空气成分的发现

2025-01-29

空气成分的发现（共5篇）

空气成分的发现篇1

按照包装形式的不同, 常见的乳粉包装可分为铝塑复合膜、镀铝复合膜等塑料软包装及金属罐两种;按照包装内气体成分的不同, 常见的乳粉包装又可分为充氮包装、气调包装与普通包装三种。充氮包装即向包装内充入一定量的氮气置换原有空气成分, 气调包装即向包装内充入氮气与二氧化碳的混合气体, 而普通包装即包装内主要是空气, 并未做任何抽真空或充气处理。

氮气为惰性气体, 充入包装后可使乳粉处于一种惰性气体氛围中, 既可防止乳粉氧化变质, 还能抑制需氧型微生物的生长, 二氧化碳气体可溶于脂肪、水等成分中形成一个弱酸性的环境, 从而抑制微生物的生长。因此, 理论上而言, 对于同种材质结构的包装材料, 充氮包装或气调包装对乳粉的保质效果明显优于普通包装。然而在实际应用过程中, 由于成品包装对内部气体的阻隔能力或密封效果不同, 充氮包装或气调包装的实际保质效果取决于包装内部氮气、二氧化碳、氧气等气体成分含量的变化, 故乳粉生产现场包装内气体浓度是否达到预期的要求、货架期包装内的气体浓度是否发生变化是乳粉生产企业非常关注的问题。

本文利用HGA-03顶空气体分析仪对市面上常见的四种乳粉成品包装内的气体成分含量进行跟踪检测, 分析包装内的气体含量随存储时间的变化。

试验仪器与方法

试验仪器与试样

测试原理

HGA-03顶空气体分析仪:济南兰光机电技术有限公司自行研发, 专业用于测试包装袋、瓶、罐等包装容器中氧气、二氧化碳、氮气含量的检测仪器。该仪器中配置了高精度的氧气与二氧化碳传感器, 可准确测试包装中氧气及二氧化碳的含量。充氮包装或气调包装中的主要气体成分是氧气、二氧化碳和氮气三种气体, 因其他气体含量可忽略不计, 因此氮气含量即可用包装内的气体总量减去氧气、二氧化碳含量而得。

仪器结构

HGA-03顶空气体分析仪同时配置了氧气传感器、二氧化碳传感器, 可同时测试氧气、二氧化碳的含量, 打破了常见的顶空分析仪一次只能检测一种气体的弊端;仪器配备了可滑动式测试头, 可适用于任意高度试样的测试;设备提供了自动刺破试样装置, 通过设置升降台, 将试样送至穿刺针处, 自动刺破试样, 还可以调节试样的上升速度, 控制刺破强度, 克服了大多数顶空分析仪只能测试软质包装的弊端, 节省了定制测试硬质包装所需配套夹具的昂贵费用, 同时避免了手工操作刺破试样, 提高了测试精度及试样效率;尽可能缩短设备内的管路长度, 缩短了试验时间, 使设备更加适用于食品、药品等产品生产现场的应用;设备采用了高精密度、高气密性、小体积的气体取样器, 以适用于气体体积较小的成品包装内气体成分的测试;取样器内配备了防堵式结构设计, 防止奶粉、药品等粉末类样品造成仪器堵塞。

试样

从市场上购买了四种乳粉成品包装, 开始试验日期距生产日期不超过一周, 分别编号为#1、#2、#3、#4, 每种样品各取12个试样。其中#1、#2样品为罐装乳粉, #3、#4样品为袋装乳粉, 且均为铝塑复合膜包装袋。

试验步骤

用HGA-03顶空气体分析仪分别测试四种样品中的气体含量, 每种样品测试3个试样;每隔1个月, 分别从四种乳粉样品剩余的试样中抽取3个, 测试其包装内的气体含量, 直至12个试样均测试完毕。

结果与讨论

在连续4个月内, 每种乳粉样品包装内气体含量的测试结果如表1所示。

由于购买的乳粉距离生产日期不超过1周, 因此, 第1个月测试的成品包装内气体成分含量基本可以代表乳粉生产现场向包装充入的气体情况。从4种样品第1个月的检测数据可以看出, #1、#3样品包装中主要为氮气, 为充氮包装, #2样品中主要为氮气、二氧化碳的混合气体, 为气调包装, #4样品包装中的氧气、氮气、二氧化碳成分含量与空气中的相似, 为普通的空气包装。

