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初中物理实验教学指导:熔化与凝固实验

时间:2023-12-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:4.停止加热,不断向烧杯内滴入冷水,并用滴管适当搅拌,维持水温比萘温低3~5℃,让液态萘渐渐冷却,继续如前观察和记录萘的温度,直到萘全部凝固降温到约70℃为止。纯度越高,所得熔化、凝固图象中的水平段就越理想。

初中物理实验教学指导:熔化与凝固实验

实验一 探究冰的熔化特点

实验器材:

玻璃杯一只,烧杯(1 000ml)两只,方座支架(J1102型,连夹持附件),液体温度计(-30~100℃)一支,停表(或有秒针的时钟、手表,也可用节拍器鸣铃报时),适量的冰,搅拌器,适量的热水,画有方格坐标的小黑板(或较大的方格坐标纸)等,如图3-55。

实验步骤:

1.如图3-56,实验前一天,利用电冰箱制作足够数量的冰。实验开始前将冰捣碎。

2.将装好细冰粉的玻璃杯放入大烧杯中,往烧杯中加热水(水面稍高于冰粉柱顶端面,以冰粉熔解后液面跟水面大致相平为宜),运用水浴法进行冰的熔化实验。

3.在玻璃杯内插入温度计,让它的感温泡没入冰粉中并靠近玻璃杯的底部,但不与之接触(可用细棒拨开冰粉将温度计插入,或先安置好温度计再装入冰粉)。

4.每隔半分钟观察并记录一次冰的温度,直到冰全部熔化后为止。

5.根据记录的温度、时间数据,画出冰的熔化图象。

实验结论:

晶体冰有一定的熔点,在熔化过程中虽与外界发生热交换,但物质的温度保持不变。

图3-55

图3-56

实验二 探究水的凝固特点

实验器材:

试管一只,烧杯(1 000ml)两只,方座支架(J1102型,连夹持附件),液体温度计(-30~100℃)一支,停表(或有秒针的时钟、手表,也可用节拍器鸣铃报时),-20℃适量的盐水,适量的纯净水,画有方格坐标的小黑板(或较大的方格坐标纸)等,如图3-57。

实验步骤:

1.如图3-58,实验前一天,利用电冰箱制作足够数量的-20℃的盐水。实验开始前将盐水盛入大烧杯中。

2.将装好纯净水的试管放入大烧杯中,往烧杯中加足够数量的盐水,运用水浴法进行水的凝固实验。

3.在试管中插入温度计,让它的感温泡没入水中并靠近试管的底部,但不与之接触。

4.每隔一分钟观察并记录一次水的温度,直到水全部结冰为止。

5.根据记录的温度、时间数据,画出水的凝固图象。

实验结论:

水有一定的凝固点,在凝固过程中虽与外界发生热交换,但温度保持不变。

图3-57

图3-58

实验三 探究蜡烛的熔化特点

实验器材:

试管一只,烧杯(1 000ml)一只,方座支架(J1102型,连夹持附件),液体温度计(0~100℃)一支,停表(或有秒针的时钟、手表,也可用节拍器鸣铃报时),切碎的蜡烛适量,酒精灯一只,火柴,画有方格坐标的小黑板(或较大的方格坐标纸)等,如图3-59。

实验步骤:

1.把块状蜡烛捣碎研成粉末后加入试管中,如图3-60所示,安装好仪器并将温度计的感温泡插入捣碎的蜡内。

2.在烧杯内注水,让水面略高于试管中的捣碎的蜡的顶面。

3.在试管中插入温度计,让它的感温泡没入蜡中并靠近试管的底部,但不与之接触。

4.每隔一分钟观察并记录一次蜡的温度,直到蜡全部熔化为止。

5.根据记录的温度、时间数据,画出蜡烛的熔化图象。

实验结论:

蜡这种非晶体没有一定的熔点,在熔化过程中与外界发生热交换,温度不断变化。(www.xing528.com)

图3-59

图3-60

实验四 探究萘的熔化与凝固特点

实验器材:

口径较大的试管(内径约3cm),烧杯(500ml),方座支架(J1102型,连夹持附件),液体温度计(0~100℃)2支,停表(或有秒针的时钟、手表,也可用节拍器鸣铃报时),酒精灯,石棉网,火柴,纯萘粉(约20g),搅拌器,热水(约70℃、350ml),冷水,滴管,画有方格坐标的小黑板(或较大的方格坐标纸),挡风板,木垫块若干。

