クエリ: 微粉炭、石油、ガスといった種類がある、理科の実験などで用いられる燃焼装置は何?
文章: バーナー 燃料を気体中に拡散させることにより、高温で燃焼させる。常温で気体・液体・粉体の燃料を用いるものがあり、燃料の発熱量・燃焼速度、目的とする燃焼温度・温度分布などによって構造も異なる。通常は燃料単体では燃焼しないので、酸化剤として空気、または酸素を燃料と最適な比率に混合する機構と燃焼させるための火口を有している。最も身近なバーナーは家庭の台所にあるガスコンロである。このほかではキャンプなどで利用される小型ストーブが一般にはなじみの深いものとなる。産業用としてはボイラーやガス溶接用の吹管、道路工事などに利用されるガスバーナーなど各所で利用されている。
文章: 石炭液化 狭義では、種々の方法で「化学的」に石炭を分解して石油類似の炭化水素油を製造することを指す。一方、広義では「物理的」に石炭を微粉化して水や石油と混ぜて流体化する事も石炭液化に含める場合もある。カーボンニュートラルではないという欠点はあるが、価格と大量供給においてバイオ燃料より優位である。主に技術面よりコスト面が問題とされ、「石油が不足・高騰したときだけ一時的に注目されて研究・開発されるが、不足・高騰が解消すると忘れ去られて研究・開発は停滞する」傾向があった。2000年代初頭、原油の値上がりと石油ピーク以降の石油の本格的な枯渇・高騰が懸念され、経済的競争力のある石油代替燃料の生産方法のひとつとして石炭液化が注目された。 文章: ライブスチーム 燃料は人が乗るような比較的大型の機種では石炭やLPGが使用され、小型の機種ではメタノールや固形アルコール燃料が使用される。縮尺模型であっても実物同様の安全管理が求められ、水面計、圧力計、安全弁が備えられるが、水面計と圧力計は小型の場合には省略される場合がある。 文章: 空気砲 (科学教材) 空気砲(くうきほう)とは、比較的狭い開口部から急激に空気が押し出されるときにドーナツ状の渦輪ができるが、これを人為的に発生させて観察するための装置である。日本では、米村でんじろうが都立高校の教師時代に簡易にできる手法を開発し、学校の授業や科学館のサイエンスショーで理科実験の材料の一つとして扱い、この名前が広まった。身近にある材料で比較的簡単につくることができ、また応用実験を幅広く試すことがるため、学校の自由研究テーマとして扱われることも多い。一方で、空気砲で簡単につくることができる渦輪は、ソリトンの一種で流体力学の研究対象にもなる奥行きを持つものである。 文章: 燃焼 燃焼(ねんしょう)とは、燃料(可燃物)と支燃物(典型例は空気中の酸素分子)とが激しく化学反応する酸化還元反応である。光や熱の発生を伴う。 燃焼に必要な支燃物は、空気中の燃焼であれば主に酸素分子がその役割を果たすが、適切な酸化剤と還元剤の組み合わせ(火薬類など)が存在する場合は、酸素分子の供給が無くても燃焼は起こる。 燃焼反応の開始には、熱エネルギーによる高温発生も必要とする。 燃料の酸化反応は通常は発熱反応として進行し、反応開始後は必要な熱エネルギーを継続的に得ることができる状態となる。 狭義には可燃物と酸素分子との反応のみを燃焼と定義する場合もあるが、この場合、上述の酸素分子の供給がなくとも進行する火薬の燃焼などは含まれないことになる。 より広義には、燃料の構成元素と酸素原子との化合以外に、酸素の代わりとして塩素やフッ素などと反応する酸化反応も含める場合もある。 また、生体内で起こる穏やかな酸化反応(ブドウ糖が酸化されて水と二酸化炭素になる反応など)に対して比喩的に燃焼という表現が使われる場合もあるが、定義的に区別されるものである。 火は燃焼現象(特に発光を伴う場合)を指す一般的な名称である。特に気体の燃焼現象は炎または火炎と呼ばれる。 燃焼には炎を有する有炎燃焼と有しない無炎燃焼(燻焼)がある。固体・液体物質がそのままで(気体へ変質せずに)燃焼すると無炎となる。線香の火やタバコの火は無炎燃焼の例である。木炭の燃焼も基本的に無炎燃焼だが、表面付近で生成された一酸化炭素が燃焼する際は炎を生じる。 