另外, 从4种样品在连续4个月内包装内气体含量的变化可以看出, #1、#2、#4样品中氧气、氮气的含量基本保持不变, 3#样品中氧气含量逐渐增加, 氮气、二氧化碳含量逐渐减少。乳粉包装中气体含量的变化主要与包装材料的阻隔性、成品包装的密封性有关, 因此#1、#2、#4样品包装的阻隔性及成品包装的密封性均比较好, #3样品包装的阻隔性或密封性较差, 引起包装内气体成分发生变化。

结论

HGA-03顶空气体分析仪可同时检测出包装内氧气、二氧化碳的含量, 并间接推算出氮气的含量, 试验效率高, 试验结果的稳定性及重复性好, 可真实反映包装内气体成分含量。

检测的四种乳粉包装中, #1、#3样品为充氮包装, #2样品为气调包装, #4样品为普通空气包装。在对四种样品的跟踪检测过程中发现, #1、#2、#4样品包装的密封性、阻隔性比较好, 包装内的气体成分基本未发生变化, #3样品包装由于包装的密封性或阻隔性比较差等原因, 引起包装内氧气浓度增加, 氮气及二氧化碳浓度降低。

空气成分的发现篇2

本节课的教学是立足于新课程的理念，运用引导讨论教学过程来指导学生亲自动手实验，探究知识的发生、发展过程，从学生在课堂实验探究过程中的专注、相互合作的精神以及对自已的见解的执着，再辅以教师的启发、引导等教学手段，出色地完成了本节课的教学任务。从学生下课后一改往日课间休息的喧闹，仍在为课堂上的问题争论不休，不难看出，课堂教学过程中充分发挥了学生的主体作用，注重了知识的形成过程，关注了学生的个性发展，尽可能多地给学生创造动手、动脑的机会，既培养了学生的积极主动的学习态度，又使学生独立思考问题、发现问题和相互合作的能力得到了较好的锻炼。

2、教学效果反思：

空气成分的发现篇3

现从2种不同原理测量仪器的检测原理出发, 重点针对光干涉原理中被测气体成分变化引起的折射率变化进行分析。通过各仪器测量数值的统计分析, 明确了矿井空气中成分变化对2种测量仪器的影响。

1光学瓦斯鉴定器

1.1检测原理

光学瓦斯鉴定器利用的是光的干涉原理。它由光源发出1束白光, 经聚光镜到达平面镜, 并经其反射和折射形成2束光, 分别通过空气室和被测气室, 经折光棱镜折射到反射镜, 再反射给望远镜系统。由于光程差的结果, 在物镜的焦平面上将产生干涉条纹。由于光的折射率与气体介质密度有关, 如果以空气室和被测气室都充入新鲜空气时产生的条纹为基准, 当被测气室中含有瓦斯的空气时, 由于新鲜空气与被测气室中含有瓦斯的空气密度不同, 引起折射率的变化, 光程也随之发生变化, 于是干涉条纹产生位移, 从目镜处可以看到干涉条纹移动后所处的瓦斯浓度刻度值, 即可测得瓦斯浓度。

1.2刻度划分及误差原因分析

从光学瓦斯鉴定器的工作原理可以得知, 它的测定是以新鲜空气中加入一定量的CH4 为被测气体来确定它的读数刻度的。当被测气室中充入新鲜空气时, 被测气室与空气室中折射率相同, 定义该处干涉条纹刻度为0, 即为基准。当被测空气中充入含量为1%的CH4 的空气时, 原基准位移, 该被测气体折射率为1.000 273 39, 与空气折射率差为0.000 001 39, 该处位移被标定为1%瓦斯刻度。依此类推, 就这样将光学瓦斯鉴定器进行了准确的刻度划分。

在实际工作中, 由于矿井空气中各种成分变化较大, 引起被测气体密度发生变化, 从而折射率发生变化, 对光学瓦斯鉴定器所产生的读数有较大影响。

(1) 矿井空气中单纯增加N2对光学瓦斯鉴定器的影响。

由于N2的密度、折射率均大于空气, 当它增大时, 即便是没有CH4 参与, 被测空气的折射率也发生了变化, 从而影响到光学瓦斯鉴定器的读数。当被测气体为纯N2时, 光学瓦斯鉴定器的读数竟然为3.597% (表1) 。

