,
( 2)
其中, H r ∀ 上壁面高度; H i ∀ 烟气层与下层
空气分界面的高度; hj ∀ 热电偶距上壁面的高度; T j ∀ 各支热电偶的读数; T ref ∀ 烟气层与下层空气
分界面的温度; T k ∀ 烟气层与下层空气分界面下
2 5 测量设备
通过 6 组热电偶树对腔体上层温度进行测量。
每棵热电偶树均匀分布 5 支 K 型热电偶, 间隔 10
cm, 顶端热电偶距腔体上壁 5 cm。
热烟气层的平均温度采用数学平均法计算[ 3] 。
H
!rT dy
T ave =
Hi
Hr -
Hi
,
( 1)
!H rT dy = H i
1 2
L
+ T j ) ( hj+ 1 - hj ) +
图 2 开口装置示意图 Fig 2 Sket ch map of hat ch f it t ings 2 3 燃烧器 采用油池燃烧器, 每次实验注入1 000 ml 的柴 油, 可供燃烧 20 min 左右。实验时在柴油表面添 加 50 ml 汽油用以点燃柴油。 2 4 可燃物 实验采用的可燃物是松木和杉木, 木块尺寸为
[ 收稿日期] 2002- 12- 02 [ 基金项目] 国家重点基础研究专项经费资助项目 ( 2001CB409600) 、国家自然基金重点资助项目 ( 59936140) [ 作者简介] 季经纬 ( 1976- ) 男, 江苏泰州市人, 中国科学技术大学博士研究生
第7期
季经纬等: 木块在小尺寸轰燃实验中的点燃及预测模型
未点燃
Test B6 Test B7
松木 松木 杉木 杉木
767 776 未点燃 未点燃
4 木块在小尺寸轰燃实验中的总辐射 能量点燃预测模型
建立点燃预测模型可以为今后的实验在选择实 验材料上提供比较科学的理论依据, 也可以依据可 燃物的点燃情况通过计算来预测轰燃的发生。 4 1 可燃物的受热
在轰燃实验台中, 可燃物接收的热量主要来自 于上层热烟气层和油池火焰的热辐射。文献[ 2] 证 明, 火焰对可燃物的 热辐射强 度较小, 为便于分 析, 本模型只考虑了热烟气层对可燃物的热辐射。
2003 年 7 月 第 5 卷第 7 期
研究报告
中国工程科学 Engineering Science
Jul. 2003 Vol 5 No 7
木块在小尺寸轰燃实验中的点燃 及预测模型
季经纬, 宋 虎, 杨立中, 范维澄
( 中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室, 合肥 230026)
[ 摘要] 利用小尺寸轰燃实验台对松木和杉木的点燃性 能进行了 研究。该实验台 能够提供 接近实际火 灾的燃
63
10 10 2 cm3。木块在腔体中的位置如图 3 所示, 木块表面距上壁面 60 cm, 可分别进行了单个木块 和 2 个木块的实验。2 个木块实验时, 可取相同材 料的木块也可取不同材料的木块。
图 3 木块在腔体中的位置 F ig 3 Position of w ood in t he cavit y
dA j cos
j/
l
2 k
-
j 。因此,
d Vk 在此立体角内对微元
面 dA j 所发射的辐射能量是:
( l k) I b( l k) cos
l
2 k-
j
jdA jd Vkd
。
考虑到气体子域 V k 中为均匀温度分布, 此容
积中的气体吸收系数 可认为是一个常数。因而
气体透射率可简化为:
! !t ( l k- j ) = exp -
Gk- j =
1 A
M k= 1
g
ksj∀T
4 k
。
( 6)
!t
Eig[ q ( !) ]
∃
c q ( !) # A dt ,
0
( 8)
式中, q ( !) 为热辐射强度, A 为可燃物接收热
辐射的面积, c 为修正系数, 根据实验或理论分析
确定。文中 c= 1 05。
式 ( 9) 、( 10) 分别是松木和柞木的 Eig ~ q 关
要比柞木容易着火得多, 相同条件下松木可以着火
而柞木则有可能不着火。
图 5 热烟气层气体对表面的热辐射 Fig 5 H ead radiat ion f rom the hot
layer to t he surf ace
4 2 热辐射引燃判据
要预测火灾, 需要建立燃烧物通过热辐射是否
能够引燃周围可燃物的判据, 常用的可燃物点燃判 据有, 表面临界温度判据, 热解质量流量判据, 边
792 未点燃
T est A 2 松木
松木 804 Test B2 杉木
862 未点燃
松木
784
T est A 3 松木
742 Test B3 杉木
812
T est A 4 杉木
松木 868 Test B4
756
杉木
762
T est A 5 杉木
松木 717 Test B5
872
杉木
937
T est A 6 杉木
图 1 轰燃实验台示意图 单位: m F ig 1 Sket ch map of UST C f lushover apparat us 2 2 腔体开口设置
腔体前端的开口材料与结构和腔体壁面相同, 这 2 块板既可以水平固定, 也可以垂直固定, 通过 固定不同的螺栓可以控制水平开口的高度或垂直开 口的宽度, 如图 2 所示。
表 1 木块点燃时间
T able 1 Ignit ion T ime of wood
T est number
T est A 1
T e st wood
松木
Ignit ion t ime / s
703
T est num ber
Test B1
T est w ood 松木 杉木
Ign it ion t ime / s
烧环境, 实验具有较好的可重复性。在锥形量热计实验 的基础上 提出了 一种新 的材料 热辐射 引燃判 据。采用实