取暖安全连着你和我

2016年12月的一天早上，我们学校的一个同学没来上早自习，班主任急忙联系，才知道这个同学中煤气了，情况还比较严重。为什么会这样呢？是没安装烟筒吗？还是烟筒堵了呢？作为老师的我，一是想去看望下学生，二是想了解下他中煤气的原因。看过之后，我发现有烟筒，并且烟筒没问题。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炉有关。化学课本上讲，煤的主要成分是碳，碳燃烧的产物有CO、CO2。当氧气充足时生成CO2，当氧气不足时生成CO。晚上休息时火门关小，氧气不足生成大量CO，没能及时排出，造成煤气中毒，也就是CO中毒。

【提出问题】那有烟筒且烟筒没问题的情况下为啥不能排烟呢？

【原因分析2】二次观察现场，我发现烟筒是从后墙伸出去的，对着北方，那会不会是晚上刮北风，大风顶着，使得煤气不能顺利排出呢？我们地处华北地区南部，温带季风气候，冬季爱刮北风和西风，如果烟筒的口朝向这两个方向，遇到有风天气不但不能排烟还会使烟倒灌，引起中毒。

【调查取证】该同学中煤气的那天晚上，正好有北风，且整晚都在刮风，跟我们分析的一致。

【设计实验】点燃蚊香，用蚊香的烟模拟煤炉生成的CO，然后效仿图1中的方式将烟筒安装好，用电风扇模拟自然风，观察烟的走向。

图1

【实验探究1】操作：将烟筒直接伸出墙外，模拟遇到顶风时的自然环境，观察排烟情况。

现象：顶风时烟排不出，还会出现倒灌。

结论：这说明传统的烟筒安装方式存在很大问题，有极大的安全隐患。

【拓展迁移】安全连着你和我。我国地域辽阔，农村人口众多，冬季大多还是采用煤炉取暖，使用的排烟设施也是最直接的伸出去就完事，这种方式一旦遇上有风天气就会有危险。那该如何避免悲剧重演呢？

【设计改进】我们结合物理上的伯努利原理（流速越大的地方压强越小），以及动物的洞穴通风原理（如图2），对现有的烟筒进行了改进与重新设计。

图2

【实验探究2】用改进后的烟筒继续实验，检验其排烟效果是否和我们想象的相同。如图3所示，不管风顺着烟筒的方向，还是与烟筒方向垂直，都能使烟顺利排出，安全解决排烟问题。

图3

【交流总结】知识从实践中来，还要到实践中去，学习理化的宗旨就是要指导实践。冬季又要来了，希望悲剧不要重演，让知识去改变实际，做到安全取暖，安全过冬。