(2) 矿井空气中O2单纯减少对光学瓦斯鉴定器的影响。

由于O2的折射率小于空气, 当它减少时, 即便是没有CH4 参与, 被测空气的折射率也发生了变化, 从而影响到光学瓦斯鉴定器的读数 (表2) 。现实中O2不可能增加, 但当被测气体为纯O2时, 光学瓦斯鉴定器的读数竟然为-13.67%。

(3) 矿井空气中单纯增加CO2对光学瓦斯鉴定器的影响。

矿井空气中单纯增加CO2对光学瓦斯鉴定器的影响分2种:①理想状态下, CO2完全被药品过滤, 矿井空气中氮氧比不发生变化, 无影响;②实际情况下, CO2被过滤一部分, 矿井空气中氮氧比变化造成影响。矿井空气中单纯增加CO2所产生的影响见表3 (空气中CO2过滤50%) 。

2热催化瓦斯便携仪

2.1工作原理

瓦斯便携仪是矿井流动人员与管理干部监测瓦斯的主要仪器, 是自动控制与现场管理的重要依据。瓦斯便携仪和瓦斯监测系统中瓦斯传感器同为热催化原理。催化燃烧式CH4 监测器的工作原理是:在高温传感元件表面的CH4 (或可燃性气体) , 在催化剂的催化作用下, 发生无焰燃烧, 放出热量, 使传感元件升温, 进而使传感元件电阻变大, 通过测量传感元件电阻变化就可测出CH4 气体的浓度。

2.2误差原因分析

CH4 无焰燃烧的完全反应方程式为:

undefined2+795.5 kJ

从方程式可以知道, 为使1 mol的CH4 完全反应, 需要2 mol的O2。工作地点空气环境中不能缺少“O2”, 在缺氧条件下是不能正常工作的, 理论上在空气中CH4 最大完全反应浓度为9.5%。由于催化元件反应气室很小, CH4 燃烧产生的CO2和H2O会阻止CH4 向元件扩散, 并且元件温度增高时, 其散热量也增大, 元件温度很难随燃烧热量的增加而成比例增加。因此, 实际测量值达不到理论分析值, 其最大催化反应上限浓度在13.5%。当CH4 浓度不大于5.0%时, 燃烧产生CO2和H2O较少, 元件温度也较低, 对测量的影响较小, 实际测量值与理论分析值比较接近, 传感元件的线性度较好, 元件的输出与CH4 浓度基本成线性关系。CH4 浓度在5.0%～13.5%时仍成正比例关系, 当CH4 浓度大于13.5%时成反比例关系 (图1) 。

从图1可看出, 0～5%浓度CH4 的线性较好, 当催化元件老化一段时间时, 这个上限也要降低到3%～4%, 这就是绝大多数产品选择的测量范围。

以上研究是在空气中进行的, 也就是O2成分可以保证;但在矿井空气中由于其他有害气体的变化, 将影响O2的含量。

3不同仪器在生产现场测量数据的比较

在鹤壁三矿3008回采工作面上隅角、回风巷, 30024回采工作面上隅角、回风巷, 2123回风巷5个地点进行了数据收集试验。每周三、周日对以上5个地点传感器用空气、标气2种气体进行不少于3 min的充气校正, 在校正时要记录该处温度、湿度、风速。同时使用已在地面开机0.5 h以上的3个厂家的瓦斯便携仪 (瓦斯便携仪必须不低于5 min充气校验) 到现场与传感器进行比对并记录结果。在对瓦斯便携仪进行校验时要记录温度、湿度。另外, 2人带2台光学鉴定器, 1台在-290 m水平校0, 另1台在-550 m水平校0。现场与传感器进行比对并记录当地瓦斯、CO2浓度大小, 同时抽取气样送鹤煤公司化验室化验气体成分。统计结果见表4。

4数据分析

(1) 2008年12月至2009年7月, 鹤壁三矿2123复采工作面回风巷风流中的33个气样平均数据为0.98%CO2, 0.12%CH4, 19.34%O2, 79.56%N2。经计算, 折射率为1.000 273 901, 光学瓦斯鉴定器读数应为1.367 6%。按药品能完全吸收CO2计算, 折射率为1.000 272 475, 光学鉴定器读数应为0.341 726%, 与实际瓦斯相差0.22%, 数据分析与理论计算数据相符。

(2) 鹤壁三矿30024工作面为四分层开采, 2009年6—8月回风中的10份化验单平均数据为:0.15%CO2, 0.06%CH4, 20.27%O2, 79.52%N2。按药品能完全吸收CO2计算, 折射率1.000 272 208, 光学瓦斯鉴定器读数应为0.149 940%, 与实际瓦斯相差0.09%, 数据分析与理论计算数据相符。

