هوایی که وارد ریه‌هایمان می‌شود، یک ترکیب از اکسیژن، نیتروژن و حتی کمی آرگون است. همچنین، قطره‌های بخار آب و دی اکسید کربن نیز در آن وجود دارد،که در این آزمایش از آن ها چشم‌پوشی می‌کنیم. حدود 80٪ از هوا از نیتروژن تشکیل شده و 20٪ دیگر از اکسیژن. حالا باید ببینیم که وقتی آتش یا سوختنی رخ می‌دهد، کدام بخش از هوا در آتش مصرف می‌شود. بنابراین، در ادامه این مطلب همراه ما بمانید تا آزمایش تاثیر اکسیژن در سوختن را به صورت مرحله به مرحله به شما عزیزان آموزش دهیم.
میتوانید مقاله روش شناسایی گاز اکسیژن را مطالعه کنید.
مواد مورد نیاز برای آزمایش تاثیر اکسیژن در سوختن
• شمع
• کبریت
• استوانه مدرج 200 میلی لیتری (پیشنهاد می کنیم طول استوانه حداقل 25 سانتی متر باشد)
• تشت کوچک یا بشقاب تو گود محتوی آب (برای افزایش جذابیت و دیدن بهتر آزمایش، بهتر است چند قطره از رنگ خوراکی یا ماده رنگی به آب اضافه کنیم تا آب رنگارنگ شود و دید بهتری داشته باشد)
مراحل انجام آزمایش تاثیر اکسیژن در سوختن
• ابتدا یک شمع کف بشقاب می‌چسبانیم سپس به آرامی آب رنگی را داخل ظرف می‌ریزیم.
• در مرحله دوم شمع را روشن می‌کنیم.
• در مرحله بعدی به صورت وارونه استوانه را روی شمع قرار دهید.
• پس از مدت کوتاهی آب داخل استوانه تا یک نقطه بالا می‌رود و شمع خاموش می‌شود.
• کمی صبر می‌کنیم تا استوانه و هوای داخل آن به خوبی خنک شود و سپس ارتفاع آبی که از استوانه بالا آمده است را اندازه می‌گیریم. می بینیم که حدود 4.5 تا 8.4 سانتی متر آب بالا آمده است، یعنی چیزی حدود یک پنجم استوانه.
• ارتفاع آب داخل استوانه را بر طول استوانه تقسیم می‌کنیم و در عدد صد ضرب می‌کنیم بنابراین درصد حجم مصرفی را محاسبه می‌کنیم که در آزمایش ما حدود 19 درصد بود.
نتیجه آزمایش تاثیر اکسیژن در سوختن
زمانی که شمع در حال سوختن است وارد واکنش با اکسیژن هوا می‌شود. اگر این واکنش با نیتروژن اتفاق می‌افتاد، آب تا ارتفاع بیشتری از استوانه بالا می‌آمد، دلیل آن این است که حدود چهار پنجم هوا از نیتروژن تشکیل شده است. (البته باید توجه داشت که این آزمایش تنها به صورت تجربی بوده و کاملا دقیق نیست، زیرا در زمان سوختن، گازهای کربن دی‌اکسید و بخار آب نیز تولید می‌شوند.)
یک روش جالب دیگر برای انجام این آزمایش: فتیله شمع را خارج می‌کنیم و یک نوار منیزیم به طول 5 سانتی متر را جای آن، بالای شمع قرار دهید. حتما از عینک آنتی uv استفاده کنید تا ایمنی خود را حفظ کنید. سپس نوار منیزیم را با کبریت آتش بزنید و سریعا استوانه را روی آن قرار دهید. پس از خاموش شدن نوار منیزیم، طولی که آب بالا آمده را اندازه گیری کنید و درصد حجم جزء مصرف شده هوا را محاسبه کنید. با این روش، اعداد دقیق تری به دست خواهید آورد و هیچ گاز آلاینده‌ای تولید نخواهید شد.
کاربرد آزمایش تاثیر اکسیژن در سوختن چیست
آزمایش تاثیر اکسیژن در سوختن یکی از آزمایش‌های شیمیایی است که به منظور درک بیشتر از روند احتراق و اکسایش مواد صورت می‌گیرد. در این آزمایش، اکسیژن به عنوان عامل اکسایش و احتراق به ماده‌ی مورد نظر اضافه می‌شود تا فرایند سوختن به خوبی مشاهده شود. با انجام این آزمایش، می‌توان نحوه‌ی تاثیر اکسیژن بر روند سوختن مواد را بررسی کرد و بازده و کارایی این فرایند را ارزیابی نمود. این آزمایش می‌تواند در آموزش علوم شیمی و فیزیک به دانش‌آموزان مورد استفاده قرار گیرد تا نحوه‌ی اکسایش و احتراق مواد به آنان آموخته شود.