爆燃や爆轟は爆発を伴う燃焼のことであり、反応速度が音速以下の場合が爆燃、反応速度が音速を超え衝撃波を伴う場合が爆轟と定義される。非常に大きなエネルギーを持つことから、土木工事や鉱業、兵器に利用され、また事故の原因ともなる。 文章: 原子炉安全性研究炉 原子力事故に近い状態を疑似的に再現することで、より安全な原子炉の構造や素材、運転方法、新しい核燃料による影響などを研究する。燃料はウラニウムとジルコニウムの合金を用いている。NSRRは、米国ゼネラル・アトミックス社製のTRIGA‐ACPR型(Annular Core Pulse Reactor:円環炉心パルス炉)と呼ばれる型式の研究用原子炉。原子炉の出力上昇により燃料の温度が上昇した際に出力を下げようとする性質(負のフィードバック特性)を燃料自身が備えており、NSRRでは短時間だけ高い出力を得るパルス出力運転が可能で、安全に反応度事故を模擬することが出来る。1975年6月の初臨界以来、30年以上にわたって順調に運転を続けており、これまで3154回のパルス運転、1350回の燃料照射実験を実施した。 文章: 微生物燃料電池 微生物燃料電池とは、微生物を利用して有機物(燃料)を電気エネルギーに変換する装置である。微生物燃料電池は燃料(有機物の溶液)に陽極(アノード)と陰極(カソード)が浸されている。アノードでは、燃料(有機物)が微生物により酸化分解される時に発生する電子を電極で回収する。その電子は外部回路を経由してカソードに移動する。移動した電子はカソードで、酸化剤の還元反応により消費される。アノードでおきる化学反応とカソードで起きる化学反応の酸化還元電位(電子を授受する能力)の勾配に従い電子が流れる。二つの極の電位差と外部回路を流れる電流の積に相当するエネルギーが外部回路において得られる。廃棄物バイオマスなどのエネルギー利用を可能にするものとして期待されている。なお、アノードの反応で副次的に生じる水素イオンは電極内の膜(陽イオン交換膜)を通過してカソードに到達する。水素イオンは、カソードで電子および酸素と反応して水を生じる。 MFCは、媒介型と非媒介型の2種類に大別される。20世紀初頭に実証された最初のMFCは、細胞内のバクテリアから陽極に電子を移動させる化学物質であるメディエーターを人工的に添加していた。非媒介型MFCは1970年代に登場した。このタイプのMFCでは、細菌の外膜にシトクロムなどの電気化学的に活性な酸化還元タンパク質が存在し、電子を直接陽極に移動させることができる。21世紀に入ってから、MFCは主に廃水処理で実用化され始めた。 また、土壌を利用した微生物燃料電池は、微生物学、地球化学、電気工学などの複数の科学分野を網羅しており、土壌や冷蔵庫の中にあるものなど、身近な材料で作ることができるため、教育ツールとしても有効である。実際に、家庭や学校で利用できる実験キットが販売されている。 文章: ガス機器 厳密に言えば追い焚きではないが、不動産用語としては追い焚き付きと表示することが認められているので、注意が必要である。従来のガス給湯器は内部でガスを燃焼させて水と熱交換させた後も、200°C前後の高温の排気を出していた。この排熱をあらかじめ給水と熱交換させることで給湯器全体の熱効率を高めたものを高効率給湯器といい、ガスを燃料としたものはエコジョーズという愛称で呼ばれる。エコジョーズの熱効率は95%くらいである。ちなみに石油を燃料として同様の仕組みを持った機器は、エコフィールの愛称で呼ばれる。理論上ガスは、燃焼後大部分が二酸化炭素と水になるが、この排気と冷水を熱交換させることで排気の潜熱が奪われ、結果として凝縮水を生じる。この凝縮水は排気中の他の燃焼生成物と結合し酸性のドレンとなるため、高効率給湯器の設置に際しては、燃料の種類に関らず中和装置とドレン用の排水配管の施工が必須となる。 文章: 水素燃料 水素燃料(水素分子)は、他の燃料・エネルギー源を消費して生産可能である。各種の生産方法が考えられる。 