(3) 2009年3—8月, 鹤壁三矿30024上隅角网里的38份化验单平均数据为:3.6%CO2, 1.33%CH4, 14.67%O2, 80.4%N2。经计算, 折射率为1.000 280 337 4, 光学鉴定器读数应为5.998 130% (与实际瓦斯相差4.67%) ;如药品能吸收50%CO2, 则折射率为1.000 277 814, 光学瓦斯鉴定器读数应为4.182 770% (与实际瓦斯相差2.85%) ;如药品能完全吸收CO2, 则折射率为1.000 275 196, 光学瓦斯鉴定器读数应为2.299 620% (与实际瓦斯相差1.3%) , 数据分析与理论计算数据相符。

(4) 2009年8—10月, 鹤壁三矿2206采区回风流10份化验单平均数据为:1.66%CO2, 0.09%CH4, 18.67%O2、79.58%N2。经计算, 折射率为1.000 274 979, 光学瓦斯鉴定器读数为2.143 2% (与实际瓦斯相差2.05%) ;如药品能吸收50%CO2, 则折射率为1.000 273 782, 光学瓦斯鉴定器读数应为1.28% (与实际瓦斯相差1.19%) ;如药品能完全吸收CO2, 则折射率为1.000 272 566, 光学瓦斯鉴定器读数应为0.41% (与实际瓦斯相差0.32%) , 数据分析与理论计算数据相符。

5降低测量误差的措施

(1) 加强对瓦斯监测仪器的维修保养, 定期对检测仪器进行性能鉴定, 不完好则不使用。

(2) 在底分层工作面或复采工作面等CO2涌出较大地区使用光学瓦斯鉴定器, 应采取加长钠石灰药管的方法, 增大CO2的吸收量, 尽可能减少CO2对CH4检测的影响。

(3) 在已知缺氧的地点, 用O2鉴定器或O2鉴定管测定O2浓度, 采用增强吸收CO2的办法测定CH4, 再按每减少1%O2减少0.2%CH4的方法修正光学瓦斯鉴定器测得的CH4 数值。

(4) 除标准气体外, 不能用2种仪器中任何一种去标定另一种仪器。

6结论

(1) CO2浓度对CH4测量数据影响较大, 当CO2浓度数值较大时, 光学瓦斯鉴定器的CH4 测值比实际浓度要大。主要原因为:①光学瓦斯鉴定器中的钠石灰对CO2吸收不完全;②CO2浓度较大时使被测气体中O2减少、N2增加, 被测气体折射率增大, 使光学瓦斯鉴定器测值偏大。

(2) 工作面上隅角等O2浓度较低地点, 呈现热催化元件测值偏小、光学瓦斯鉴定器测值偏大的两极分化现象。主要原因为:①O2与CH4 的浓度比小于2∶1, 影响热催化元件的热催化反应, 导致无焰燃烧不完全, 测值比实际浓度要小;②O2浓度降低, 使N2浓度升高, 被测气体折射率增大, 使光学瓦斯鉴定器测值偏大。

(3) O2正常、CO2浓度较低的地点即正常风流中, 光学瓦斯鉴定器和瓦斯便携仪数值均正常。

(4) 在CO2浓度较高地点, 通过增加光学瓦斯鉴定器中的CO2吸收管长度, 可降低光学瓦斯鉴定器的测量误差。

(5) 热催化类检测仪器不适合测定工作面上隅角、采空区密闭、抽放管路等严重缺氧地点的CH4 浓度。

摘要：在空气成分变化时, 不同检测仪器检测的数据有较大偏差, 对检测仪器误差原因进行了分析, 经过实地测量及对比研究, 提出了降低测量误差的措施。结合分析结果, 在运用空气成分递减规律准确修正特殊情况下使用瓦斯检测仪器测量中出现的误差, 为煤矿安全管理提供了决策依据, 提高了安全管理水平。

《空气的成分》教学反思篇4

在教学的本课的时候，我首先在演示点燃的蜡烛在被杯子罩住之后，学生猜测会怎样。这个效果还是很好的。学生们都被激发出非常大的兴趣。在老师的演示完之后，学生看到现象，学生能够用自己的已有的知识进行解释。在之后，我问他们一句，里面还有空气吗?这个时候，学生们大部分说没有了。这样的效果还是我想要的。