عنصر اکسیژن چیست؟
اکسیژن یکی از عناصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با عدد اتمی 8 و نماد O قرار دارد. این عنصر حیاتی و اساسی در زمین و سایر سیارات وجود دارد و نشانه‌ای از حضور حیات می‌باشد. اکسیژن، قابلیت ترکیب با تمام عناصر را دارد و در فرایندهای فیزیولوژیکی نقش مهمی ایفا می‌کند. این عنصر اساسی در فرایند احتراق و سوختن نقش قابل توجهی دارد.
اکسیژن، عنصر فراوانی است که بیش از 46% از جرم زمین را تشکیل می‌دهد. در جو، اکسیژن حدود 21% حجم را تشکیل می دهد و در آب دریا حدود 89% وزن را به خود اختصاص می‌دهد. حدود 60% از جرم انسان‌ها نیز از این عنصر مهم تشکیل شده است.
اکسیژن یک امر ضروری برای زندگی است و بیشتر موجودات زنده برای تنفس از آن بهره می‌برند. انسان و دیگر حیوانات خشکی، اکسیژن را از هوا تنفس می‌کنند و آن را به خون خود منتقل می‌کنند تا به سلول‌های بدنشان برسانند. ماهی‌ها هم از اکسیژن محلول در آب برای تنفس استفاده می‌کنند. باید بدانید که بدون اکسیژن، زندگی در زمین امکان پذیر نیست.
نکات ایمنی کار با کپسول اکسیژن
• هنگام انتقال و استفاده از این کپسول‌ها، حتما باید آنها را با استفاده از زنجیر و تجهیزات دیگر، به شکلی محکم نگه دارید.
• قبل از استفاده از کپسول، لطفا نشتی را چک کرده و سپس بدون ایجاد هیچ مشکلی، شیرها را باز کنید. در نهایت، اطمینان حاصل کنید که شیر به درستی بسته شده و هیچ نشتی وجود ندارد.
• لطفا دستورالعمل های استفاده از کپسول را رعایت کرده و آنها را در محیط‌های گرم نگهداری نکنید.
• از روغن‌ها و گریس به عنوان روان‌دهنده برای شیرها و مهره‌ها استفاده نکنید.
• به موجب دستورالعمل استفاده، لطفاً کپسول را در محل مناسبی قرار دهید تا نیاز به استفاده از لوله‌های بلند نباشد و همچنین برای تکنسین هیچ مشکلی پیش نیاید.
اکسیژن مایع چیست؟
اکسیژن مایع یکی از مایعات گازی است که دمای جوش بسیار پایینی دارد، کمتر از 130- درجه فارنهایت. به دقت، دمای جوش اکسیژن مایع 297- درجه فارنهایت و معادل 183 درجه سلسیوس است. این مایع دارای رنگ آبی کمرنگ است و باید در مخازن کرایوژنیک نگهداری شود.
اکسیژن مایع، نسبت به نمونه گازی‌اش، بسیار فشرده‌تر است؛ به گونه‌ای که حجم یک لیتر از این مایع معادل 860 لیتر از این گاز است. به دلیل سهولت حمل و نقل اکسیژن مایع، اغلب از آن برای درمان بیمارانی که نیاز به تراپی اکسیژن دارند، استفاده می‌شود.
کاربرد گاز اکسیژن در صنایع مختلف
• در صنایع غذایی برای حمل ماهی زنده و غذاهای دریایی
• در صنایع دارویی و شیمیایی ایجاد آتش برای آب‌بندی و پلمپ کردن آمپول‌های شیشه‌ای
• برای تولید فیبرهای نوری با خلوص بالا
• برای غنی‌سازی هوا در طی فرآیند تخمیر
• استفاده در صنایعی که با کوره سر و کار دارند
• استفاده در دستگاهی مثل لیزر، برش و جوش
• اکسیژن مایع به عنوان سوخت موشک اکسید کننده (بسته به فعالیت های برنامه فضایی)
• برای تولید انواع گازهای کالیبراسیون استفاده می‌شود
• اکسیژن تجاری یا هوای غنی اکسیژن، در صنایع شیمیایی به عنوان جایگزینی برای هوای معمولی استفاده می‌شود تا مواد شیمیایی کنترل شده با استفاده از اکسیداسیون مانند استیلن، اتیلن اکسید و متانول تولید شوند.
