“气压对液体沸点的影响”实验改进

发表时间:2021/6/11   来源:《中小学教育》2021年第2月第5期(下)   作者: 潘丽碧
[导读] 指出了浙教版初中科学八年级上册教材中“气压对液体沸点的影响”实验存在的不足

        潘丽碧
        浙江省温州市第十九中学325000
        摘要:指出了浙教版初中科学八年级上册教材中“气压对液体沸点的影响”实验存在的不足,从直观观察气压变化、水沸点变化以及提高加热效率这三方面提出实验改进的方法,改进后的实验现象直观明显,可操作性强。
        关键词:气压;液体沸点;实验改进
“气压对液体沸点的影响”实验位于浙江教育出版社出版的初中科学八年级上册第二章第三节《大气的压强》第61页的活动,如图1。该实验涉及的原理是:气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时,液体的沸点会升高;当气压减小时,液体的沸点会降低。
        一、教材中的实验装置

        图1教材中“气压对液体沸点影响”的实验
        二、教材实验的不足
        (一)无法直接观察到瓶内气压的变化
        学生只能通过教师告知或推理的方式得知向烧瓶内充气时,瓶内气压增大;向烧瓶内抽气时,瓶内气压降低。但瓶内气压的变化没有任何现象可以让学生直接观察到。
        (二)无法直接观察到水沸点的改变
        学生只能根据向烧瓶内充气时,原来沸腾的水停止沸腾,推断出水的沸点升高。根据向瓶内抽气时,停止沸腾的水重新沸腾推断出水的沸点降低。但水沸点的变化并没有让学生直接清楚地观察到。
        (三)加热时间过长,影响课堂效率
        1000毫升80℃的水用酒精灯加热到沸腾需要15分钟以上,酒精灯加热慢用时久,且火焰会受风吹等影响,不大稳定,故会影响课堂效率。
        三、改进后的实验器材
        注射器、带支管的锥形瓶、电子温度计、U型管、电加热器、玻璃导管、橡皮管、止水夹。(如图2)
        
        图2改进后的实验器材
        四、实验改进要点
        (一)用锥形瓶代替圆底烧瓶,省去了铁夹,使装置简便的同时也更稳定。
        (二)增加了一个电子温度计便于直接观察水沸点的变化。由于标准大气压下,水的沸点为100℃,气压增大时,水的沸点会超过普通的水银温度计的量程,故本实验采用电子温度计,在读出水沸点的同时也提高了实验的精确度。
        (三)增加了一个U型管,通过U型管两端液面高度差的变化来直接观察瓶内气压的变化。(也可以直接用空盒气压计显示气压的大小或使用气球,通过气球体积的大小来反映瓶内气压的变化)
        (四)用电加热器代替酒精灯加热,大大节省了加热时间,提高了课堂效率。相应的也省去了铁架台,让装置更简便。
        五、改进后的实验过程
        (一)连接好装置,在锥形瓶内加入一定量的热水,用电加热器将水加热至沸腾,记录此时电子温度计的示数(100℃)。
        (二)关闭止水夹,用注射器向锥形瓶内充气,观察此时水的沸腾情况及电子温度计的示数;等到水再次沸腾时,记录此时电子温度计的示数。(充气时,发现原来沸腾的水停止沸腾,电子温度计的示数不断上升;水再次沸腾时,电子温度计的示数为100.8℃)
        (三)打开止水夹,观察U型管两端液面高度差的变化,判断此时瓶内的气压变化。(发现U型管两端液面左低右高,说明瓶内气压增大)
        (四)根据实验现象得出:向瓶内充气时,瓶内气压增大,液体的沸点升高。
        (五)拔掉与U型管相连的橡皮管,调节U型管两端液面相平。
        (六)移开注射器和电加热器,待水温稍降一点,关闭止水夹,用注射器向瓶内抽气,观察此时水的沸腾情况及电子温度计的示数。(如图3所示,抽气时,发现停止沸腾的水又沸腾起来了,此时电子温度计的示数为97.7℃)
        
        
        图3向瓶内抽气
        (七)打开止水夹,观察U型管两端液面高度差的变化,判断此时瓶内的气压变化。(如图4所示,发现U型管两端液面左高右低,说明瓶内气压减小)
        
        图4抽气时U型管内液面变化
        (八)根据实验现象得出:向瓶内抽气时,瓶内气压减小,液体的沸点降低。
        (九)总结实验,得出结论:气压的大小会对液体的沸点造成影响。当气压增大时,液体的沸点会升高;当气压减小时,液体的沸点会降低。
        六、实验效果评价
        改进后的实验装置,学生可通过U型管两端液面高度差的变化直接看出瓶内气压的变化,可通过电子温度计的示数直接读出此时水的沸点,现象直观明显,且可操作性强。
        参考文献
        [1]曹锦荣.液体沸点与液面气压关系实验小改进[J].教学仪器与实验(月刊),2004(1):38.
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