实验步骤:

1.如图3-61,将装好萘粉的试管浸入烧杯的水中(水面稍高于萘粉柱顶面,以萘粉熔解后的液面跟水面大致相平为宜),在试管内的一侧插入温度计A,让它的感温泡没入萘粉中并靠近试管的侧壁和底部,但不与之接触(可用细棒拨开萘粉将A插入,或先安置好A再装入萘粉)。在水中插入温度计B。同样也不与烧杯的壁、底接触(演示时B的读数要观察但不必记录,仅供随时调整酒精灯的火力用。A、B要处于水面下同一深度)。

2.待萘温从室温升到比水温约低3℃时,用酒精灯对烧杯加热,使水逐步升温。同时将搅拌器放入试管,轻轻搅动萘粉,使萘的各部分受热均匀。随时调节火焰的大小和高低,控制水温比萘温高出3~5℃。

3.当A的示数达到70℃左右时,每隔一分钟观察并记录一次萘的温度(接近熔点时每隔半分钟记录一次),直到萘全部熔化温度升高到约85℃为止。

4.停止加热,不断向烧杯内滴入冷水,并用滴管适当搅拌,维持水温比萘温低3~5℃(这样易使凝固和熔化两个过程对应起来),让液态萘渐渐冷却,继续如前观察和记录萘的温度,直到萘全部凝固降温到约70℃为止。

5.根据记录的温度、时间数据,画出萘的熔化图象。

实验结论:

晶体萘有一定的熔点和凝固点,在熔化和凝固过程中虽与外界发生热交换,但物质的温度保持不变。

注意事项:

1.萘粉的纯度对熔点有影响。纯度越高,所得熔化、凝固图象中的水平段就越理想。因此实验中最好选用分析纯萘或化学纯萘。

2.因萘是热的不良导体,其微小颗粒之间又存在空气,因此萘粉的传热性能较差。为使萘粉受热均匀,尽快促进其各部分接近热平衡,在加热过程中应用搅拌器不断地进行搅拌。在固液共存阶段,需把萘搅拌成糊状,使固、液均匀混合逐步熔化成透明的液体。

3.在加热过程中,应使萘温缓缓上升(如控制在每分钟升温1℃左右),否则萘的各部分温度不等。为此,要选用较大的烧杯并适当多装一些水,隔着石棉网对烧杯加热,同时必须随时调节火焰(可备用酒精灯下的垫块多块),以维持萘和水有一个较稳定的温度差。在萘开始熔化后一般不要再移动酒精灯,以免学生误解为萘熔时的温度不变是由于移走酒精灯引起的。另外,在环境有风时,还应及时挡风。

4.在演示凝固时,不能将装有液态萘的试管骤然放入冷水中,否则试管易碎裂。为使萘冷却均匀,最好用搅拌器适当搅拌,以破坏最先沿管壁形成的影响热交换顺利进行的凝固层。

图3-61

实验五 探究松香的熔化与凝固特点

实验器材:

试管一只,烧杯(1 000ml)一只,方座支架(J1102型,连夹持附件),液体温度计(0~100℃)一支,秒表(或有秒针的时钟、手表,也可用节拍器鸣铃报时),松香(约20g),热水(约60℃、300~500ml),酒精灯一只,火柴,画有方格坐标的小黑板(或较大的方格坐标纸)等。

实验步骤:

1.如图3-62,把块状松香捣碎研成粉末后加入试管中,安装好仪器并将温度计的感温泡插入捣碎的松香内。

2.在烧杯内注水,让水面略高于试管中的捣碎的松香顶面。

3.在试管中插入温度计,让它的感温泡没入松香中并靠近试管的底部,但不与之接触。

4.每隔一分钟观察并记录一次松香的温度,直到松香全部熔化后为止。

5.停止加热,让液态松香在空气中逐渐冷却,同样定时记录温度。

6.根据记录的温度、时间数据,画出松香的熔化图象。

实验结论:

松香这种非晶体没有一定的熔点,在熔化过程中与外界发生热交换,温度不断变化。

注意事项:

1.温度计的示数是本实验的主要数据。实验前必须挑选质量较高的温度计。为提高温度计的可见度,可使用明视温度计或将温度计进行投影放大。

2.实验完毕后,应通过加热使松香熔化后再取出温度计并倒出松香,然后用酒精清除附着在试管壁上的残余松香。

图3-62

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