【目的和要求】
1.理解熔解和凝固的概念。
2.认识同一种晶体的熔点和凝固点是相同的。
3.了解熔解热的含义。
4.学习根据实验记录作出温度随时间变化的图线,认识晶体萘在熔解和凝固过程中的特点。
【仪器和器材】
方座支架,大烧杯,酒精灯,温度计,大试管,搅拌器,纯萘粉。
【实验方法】
1.把装有萘粉的大试管(直径约2.5厘米,萘粉高度约3厘米)放在盛有热水(70℃左右)的大烧杯里。试管内装有温度计和搅拌器,如图2.23-1所示。指出观察的重点是被加热的萘粉和温度计。
2.用酒精灯通过烧杯和水给萘粉均匀加热,并随时搅拌萘粉。于是萘吸收热量,温度不断上升。每半分钟记录一次温度。
3.等萘的温度接近80℃时,稍减慢加热速度。注意观察萘的变化,刚见由试管壁开始,萘粉逐渐熔解,这时温度基本上保持在80℃左右。
4.萘全部熔解后,温度又持续上升,约90℃停止加热。
5.移去大烧杯,让萘在空气中自然冷却。萘开始凝固,在凝固过程中萘仍保持80℃左右,完全凝固后温度才下降。温度降到70℃时停止记录。下表列出了一次实验记录。
熔解过程:
时间(分) | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 |
温度(℃) | 70 | 74 | 76 | 78 | 79 | 79.2 | 79.3 | 79.5 | 80 | 80.1 | 80.2 |
时间(分) | 5.5 | 6 | 6.5 | 7 | 7.5 | 8 | 8.5 | 9 | 9.5 | 10 | 10.5 |
温度(℃) | 80.2 | 80.2 | 80.5 | 80.5 | 80.6 | 81 | 81.5 | 82 | 84 | 86.5 | 88 |
凝固过程:
时间(分) | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 |
温度(℃) | 88 | 86 | 84 | 80.5 | 79.5 | 79.1 | 79 | 79 | 79 | 79 | 79.8 |
时间(分) | 5.5 | 6 | 6.5 | 7 | 7.5 | 8 | 8.5 | 9 | 9.5 | 10 | 10.5 |
温度(℃) | 78.8 | 78.8 | 78.5 | 78.5 | 78.3 | 78 | 76 | 72 | 69.5 | 68.5 | 66.2 |
6.按上面的记录做出萘熔解和凝固时温度随时间变化的图线,分析各段情况和特点,标明熔点和凝固点,如图2.23-2和图2.23-3所示。
7.总结实验结果得出结论。指出这个结论只适用于晶体。
8.最后,根据晶体在熔解和凝固过程中温度不变的特点,引出熔解热的概念。
【注意事项】
1.加热不要太快,尤其在萘熔解时更应注意。为了节省实验的时间,开始时的温度应靠近熔点。
2.萘的用量要适当。太少则熔解时间短,过程不显著;太多虽然熔解过程显著,但实验时间太长。
3.萘是热的不良导体,为保持加热均匀,实验中要随时搅拌。要注意在熔解过程中必须使萘粉与萘液充分混合。
4.如果在热水中再多加用一支温度计,作为给萘粉加热升温的参考,对实验很有好处。
5.大试管装萘粉的部分应全部没入热水中。
【参考资料】
1.在找不到纯萘的情况下,可以用卫生球研成粉代替。因卫生球内含有杂质,对实验效果稍有影响。也可用海波(熔点约48℃)代替萘做实验。因海波内含有结晶水,使熔点与凝固点稍有差异。
2.用萘做完实验后,萘固着在试管里。清除时,可先把试管放在沸水中加热使萘熔解浮在水面。试管捞出后仍会有少量萘附着,然后,放入烘箱内烘烤,直至萘全部清除为止(如无烘箱,可适当在电炉或火炉上烘烤)。在操作时要注意通风。
3.用小烧杯代替大试管,也能做好实验。
编者提示:本小实验可辅以“热学”部分的物理实验教学,以此培养和提高学生的实验能力和素养。
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