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密閉暗黑空間特殊供氧燈的研制

  密閉空間(如某些公共場所、浴室、臥室)往往缺乏氧氣,用“氧立得”等醫(yī)療設(shè)備供氧,一方面有噪聲,另一方面氧氣沒有清新味。于是本人想到做一個既能為家庭浴室等密閉空間提供氧氣又節(jié)能環(huán)保的設(shè)施。植物光合作用時會放出很多氧氣,但通過植物的光合作用供氧存在下面這些問題:光能從何而來?普通燈為它供能太過浪費;光照強(qiáng)度能不能達(dá)到植物的光補(bǔ)償點,有沒有超過植物光補(bǔ)償點的光飽和點,普通燈兩者都難以保證且不能調(diào)節(jié)強(qiáng)度,發(fā)光效率低;普通光是白光,具有固定比例的所有波長的光,對植物而言,難以保證提供植物生長達(dá)到一定目標(biāo)所需要的特殊的光質(zhì)。要解決這些問題,就必須研制一種適用于密閉空間的特殊的燈。

供氧燈實物圖


  通過跟老師的交流并查看相關(guān)資料,得知植物對光照的要求有三個方面:一是光質(zhì),不同波長的光對植物的作用不同,波長在720~610 nm內(nèi)的紅光,易被葉綠素吸收,能調(diào)節(jié)光合酶的活性與氣孔的開度;波長在400~310 nm的藍(lán)光,能矮化植物,增厚葉子。二是光照強(qiáng)度,植物開始光合作用要求的最低光照強(qiáng)度叫光補(bǔ)償點,光合作用的能力達(dá)到最大值時的光照強(qiáng)度叫做光飽和點。根據(jù)所選實驗植物綠蘿對光輻射強(qiáng)度的要求,確定光源的光照強(qiáng)度,要大于在室溫條件下的它的光補(bǔ)償點。經(jīng)照度計測定室溫攝氏15度時綠蘿光補(bǔ)償點:100Lux左右。光飽和點1500 Lux ,所以選用了35個紅色LED燈,每個0.04w;1個藍(lán)色LED燈,0.06w,一共1.46w;發(fā)光效率80流/w,燈離植物30厘米,光照強(qiáng)度為1.46×80÷0.32=1297.8流/m。第三是光照時間,長短要符合所選植物綠蘿的生物節(jié)律。紅藍(lán)GaN基LED燈避免發(fā)對植物生長無益的光,提高光合作用效率,并能間歇性控制,大大提高光的利用率。

普通光源照射下的綠蘿


  對供氧燈供氧能力的監(jiān)測實驗過程:采用白磷的自燃來測量氣體中的含氧量。首先打開密閉桶的有機(jī)玻璃蓋,讓綠蘿敞置在辦公室或?qū)W生剛做完實驗的實驗室;第二步,待桶中氣體與環(huán)境空氣一致時,將兩廣口瓶口朝上放在桶底,蓋緊有機(jī)玻璃蓋,讓廣口瓶開始收集含有活性氧的空氣,并開始計時;第三步,過一段時間后,將過量的白磷放入插在軟木塞上的燃燒匙中,將軟木塞拿到桶中塞緊廣口瓶(氧氣比空氣重,敞開桶蓋,短時間瓶中氣體不會有很大變化);第四步,將廣口瓶放入存有開水的燒杯中,白磷自燃,瓶中充滿白煙,并有火星較長時間閃現(xiàn);第五步,將廣口瓶放在鐵架臺上,讓它迅速冷卻,打開止水夾,分兩次讀堿式滴定管上水面降下的讀數(shù),兩次讀數(shù)相加即為瓶中白磷燃燒掉的氧氣的體積。

供氧燈供氧能力的監(jiān)測裝置


  從記錄的數(shù)據(jù)可知,供氧燈產(chǎn)生的氧氣較空氣中多很多,并且實驗室學(xué)生剛做完實驗,二氧化碳含量高,用這樣的氣體讓植物進(jìn)行光合作用放出的氧氣更多。通過多次實驗,效果和理論相吻合,證實供氧燈的研制是成功的。現(xiàn)在,很多商場、茶肆、辦公場所甚至家庭使用空調(diào)時,空氣質(zhì)量差,缺氧嚴(yán)重。為了美觀,這些場所大多擺放了大量的花卉,可花卉在密閉暗黑條件下光合作用很弱,呼吸作用反而消耗大量的氧氣,為了讓空氣真正好起來,可廣泛使用這種供氧燈來解決問題。此發(fā)明獲湖南省第三十三屆青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎。

                        責(zé)編/畢海蛟

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