探究“水的沸腾”实验(人教版八年级上册)是一个简单易做的学生实验,但往往因为实验前疏于考虑,实验中重视不足,导致实验的失败率很高。下面就笔者在教学中出现的问题做一简单分析。
问题1按照课本实验器材,安装并实验,弊端主要有:时间比较长;沸腾时现象不明显(如沸腾时剧烈程度不够等)。
由于石棉网的存在,网面凹凸不平,与杯底部接触面积不大,热传导和热辐射效果不佳,因石棉网吸收的热量,不仅给烧杯底部传导和辐射热能,同时也向外界辐射而造成热能的损失,当烧杯及烧杯中的水吸收的热量与向外界散发的热量接近相等时,此时水的温度上升缓慢,甚至停止上升。改进方法:把大烧杯换成大试管(长约25厘米,直径4厘米),用酒精灯直接给盛水的大试管加热(不要加石棉网)直至沸腾。记录数据的时间单位不用分钟,改用秒。
问题2随着温度的上升,温度计与试管(烧杯)内表面出现了许多气泡。
原因是温度计的外表面是凹凸不平的,试管(烧杯)内表壁也是凹凸不平的,当我们把温度计插入水中,或把水倒入烧杯里时,并没有把这些物体表面上的空气完全排除,另外原先水中也溶解一部分空气。当给试管(烧杯)加热后,气体对水的溶解度降低,逸出的空气形成气泡,这些小气泡受热膨胀,体积增大,这是其一;另外,当水的温度升高,水从气泡的内表面向泡内蒸发,压强增大;这两种因素的作用使气泡体积增大,我们便可以观察到许多的小气泡。
问题3当水温上升到60℃~95℃这一温度范围时,水面以下的气泡有相当一部分上升至水面,在上升的过程中,气泡的体积由大变小。
这种气泡的主要成分是水蒸气。它是内部的水在高温条件下汽化化形成的。由于水不善于传导热,此时水温上下是不一致的。靠近容器底的水温高,越往上温度越低,在下部形成的气泡,上升到温度低的地方,气泡中的水蒸气就会边上升变液化,导致气泡变小甚至消失。
问题4当水温达到沸点时,观察到气泡由杯底上升到水面的过程中,气泡的体积是由小变大的。
由于水沸腾后,水的温度处处相等,气泡在上升过程中不会液化成水而是继续向泡内汽化,水蒸气(泡内空气体积膨胀也是其中的一个因素)使气泡内的压强增大,所以气泡的体积变大,直至水面破裂。
问题5有同学加热沸腾过的水,实验中,虽然水温已过沸点,但水的内部产生汽泡不多,汽泡也很小,水的沸腾现象不明显。
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