在我介绍完下面的实验的做法之后，然学生进行实际的操作，我发现学生们操作没有按照老师的要求或者没有按照介绍的方法进行。当时我就想这是怎样回事呢?现在想来，我虽然演示和介绍了操作方法，但是学生看了和听了，但是到学生去做的时候，他们可能已经忘了怎样去做，这样，学生就会不知道下面怎样去操作。我以后再教学的过程中，应该将操作的过程将相关的图片出示出来，这样学生就能够更好的去操作。还有学生可以根据老师的操作实例进行操作。这样学生的操作会是更好的。

为了更好的完成本课，在下面的教学中，我采用的演示的方法，学生进行观看的方法进行教学。现在想来，如果有可能，还是让学生探究的去实验操作，这样的效果应该会更好。

空气成分的发现篇5

关键词：以问题为中心,创新精神,教学模式

一、指导思想

按照新课程理念的要求, 化学教学应该“建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上, 教师应激发学生的学习积极性, 向学生提供充分从事化学活动的机会, 帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的化学知识与技能、化学思想和方法, 获得广泛的化学活动经验, 学生是化学学习的主人, 教师是化学学习的组织者、引导者和合作者”。

二、理论基础

1.“以问题为中心”的讨论式教学模

式, 由“问题情境、合作交流、知识迁移、总结反思、跟踪反馈”五个环节组成, 是建立在建构主义理论基础上的一种开放性的教学模式。

(1) 教学内容的开放性。用生活中的问题创设情境, 激发学生的学习动机, 用生活事例来加强概念的理解, 培养学生学习化学的兴趣。在轻松、愉快的教学情境中, 学生学习“有用的化学”, 应用化学解决问题。

(2) 教学方法的开放性。运用讨论发现法让学生积极参与课堂讨论, 自主探索, 在知识的学习中, 重视知识的形成过程和概括过程;在解决问题中, 引导学生从多角度进行全面分析, 注重优化学生的思维品质。

(3) 教学手段的开放性。多媒体教学的利用, 不但可以给学生创设一种活生生的生活情境, 而且可以增大信息提供量, 提高课堂效率。

2. 教学设计中体现的五个原则。

(1) 问题性原则。整节课把问题作为教学的出发点, 精心设计问题情境, 让问题处在学生思维水平的最近发展区, 充分激发学生的好奇心和求知欲, 将生活中、社会中的问题引入本课, 同时, 又在教学中提出几个动态问题, 并且注意问题的发散和解决, 最后又以开放性问题作为结尾, 真正体现了问题是化学的心脏, 化学教学就是问题教学。

(2) 再创性原则。化学教学的核心是学生的“再创造”。引导学生在教学过程中根据自己的体验, 并用自己的思维方式重新创造出有关的化学方法。

(3) 过程性原则。化学教学是化学思维活动过程的教学, 在获取和运用知识的过程中要重视发展学生的思维能力, 让学生主动参与知识的发现过程, 许多问题的设计很自然地使学生积极去思考、发现新的知识, 在发现过程中, 可以体会到化学概念的提出过程、知识的形成过程、发展过程, 使学生在这些过程中展开思维, 从而发展学生的能力。

(4) 主体主导原则。在课堂上, 教师的作用只是一个问题的提供者, 讨论学习的组织者。立足于学生发展的角度, 还课堂给学生, 还问题的探索、发现权给学生, 使学生成为问题的探索者和发现者。

(5) 民主讨论原则。主要体现在教师发挥“集思广益、智力互激”的优势, 积极组织学生开展平等、宽松、民主的讨论, 通过讨论, 互相启发, 取长补短, 激发灵感, 合作创新。

三、课堂实录

1. 创设情景, 导入新课。

师说:同学们让我们先来做个游戏, 请同学们屏住呼吸, 不吸气也不呼气, 看你能坚持多久?有手表的同学可以看一下时间。

……

2. 合作交流, 解读探究。

师问:空气是看不见、摸不着的, 你能用一个简单的实验或列举实例说明空气确实存在吗?

生讨论答: (1) 把一个压扁的塑料袋抖开, 再将袋口系住, 用双手挤压塑料袋, 感觉到有压力, 是因为袋内充满了空气, 这可以说明空气的存在。

(2) 用一个注射器在空气中抽拉几下, 再向水中推挤, 会看到有很多气泡从针头冒出, 说明空气真实存在。

(3) 用扇子朝脸上扇, 感觉有风, 这是因为空气在流动。

(4) 外面的树叶在动, 那也是因为空气在流动。