2016年12月的一天早上,我們學校的一個同學沒來上早自習,班主任急忙聯系,才知道這個同學中煤氣了,情況還比較嚴重。為什么會這樣呢?是沒安裝煙筒嗎?還是煙筒堵了呢?作為老師的我,一是想去看望下學生,二是想了解下他中煤氣的原因??催^之后,我發現有煙筒,并且煙筒沒問題。那究竟是怎么回事呢?
【原因分析1】中毒的原因肯定和家里生煤爐有關?;瘜W課本上講,煤的主要成分是碳,碳燃燒的產物有CO、CO2。當氧氣充足時生成CO2,當氧氣不足時生成CO。晚上休息時火門關小,氧氣不足生成大量CO,沒能及時排出,造成煤氣中毒,也就是CO中毒。
【提出問題】那有煙筒且煙筒沒問題的情況下為啥不能排煙呢?
【原因分析2】二次觀察現場,我發現煙筒是從后墻伸出去的,對著北方,那會不會是晚上刮北風,大風頂著,使得煤氣不能順利排出呢?我們地處華北地區南部,溫帶季風氣候,冬季愛刮北風和西風,如果煙筒的口朝向這兩個方向,遇到有風天氣不但不能排煙還會使煙倒灌,引起中毒。
【調查取證】該同學中煤氣的那天晚上,正好有北風,且整晚都在刮風,跟我們分析的一致。
【設計實驗】點燃蚊香,用蚊香的煙模擬煤爐生成的CO,然后效仿圖1中的方式將煙筒安裝好,用電風扇模擬自然風,觀察煙的走向。
圖1
【實驗探究1】操作:將煙筒直接伸出墻外,模擬遇到頂風時的自然環境,觀察排煙情況。
現象:頂風時煙排不出,還會出現倒灌。
結論:這說明傳統的煙筒安裝方式存在很大問題,有極大的安全隱患。
【拓展遷移】安全連著你和我。我國地域遼闊,農村人口眾多,冬季大多還是采用煤爐取暖,使用的排煙設施也是最直接的伸出去就完事,這種方式一旦遇上有風天氣就會有危險。那該如何避免悲劇重演呢?
【設計改進】我們結合物理上的伯努利原理(流速越大的地方壓強越?。?,以及動物的洞穴通風原理(如圖2),對現有的煙筒進行了改進與重新設計。
圖2
【實驗探究2】用改進后的煙筒繼續實驗,檢驗其排煙效果是否和我們想象的相同。如圖3所示,不管風順著煙筒的方向,還是與煙筒方向垂直,都能使煙順利排出,安全解決排煙問題。
圖3
【交流總結】知識從實踐中來,還要到實踐中去,學習理化的宗旨就是要指導實踐。冬季又要來了,希望悲劇不要重演,讓知識去改變實際,做到安全取暖,安全過冬。