細(xì)節(jié)決定成敗
——談晶體的熔化和凝固實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意事項(xiàng)

趙維和

(首都師范大學(xué)物理系 北京 100048)

雷鳳蘭

(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院物理教研室 北京 102442)

朱 楠

(首都師范大學(xué)物理系 北京 100048)

“晶體的熔化和凝固”在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要的地位，但是做起來(lái)難以成功；其主要原因是，萘本身的導(dǎo)熱性不強(qiáng)，且萘粉顆粒之間充滿空氣，而空氣也是熱的不良導(dǎo)體，致使真實(shí)的熔化過(guò)程是從外到內(nèi)進(jìn)行的.經(jīng)常出現(xiàn)的情況就是當(dāng)外層萘熔化完成，溫度高于80℃時(shí)，內(nèi)層萘尚處于固態(tài)，溫度低于80℃.凝固過(guò)程也類(lèi)似；由于試管壁降溫較快，因而凝固過(guò)程首先從那里開(kāi)始.問(wèn)題是溫度計(jì)只是處于試管中的某一位置，只能測(cè)量某一位置的溫度，而該位置的熔化、凝固過(guò)程是短暫的，則溫度穩(wěn)定在80℃時(shí)的時(shí)間也是短暫的.很多人對(duì)實(shí)驗(yàn)作出改進(jìn)，但大都借助復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)儀器，難以普及.在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，只要適當(dāng)注意一些細(xì)節(jié)，就能獲得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，我們總結(jié)出要成功做好本實(shí)驗(yàn)，主要應(yīng)注意以下七點(diǎn)事項(xiàng).

(1)在萘中加入適量水

加水的理由有二：一是水可以填補(bǔ)萘粉顆粒之間的空隙，這樣可以利用水的對(duì)流來(lái)改善萘的導(dǎo)熱性，并且利于攪拌.二是延長(zhǎng)恒溫的時(shí)間.由于混合物的流動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)，在攪拌作用下，熱量可以在固態(tài)萘、液態(tài)萘、水之間順利傳遞；而且水的比熱容相對(duì)較大，可保證相對(duì)較長(zhǎng)的恒溫時(shí)間.

(2)采用螺旋狀攪拌器

將細(xì)鐵絲繞成螺旋狀，留一長(zhǎng)柄，使用時(shí)可以上下左右攪拌，從而使混合物充分混合.

(3)嚴(yán)格控制溫度

在實(shí)驗(yàn)的熔化和凝固階段，都要保證萘溫和水溫的溫差不要超過(guò)5℃.如果溫差過(guò)大，要立即調(diào)節(jié)燈芯長(zhǎng)度，控制火焰大小；或者將酒精燈適當(dāng)遠(yuǎn)離燒杯.

(4)合理選擇儀器，控制水量

(5)藥量要恰到好處

萘量以15 g為宜，過(guò)多則恒溫時(shí)間太長(zhǎng)，過(guò)少則難以觀察到恒溫現(xiàn)象.另外，為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)要用研磨好的萘粉.

(6)注意溫度計(jì)的位置

控制溫度計(jì)的位置在試管的軸心，溫泡與試管底的距離約為3 cm.

(7)注意時(shí)間控制

最好提前備好80℃的水，置于保溫瓶中；這樣可以減少水加熱的時(shí)間.

表1是一名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，供參考.

表1

時(shí)間/min1516171819202122232425262728萘溫/℃86.283.482.081.080.380.079.979.779.779.578.477.276.675.3水溫/℃88.681.180.179.579.078.777.476.575.674.773.272.671.870.6物態(tài)液態(tài)固液共存態(tài)固態(tài)

圖1 萘的熔化和凝固