文章: 内燃機関 内燃機関(ないねんきかん)とは、シリンダーなど機関内においてガソリンなどの燃料を燃焼させ、それによって発生した燃焼ガスを用いて直接に機械仕事を得る原動機をいう。内燃機関では燃焼ガスを直接作動流体として用いて、その熱エネルギーによって仕事をする。これに対して、蒸気タービンのように燃焼ガスと作動流体がまったく異なる原動機を外燃機関という。 内燃機関はインターナル・コンバスチョン・エンジン(internal combustion engine, ICE)の訳語であり、内部(インターナル)で燃料を燃焼(コンバスチョン)させて動力を取り出す機関(エンジン)である。「機関」も「エンジン」も、複雑な機構を持つ装置という意味を持つが、ここでは発動機という意味である。 なお、動力を取り出すことが目的の内燃機関ではあるが、特殊な用途としてパルスジェットによるフロンガスの分解や4サイクル機関による天然ガスの改質などが研究された。 文章: 発熱材 化学反応を利用した発熱体で、目的に応じていくつかの方式がある。一般に普及している駅弁の自己加熱容器や、保存食品とともに防災用品として取り入れられているのがこの種類であり、規格化がなされて広く用いられている。生石灰と水のみで反応が進むため、使用後の消石灰は石灰肥料として再利用可能、と記載の製品もある。CaO (生石灰) + H2O (水) = Ca(OH)2 (消石灰) + 熱エネルギー。こちらは軍用レーション等に用いられることが多い。より高い温度の加熱に向く。株式会社協同のモーリアンヒートパックがこの方法を用いている。CaO (生石灰) +H2O (水) = Ca(OH)2 (消石灰) + 熱エネルギーAl (アルミニウム) + Ca(OH)2 (消石灰) = Ca(AlO2)2 (アルミン酸カルシウム) + 熱エネルギー + H2 (水素) 文章: 反応器 反応器(はんのうき、英: (chemical) Reactor)とは、化学物質の製造過程において、化学反応を行わせる装置をさす。反応器の設計を扱う分野として,化学工学には反応工学と呼ばれる分野がある. 文章: マイクロピペット マイクロピペット(micropipette)は理化学実験で使用される2種類の機器のいずれかを意味する呼称である。 文章: 暖房 日本産業規格、JIS S 2091:2013「家庭用燃焼機器用語」において、暖房機器(Space heater)とは燃焼で発生した熱で、採暖または室内を暖める燃焼機器の総称と定義されている。このため該当しない機器は#その他の暖房器具を参照。 ガス暖房機器(Gas heater)は燃料にガスを用いた暖房機器。 石油暖房機器(Kerosene heater)は燃料に灯油、軽油または重油を用いた暖房機器。 文章: 煆焼 英語で calcination と呼ぶのは、炭酸カルシウム(石灰石)を酸化カルシウム(石灰)と二酸化炭素に分解しセメントの原料を作るプロセスに由来する。生成されたものを総称して「焼鉱 (calcine)」という(何を熱したかは問わない)。炉や窯あるいは反応器を使って行う。工業生産に使われるプロセスには、例えば次のようなものがある。 文章: 火力発電 電磁誘導の法則を利用して、機械的エネルギーから電気エネルギーを得る機械である。現在の発電用では三相交流同期発電機が使用され、日本では商用電源として50Hz用と60Hz用に分けて採用されている。発電機で発生した電力を送電するにあたり、送電ロスを少なくするために電圧を昇圧する変圧器。日本では主に275kVや500kVまで昇圧している。特に石炭火力などは煙突より煤煙を噴出し公害をイメージするものとして描かれる事が多い。環境負荷を低減させるため、様々な処理設備を設けている。なお、LNG(液化天然ガス)はガスを液化する際にガス中の「ちり」、燃焼時に硫黄分などの不純物を取り除いているため、硫黄酸化物や煤塵の発生がない。また、近年では電子ビームを使用して脱硝、脱硫する装置もある。高熱による上昇気流の原理で排気を上方に導き上空に排出させる。