巧用中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的研究

王凱風(fēng)

摘 要：隨著中性筆在社會中發(fā)揮影響越來越大，其在人們生活和學(xué)習(xí)中，發(fā)揮作用也越來越大。為了實(shí)現(xiàn)中性筆最大發(fā)展目標(biāo)，提高中性筆實(shí)際應(yīng)用性，需要增加對中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的研究和關(guān)注度。自中性筆出現(xiàn)以來，以其自身應(yīng)用優(yōu)勢，在書寫舞臺上，發(fā)揮著積極影響。中性筆和鋼筆相比較，利于攜帶和運(yùn)用，不會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，相對來說較為簡潔和靈活，在書寫時(shí)，可以最快的速度書寫，筆芯更換方便，了解其內(nèi)容的同時(shí)為后續(xù)相關(guān)工作提供一定的經(jīng)驗(yàn)參考。

關(guān)鍵詞：巧用中性筆；筆芯改進(jìn)；吸熱與放熱；反應(yīng)實(shí)驗(yàn)；分析和研究

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）19-0223-02

中性筆在1988年誕生，其最早出現(xiàn)在日本，整合鋼筆和圓珠筆的優(yōu)勢。應(yīng)用靈活，手感好，舒適度高，在應(yīng)用時(shí)粘度小，具有利于潤滑的元素，在當(dāng)下深受高中生喜愛，是高中生應(yīng)用最為普遍的書寫用具。中性筆結(jié)合鋼筆優(yōu)勢和圓珠筆優(yōu)勢，涵蓋眾多有機(jī)溶劑，粘合度和稠密度低于油性筆筆墨，稠密度高于水性筆。由此可見，中性筆實(shí)際應(yīng)用性較好，為了增加中性筆功能，完善存在弊端，需要對中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，提高高中生對中性筆實(shí)驗(yàn)知識了解。

1 中性筆改進(jìn)背景和原因

其一，中性筆改進(jìn)背景。中性筆是建立在不同介質(zhì)基礎(chǔ)上，結(jié)合水性和油性整合應(yīng)用。中性筆最初出現(xiàn)在日本，是世界范圍內(nèi)較為流行的書寫工具[1]。在閱讀相關(guān)書籍和資料，請教相關(guān)學(xué)者之后，了解到中性筆于1988年正式宣告誕生，整合鋼筆和圓珠筆的優(yōu)勢。隨著中性筆應(yīng)用性不斷提高，中性筆廠家發(fā)生變化，生產(chǎn)廠家不斷增加，在日常中性筆應(yīng)用中，也改變和單一應(yīng)用形勢。

其二，中性筆改進(jìn)原因。中性筆在當(dāng)下社會發(fā)揮影響較大，是高中生應(yīng)用頻率最多的書寫用具，深受高中生的喜愛和追捧。站在大范圍來說，中性筆在社會不同領(lǐng)域，在不同企業(yè)，在不同機(jī)構(gòu)應(yīng)用較為常見。其和以往書寫工具類型不同，具有自身應(yīng)用優(yōu)勢，這也是中性筆越來越深受關(guān)注和重視的原因。為了實(shí)現(xiàn)中性筆最大應(yīng)用目標(biāo)，提高中性筆性能不可忽視，對筆芯開展吸熱和放熱實(shí)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)有資料，吸熱會造成中性筆筆芯溫度升高，書寫用墨增加；放熱則會導(dǎo)致筆芯溫度降低，書寫的難度增加，本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行分析，作為后續(xù)工作的依據(jù)。

2 中性筆優(yōu)勢和方法闡述

中性筆具有自身優(yōu)勢，其具有圓珠筆優(yōu)勢，繼承自來水筆的優(yōu)勢，在書寫期間，應(yīng)用靈活，手感好，舒適度高，在應(yīng)用時(shí)粘度小，具有利于潤滑的元素[2]。中性筆芯蕊液體，和圓珠筆與鋼筆都不同，液體為有機(jī)性質(zhì)的溶劑，因此才被叫做中性筆。在內(nèi)部涵蓋眾多有機(jī)溶劑，粘合度和稠密度，低于油性筆筆墨，稠密度高于水性筆。在開展書寫作業(yè)時(shí)，墨水在筆尖運(yùn)作后，就會由半固態(tài)形式，運(yùn)作為液態(tài)類型墨水。中性筆在書寫時(shí)，最大應(yīng)用優(yōu)勢，是在書寫時(shí)每一滴墨水，全部在筆尖上聚集，發(fā)揮性低，不會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。利用中性筆，開展書寫作業(yè)時(shí)，可以感受到，類似絲滑般感受和體驗(yàn)，墨水運(yùn)作流暢和穩(wěn)定。

中性筆的制作方法包括筆桿、筆套塑料形式制作方法以及其他部位的不銹鋼類型磨制方法。中性筆筆頭，可以劃分為針管形勢和炮彈形式兩種不同類型。筆頭主要是利用銅合金和不銹鋼材料制作，利用工程材料制作。中性筆珠球輸給結(jié)合，主要構(gòu)成材料包括：不銹鋼材料，氧化鋁材料，硬質(zhì)合金材料等等。中性筆的中字類型珠設(shè)置直徑大小，設(shè)置為0.69毫米，細(xì)筆直徑設(shè)置為1.49毫米。中性筆儲水方法涵蓋兩種不同形式，纖維型設(shè)計(jì)和微纖維類型儲水方法，應(yīng)用頻率多的墨水有藍(lán)色墨水、黑色墨水、紅色墨水和綠色墨水等。

