浅谈水沸腾的实验

浅谈水沸腾的实验1实验过程中水不易沸腾分析气温较低，整个装置散热太快。为了加快水沸腾，可采取下列方法：方法1、有些组烧杯中水过多，可倒出适量水；方法2、有些组水初温太低，可换用80℃左右的热水；方法3、教材中用纸盖在烧杯上方来减小热量散失，实际操作时，过一段时间纸会被水蒸气浸湿而下凹，不如换用硬纸壳既方便又保温。2水沸腾时温度计示数不一致对于一个地域，海拔高度将决定水沸点高低。有些组同学测出水沸点高于100℃，因此同学们认为我校海拔在水平线之下。实际上学校在水平线以上。分析原因有三种情况：1、有些组温度计的玻璃泡碰到烧杯底壁或侧壁，底壁或侧壁温度高于水温度，使温度计示数升高。2、有些组同学在水沸腾时烧杯上仍盖纸片，导致烧杯内气压上升，水的沸点升高，使温度计示数偏高，可去掉纸片再读数。3、有些温度计出厂时就不准确。3实验现象及原因教材上要求从90℃开始每隔一分钟记录一次水温，直到水完全沸腾，让学生观察气泡大小变化情况，和温度计示数变化过程。实验现象和结论都很正常。可能有同学是用30℃水开始加热，记录现象是：1、水温在30℃一50℃之间时，烧杯底壁出现一些小气泡；2、当水温在50℃一80℃之间时烧杯内壁也出现许多小气泡。这些气泡都是由小变大，然后脱离底壁或侧壁上升，在上升过程中气泡又逐渐变小一直到消失或到液面破裂开。3、当水温在80℃一90℃烧杯侧壁上的气泡都上升到液面破裂开了。4、当水温在80℃一100℃之间，烧杯底仍不断有大量气泡产生，气泡上升时由大变小到水面破裂开。5、当水温到达沸点时，烧杯内有大量气泡产生，气泡在上升过程逐渐变大，到水面破裂。针对上述现象，有些同学好奇的问：①气泡里的气体是什么?②为什么烧杯底先有气泡，侧壁后有气泡呢?③在水沸腾之前，气泡由小变大在上升时又变小，这是为什么?④水沸腾时气泡上升过程为什么又由小变大呢?在回答上述问题前，我们可以演示一下该实验，在烧杯里放两只温度计，一上一下，在水温上升过程中会发现上方温度计示数始终比下方温度计示数低4℃左右，直到水剧烈沸腾时，两只温度计示数才一样。针对上述问题我做如下分析：大家都知道空气在水中含量大约在0．2％左右，随水温升高，空气在水中含量逐渐减少，因此当用酒精灯给烧杯加热时，热量由火焰传递给烧杯，烧杯再传递给里面的水，由于水上下存在温度差，将导致水对流来传递热量。当水温到达一定温度时，水里空气由于受热膨胀而使体积增大，由于液体表面张力作用而形成气泡。同时由于热传递要有一个过程，烧杯底壁的温度比侧壁的温度略高一些，因此烧杯底部要比侧壁先有气泡。当然水中还会有一些较活跃的水分子吸热而汽化为水蒸气形成气泡，但是应是很少一部分。气泡成分主要以空气为主。这些气泡由于受水压影响将依附在底壁或侧壁上。当气泡吸收热量而膨胀时，体积将逐渐增大，这时气泡所受浮力大于水对它的摩擦阻力和重力之和，它将上升，但由于上方温度较低，气泡遇冷收缩体积减小。所以水沸腾前气泡是由小变大，上升时再变小。实际上当水温度到达80℃左右时，烧杯底部温度已接近100℃，水吸收热量就可以变为水蒸气。所以在此以后，底壁上所产生的气泡里主要是水蒸气。当水温度到达90℃左右时，空气已基本上排尽。以后一直到水沸腾，气泡的主要成分都是水蒸气。当水温度到达沸点时，水分子吸热汽化成水蒸气。由于表面张力作用而形成气泡，由于气泡体积较大，此时浮力大于摩擦阻力和重力之和而上升，在上升过程中，由于水压强逐渐减小，水蒸气向外膨胀，从而使气泡越来越大，一直到液面破裂开来，释放出里面的水蒸气。可见水热胀冷缩对气泡体积的影响要比水压强影响显著。对于气泡的成分，我们只能说在80℃之前，气泡里主要成分以空气为主，到90℃之后气泡主要成分就以水蒸气为主了。4沸腾实验“引申”为了加强对水沸腾实验的理解，可以补充两个实验来强化液体沸腾时一定吸收热量。①烧杯中放入适量水。在烧杯里放一个装有适量酒精的试管，用酒精灯给烧杯加热，观察一下酒精是否沸腾，且用温度计分别测一下小试管里酒精和大烧杯中水的温度。②大烧杯中放入适量水，在烧杯里放一个装有适量水的试管，用酒精灯给烧杯加热观察试管里的水是否沸腾，并且用温度计分别测一下小试管里的水和烧杯中水的温度。