纸锅真的能烧出开水吗
2008-12-26高敬振
作者简介高敬振,中教一级教师,市级学科带头人.自2001年至今已在《中学物理》、《中学物理教学参考》、《中学生数理化》、《读书时报》等各报刊上发表教学论文300余篇.
提出问题我们知道铝块能够在铁锅里通过加热熔化成铝水,原因是铁的熔点是1 535 ℃,高于同种情况铝的熔点660 ℃,所以当铝已经熔化时,铁还是没事的.纸的着火点大约是183 ℃,高于标准大气压下水的沸点100 ℃,那么用纸锅能不能将水烧开呢?
进行猜想
猜想1:能,因为当水达到100 ℃沸腾时,纸还没有达到它的着火点.
猜想2:不能,因为一般的普通火焰都会达到400 ℃~600 ℃的温度,此时早已超过了纸的着火点,纸会燃烧.
进行实验
1. 准备器材:(1)纸锅.纸锅是我们这个实验中最难准备的器材,它需要我们自己亲手制作.找一张长方形的光滑厚纸,按图1中的虚、实线折叠或用笔画出来(注意四个角上折成小正方形时会更好做一些),用剪刀将虚线处剪开,然后沿着实线折起来,最后用胶水粘牢,这样就做出一个规则的小纸锅了.
(2)其他器材:见上页图2所示.
2. 实验设计:将实验分成三个小组、两个步骤来做(如图2所示).
步骤一:第1组中的小纸锅中不放水,在第2组中的小纸锅中放入约为纸锅容积一半的水,在第3组中的小纸锅中放尽量多的水,然后同时用酒精灯加热纸锅底部.注意每组中的纸锅与酒精灯的位置及火焰大小都是相同的.
步骤二:在水继续沸腾的情况下,将第2组中的酒精灯由纸锅底部移到纸锅的前侧面(A面)下面,尽量调大些火焰,进行观察.
3. 实验现象:
步骤一:第1组中的纸锅片刻就燃烧了起来;第2组和第3组中的纸锅没有燃着,锅里的水最后都能沸腾起来,只是第3组所用的时间稍长一些.
步骤二:纸锅前侧面(A面)下半部分(即有水的部分)安然无恙,而上半部分(即没水的部分)被烧焦,甚至燃烧起来.
得出结论纸锅确实能将水烧开,猜想1正确.
比较论证由步骤一中的第1组与第2、3组比较,可以充分说明两点:一是纸的着火点比酒精灯的火焰温度要低,酒精灯可以将纸点燃;二是放水的纸锅之所以没有燃烧起来,是由于水的存在.从步骤二的实验现象中也同样可以说明这两点.
纸锅为什么能将水烧开,而纸锅不会燃烧起来呢?我们还是从科学的角度来分析一下吧!纸锅之所以没有燃烧起来,根本原因就是它的温度还没有达到纸的着火点.我们知道水在受热升温时会不断吸收热量,当温度升高到一定的程度时,它就会沸腾起来.由于水是晶体,当它沸腾时,虽然它还会不断地吸收热量,但它的温度却不再继续升高了,所以在通常情况(1标准大气压)下,水所能达到的最高温度只有100 ℃.由于纸锅与水是紧密接触的,火焰上几百摄氏度的高温所产生的热量会迅速被水吸收,而使纸不能升到更高的温度,如果忽略纸的厚度,那纸锅底部纸的温度应与锅中(沸)水的温度相同.由此可知,在锅中的水未干之前,纸锅本身的温度最高只有100 ℃,这个温度还是远远低于纸的着火点的.所以纸在水沸腾时是不会被烧坏的,这也就是它能将水烧开的原因了.
纸锅烧水的实验以及其中所包含的科学道理在实际生活中都有哪些应用呢?相信同学们开动脑筋一定会想出很多的奇思妙用!加油吧!
责任编辑 程 哲