科学项目
马粪是危机中可能的能源来源吗?
无论是石油还是生物燃料,我们的能源来源通常来自地面。在这个实验中,你将从地面上测试更多的美味。马粪是一种好的能源吗?如果是这样,那么燃烧马粪与燃烧针叶树和落叶树的木材相比有什么不同呢?
为了找到答案,我们将使用量热法。听起来很复杂?量热法只是计算物体能量的一种方法。你可能认识到卡路里这个词指的是我们用来测量食物中能量的单位千卡)——但是卡路里可以表明各种食物中所含的能量!我们会知道一个物体有多少卡路里量热计,这可以帮助我们测量物体被点燃时释放的热量。
问题
马粪是一种可能的能源吗?
材料
- 干马粪
- 针叶树(常绿)的木材
- 落叶树木(桦树、山毛榉树、枫树、樱桃树或桤木)的木材
- 以克为单位的厨房秤
- 防护眼镜
- 匹配
- 温度计
- 开罐器
- 蒸馏水
- 量筒
- 大锡罐
- 小锡罐
- 1 '的销子
- 软木塞
- 金属丝
- 锤
- 指甲
过程
- 戴上你的护目镜。
- 拿一个大罐子,用开罐器把罐子的顶部和底部拆下来。
- 把钉子放在咖啡罐底部的一侧,然后用锤子在底部边缘打几个洞。这样当你的样品燃烧时,空气就可以进入量热计。
- 用锤子和钉子在小罐子顶部的两边各打一个洞。这些孔应该足够大,以允许销子通过。把销钉穿过去,确保小罐子轻松地放在大罐子里面,销钉悬挂在大罐子的边缘上。确保小罐子下面有足够的空间。
- 称出每种木材的三个样品和三个干粪肥样品。记录它们的重量,并将样品放在一边。
- 在软木塞较窄的一端插入一小段较粗的金属丝。把软木塞立直,铁丝朝上。要确保你的铁丝足够粗,能刺穿木片。
- 称一下你的小罐子。加入蒸馏水,再次称量,直到重量增加100克。你将加入100克蒸馏水。
- 测量水的起始温度。用这样的表格记录温度:
燃料 |
前体重 |
后体重 |
前温度 |
温度后 |
肥料 |
- 把所有东西放在通风良好的不易燃表面上。戴上你的护目镜。把第一块肥料放在软木塞末端的电线上。把它点着。轻轻地将量热计移到软木和粪肥的顶部,这样粪肥就在小容器下面。从顶部观察,以确保火焰没有熄灭。
- 粪便停止燃烧后,再次测量水的温度,并记录在你的表格中。把烧过的粪肥放在秤上称一称,也记在你的桌子上。让量热计冷却,并更换水。
- 用另一块肥料再做一次实验。用同样的方法处理每一块木头。确保你每次使用相同数量的水。
你怎么能算出每块肥料或木头散发出多少能量呢?有一个方程可以帮上忙。记住,每个实验用了100克水。
热流=比热容x质量x温度变化或
Q =(比热容)x m x Δt
在这个实验中,你可以用温度的变化来告诉你一块燃料含有多少能量。每种物质都以不同的方式改变温度。在这个实验中,你用了100克水。水的比热为4.18 J/(g·°C)。
在这个实验中,如果水温从22℃变化到25℃,你可以这样写方程:
Q = 4.18 J/(g·℃)x 100 g x(25-22℃)
- 输入你的实数,然后解出J(焦耳)的方程。这将给出你燃烧的每一种材料释放的能量。
- 现在,将能量与每一种物质的重量进行比较。100克的燃料可能会比50克的燃料释放更多的能量。对于每种材料,计算每10克重量所产生的能量。
- 哪种材料燃烧时间最长?哪一个单位重量散发的热量最多?马粪是很好的燃料来源吗?
结果
马粪比针叶树的木头燃烧的时间长,温度高。
为什么?
当谈到使用粪便作为燃料时,这里有一个独家新闻:它不臭,至少不作为燃料。事实上,世界各地的人们都把粪便作为燃料的来源。如果你燃烧马粪,它通常比针叶树的燃料更持久,尤其是当它被压实并制成砖时
粪便必须是干燥的,因为刚从马身上取下的粪便含有大量水分,不会燃烧。在任何情况下,粪便比木头更容易着火,所以使用尽可能干燥的粪便是很重要的。
虽然使用粪便作为一种温暖自己或你的家的方式可能听起来很恶心,但粪便有很多好处。长一棵树需要很长时间,但草可以在几天内生长。有一块地和一匹马,你可以很快地把草变成燃料——只要你不介意有一点混乱!
粪便是一种很好的燃料来源,因为它本质上是通过动物消化道的草。马通过胃里的发酵来消化草。这一过程有助于分解草中的纤维素,将其转化为可用的(尽管是粗糙的)生物质燃料。
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