关于沸点与气压关系两种改进实验装置的对比

吴玉萍



关于沸点与气压关系两种改进实验装置的对比

吴玉萍

摘 要：针对沸点与气压关系的传统实验装置只能靠推理得出实验结论的缺点，在传统实验装置的基础上先插入电子温度计，发现该装置能使28℃的水沸腾，激发学生的好奇心和教师的探索热情；在插入电子温度计的实验装置的基础上再接入真空表，可直观显示沸点与气压的关系．在教学中可根据不同的教学目的，选择合适的装置，达到理想的实验效果．

关键词：沸点与气压关系改进对比

人教版《物理》八年级下册教材中介绍了水的沸点与气压的关系，并介绍在我国的青藏高原大部分地区水的沸点仅为84～87℃，有的边防哨所海拔5 000多米，水的沸点不足70℃．其实这部分知识，学生是很难想象的，不足70℃的水真的会沸腾吗？沸腾的原因又是什么？

传统的实验装置如图1所示，图1(a)中在烧瓶中装入半瓶接近烧开的温水，用胶塞把瓶口塞紧，用试管夹夹住瓶颈呈倒立状，瓶底朝上.现在用盛有冷水的烧杯向瓶底部位浇洒，此时会看到烧瓶中的温水沸腾了.学生看完装置图1(a)的实验：惊讶；图1(b)中在烧瓶仍装有温水，用带孔的胶塞塞紧瓶口，在胶塞的细孔中插入细玻璃管并与橡胶管相连，然后接在抽气筒上，现给烧瓶上方空间抽气，让学生观察烧瓶内发生的现象.看完装置图1(b)的实验：知道瓶内气压降低能让温水重新沸腾．

图1

这两实验共同缺点：不知道瓶内水的沸点是多少．无法与生活实际相联系，印象不深刻．图1(b)装置的缺点：只能沸腾3次左右．

笔者结合自己的教学实践，对传统的实验装置进一步改进．

1低压沸腾演示装置

(1)实验装置图：如图2.

(2)实验器材：烧瓶，电子温度计，铁架台，硬胶塞(用开孔器钻一个比温度计探头稍细的孔).

(3)器材组装：先用铁架台固定电子温度计，在图1的胶塞的孔中插入电子温度计.

(4)使用方法：(实验时的室温为30℃左右)

图2　低压沸腾演示装置

1)在烧瓶中装入半瓶水，并用酒精灯烧至沸腾，用胶塞把烧瓶口塞紧，倒立(或正立)，接着往倒立(或正立)的烧瓶不断地浇30℃左右的冷水,可观察到烧瓶中的水温虽不断地降低，却不断地剧烈沸腾，沸点不断降低;但降到42℃左右, 再次浇30℃的冷水,烧瓶内的水不再沸腾;

2)这时笔者用了15℃的冷水往烧瓶浇,可以清楚看到：水再次出现剧烈沸腾，水的沸点继续降低，最后发现28℃的水竟然还能沸腾,这对学生和教师都是一种惊讶!最后通过互联网查找水的沸点为28℃时,瓶内的气压竟然只有3 779 Pa，即只有珠穆朗玛峰气压的13%左右!

(5)实验效果(如图3)

图3　低压沸腾实验效果图

1)优点：实验操作简单，能使温度低至28℃的水沸腾，现象令人惊讶！激发学生的好奇心．可同时引导学生小结得出估计高处海拔高度的方法：测量气压、测量水的沸点，再查出对应的海拔高度等等．从而培养学生对知识的迁移和应用能力．

2)缺点：不能直接观察到瓶内气压的大小，只能靠推理得知．于是笔者对图2的实验装置进一步改进．

2沸点与气压的关系演示装置

(1)实验装置图：如图4.

图4　电子温度计与真空表组成的实验装置

(2)实验器材：

电子温度计，烧瓶，较硬的胶塞(如果是软塞，气压较低时，大气压很容易就会把塞子压进瓶内)，细玻璃管，软管，真空表(可在淘宝网购买上，20元左右)，如图5.

图5

(说明： 空气盒气压计的缺点：测量范围较小．真空表可测量几乎为真空的气压)

实验注意：本实验不能用电动抽气机抽气，因本实验抽出的是夹有大量高温水蒸气的空气，否则会损坏电动抽气机．

(3)器材组装

在硬胶塞中间用开孔器钻两个孔(两孔要有一定间距，否则会漏气)，把电子温度计的探头插入其中一小孔并进入瓶内，保证其能与瓶内液体充分接触;

真空表用软管与细玻璃管相连后把玻璃管完全插入硬胶塞中，并使其一端开口露出液面2 cm左右，保证其能与瓶内空气相通.

(4)使用方法

用酒精灯把烧瓶内的水烧至沸腾，把插有温度计探头与玻璃管的塞子塞紧烧瓶的瓶口，为防漏气，可在塞子周围涂一点凡士林,往装有刚沸腾的水的倒立(或正立)的烧瓶不断地浇温度较低的冷水,可

观察到水的沸点随着气压的降低而不断降低；

(5)实验效果(如图6)

图6　沸点与气压关系实验效果

1)优点：直接观察到沸点与气压的关系.

2)缺点：水的沸点只能降到64℃左右，再次往烧瓶底浇冰水，瓶内气压不再降低，水也没有再次沸腾．原因分析：气压计与烧瓶之间用细玻璃管与软管相连，管内的残留有空气，浇冰水的方法只能使温度较高的水蒸气液化而使气压降低，而不能使空气产生的气压降低．

不同的实验装置产生不同的实验效果，若作为初中学生的第一节物理课，目的是让学生感受到物理是是一门有趣的科学，当然是第一个实验的实验现象更加震撼；若作为八年级下册，要求学生知道沸点与气压的关系，当然是第二个实验的实验现象更加直观．

参 考 文 献

1唐士海.对沸点与气压关系装置的改进.物理实验，2005(7):24

2崔佃波,孙丰富.沸点与气压关系实验的改进.物理教师，2014(7):42

收稿日期：(2015-02-27)

作者简介：(广州市番禺区沙湾镇象达中学广东 广州511483)