کاربرد در صنعت فولاد سازی
در صنعت فولادسازی، استفاده از اکسیژن خالص برای “دمیدن” فولاد پر کربن ضروری است. این عمل به معنای حذف دی اکسیدکربن و دیگر ناخالصی‌های غیرفلزی به صورت سریع و آسانتر نسبت به استفاده از هوای معمولی است.
حمل و نقل
هنگامی که یک وسیله برای کارکرد به انرژی نیاز دارد اما به منبع تغذیه متصل نیست، از گاز اکسیژن برای این کار کمک می‌گیرند.. این مورد به وسایل نقلیه مانند اتومبیل و موتورسیکلت محدود نیست و در مواردی مانند ژنراتورها، کشتی‌ها و هواپیماها نیز قابل اعمال است.
کاربرد در صنایع پزشکی
استفاده از اکسیژن در حوزه پزشکی بسیار گسترده است. از جمله کاربردهای آن می‌توان به استفاده از کپسول اکسیژن و انکوباتورهای کودکان اشاره کرد. همچنین، بی حس کننده‌های گازی حاوی اکسیژن در زمان بیهوشی عمومی، به حفظ علائم حیاتی فرد کمک می‌کنند.
استفاده از اکسیژن پزشکی یکی از کاربردهای حیاتی این گاز است. این گاز می تواند بهبود متابولیسم بدن را تسهیل کرده و در نتیجه، زنده نگه داشتن بیماران را تضمین کند. اهمیت استفاده از اکسیژن برای بیماران و مصدومان با مشکلات تنفسی بسیار بالا است و حتی می‌توان گفت که بدون این گاز، زنده ماندن آنها تا وقتی که به بیمارستان یا مراکز درمانی برسند، غیرممکن است.
تصفیه آب و فاضلاب
استفاده از اکسیژن برای تصفیه فاضلاب، روشی بهتر و موثرتر از سایر روش‌های شیمیایی است. برای سوزاندن زباله‌ها در سیستم‌های بسته، استفاده از اکسیژن خالص بسیار حائز اهمیت و کاربردی است.
ورزش و کوهنوردی
در ارتفاعات بالای 2000 متر، کوهنوردان ممکن است با مشکلاتی مانند کوه گرفتگی یا کمبود اکسیژن روبرو شوند. در این شرایط، حمل یک سیلندر اکسیژن می‌تواند به طور قابل توجهی به آنها کمک کند.
هوا فضا
در دنیای هوا فضا، اکسیژن مایع به عنوان یک عامل اکسایشی یا تغییردهنده کاربرد قابل توجهی دارد. وقتی این مایع با هیدروژن واکنش می‌دهد، انرژی که برای پرتاب موشک احتیاج است تامین می‌شود. به همین دلیل بسیاری از مردم این مایع را به عنوان سوخت موشکی می‌شناسند.
برای بهبود تنفس و پیشگیری از خطرات احتمالی، فضانوردان لباس‌های خود را با گاز اکسیژن پر کرده‌اند. بنابراین، در مواقع اضطراری، آنها می‌توانند از اکسیژن محبوس در لباس خود استفاده کنند به جای کپسول اکسیژن.
کاربرد به عنوان ضد عفونی کننده
این گاز، یک ضدعفونی کننده بسیار قوی است که می تواند از تجمع باکتری‌ها در بدن جلوگیری کند. این خاصیت منحصر به فرد، باعث شده تا در حوزه پزشکی برای از بین بردن باکتری‌ها و پاکسازی بدن بیماران از گاز اکسیژن استفاده شود.
کاربرد در صنایع پتروشیمی
در این صنعت، اکسیژن به عنوان عاملی برای ایجاد احتراق و سوختن مواد کاربرد دارد. این فرایند عمدتا به منظور تولید آب و دی‌اکسید کربن انجام می‌شود و همچنین تامین انرژی نیز یکی از هدف های اصلی و حائز اهمیت این فرآیند است.
جمع بندی
گاز اکسیژن یک گاز بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌طعم است که در هوا نیز وجود دارد و برای حیات بشری ضروری است. اکسیژن برای تنفس، احتراق، سوختن و اکسیداسیون در فرآیندهای صنعتی و پزشکی استفاده می‌شود. همچنین در تولید فولاد، تصفیه آب، تولید انرژی و درمان برخی بیماری‌ها نیز کاربرد دارد.