3 中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是高中生在學(xué)習(xí)期間，主要實(shí)驗(yàn)之一，是書本教材中主要知識點(diǎn)。因此，需要做好這一實(shí)驗(yàn)，樹立科學(xué)目標(biāo)，選擇具有實(shí)際應(yīng)用性設(shè)備，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)整體布局，建立在實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，利用科學(xué)操作行為和理念。開展改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮高中生自身能力，結(jié)合書本知識，開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究。

3.1 樹立科學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置

為了實(shí)現(xiàn)中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究最大目標(biāo)，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)前期，首先，樹立科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究目標(biāo)和改進(jìn)目標(biāo)。結(jié)合書本和教材中給出信息，結(jié)合以往研究經(jīng)驗(yàn)，全面設(shè)計(jì)和開展實(shí)驗(yàn)，明確不同研究和改造工序，建立在目標(biāo)基礎(chǔ)上，有序開展改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。其次，做好裝置、設(shè)備的準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)工作。在設(shè)備、裝置和準(zhǔn)備設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)[3]。

其一：中性筆筆芯是實(shí)驗(yàn)研究對象，作為實(shí)驗(yàn)的基本材料，應(yīng)選擇我們平常使用的中性筆筆芯。保證中性筆筆芯的自身性質(zhì)良好，能夠正常進(jìn)行書寫，避免因筆芯的自身問題對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。除此之外還要做好儀器裝置選擇。儀器裝置的選擇包括廣口瓶設(shè)備、橡膠塞選擇、選擇中等大小試管、橡膠塞、隔水夾等等。

其二：對實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)利用全新形式開展，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)目標(biāo)。具體而言，是指設(shè)計(jì)只采用原理作為指導(dǎo)，不生搬硬套，結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，選用合適的材料、方法。例如在固有實(shí)驗(yàn)中所用中性筆筆芯直徑為1.49毫米，而實(shí)驗(yàn)中無法尋得對應(yīng)筆芯，即采用普通筆芯進(jìn)行試驗(yàn)。

其三：明確實(shí)驗(yàn)具體步驟。把實(shí)驗(yàn)需要的裝置和設(shè)備構(gòu)建和組合，在組合和構(gòu)建完畢后，把不同設(shè)備和裝置進(jìn)行固定處理。中性筆是我們在學(xué)習(xí)生活中重要的書寫工具，只有合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行有效控制，才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性，并以此為基礎(chǔ)對中性筆筆芯作出改進(jìn)，提高其書寫性能。

其四：在固定和處理完畢后，把隔水夾子打開，在U型管中，放入中性筆筆芯墨水，好放置后，及時(shí)關(guān)閉隔水夾子。在關(guān)閉后，向U型管中，放入紅墨水，需要注意的是，在墨水輸入后，先使一側(cè)高度高于另一測。中性筆墨水裝入完畢后，液面不再波動后，如果墨水高度一致，則說明器具密閉性良好，可以進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。endprint

其五：把反應(yīng)物運(yùn)作到試管中，在出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)，由于其反應(yīng)形式主要以放熱形式和吸熱形式為主，也會導(dǎo)致瓶中氣體溫度出現(xiàn)變化，包括上升和下降。氣體在不同溫度條件下，出現(xiàn)變化，氣體體積膨脹和縮小。在U型管中，右側(cè)位置液面出現(xiàn)上升和下降現(xiàn)象[4]。

3.2 細(xì)心觀察和總結(jié)，保證改造實(shí)驗(yàn)的有序性

在實(shí)驗(yàn)設(shè)備和裝置準(zhǔn)備完畢后，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，由于高中生知識有限，實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)先。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中，需要細(xì)心觀察和分析，觀察在不同環(huán)境下，中性筆發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，及時(shí)記錄，利于為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。站在高中生角度來說，在中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，利用顯微鏡觀察操作存在復(fù)雜性，理論性強(qiáng)的問題，以高中生的知識儲備不容易理解，因此要注意記錄和后續(xù)請教[5]。

實(shí)驗(yàn)中，常見放熱反應(yīng)主要為化合反應(yīng)（不包括、CO+ O2=O2）。常見吸熱反應(yīng)包括化解反應(yīng)（不包括CO2=CO+O2）、電離、水解、銨鹽和放氮?dú)夥磻?yīng)。在實(shí)驗(yàn)期間，需注意關(guān)注好中性筆筆芯不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如圖1所示，是中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)展示圖。

吸熱放熱能量出現(xiàn)變化，是判斷放熱和吸熱反應(yīng)的主要依據(jù)，在實(shí)驗(yàn)期間，需依據(jù)反應(yīng)熱效應(yīng)對反應(yīng)熱的情況進(jìn)行判斷。出現(xiàn)反應(yīng)熱現(xiàn)象主要原因是由于，中心筆芯反應(yīng)物產(chǎn)生全部能量，大于生成物能量。但是需要注意的是，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，能量的變化主要是通過吸熱和放熱來實(shí)現(xiàn)，過程的長短不一能量的變化也有區(qū)別，分析生成物的特點(diǎn)和能量變化的時(shí)長，是判斷能量變化類型的核心依據(jù)。熱反應(yīng)在任何條件下均可以出現(xiàn)，在初期漸熱期間，可能出現(xiàn)吸熱現(xiàn)象，出現(xiàn)放熱反應(yīng)。中性筆芯熱量反應(yīng)與加熱行為聯(lián)系密切，在實(shí)驗(yàn)期間，控制好預(yù)熱溫度。

結(jié)合圖形分析我們可以看出，在實(shí)驗(yàn)期間，吸熱和放熱反應(yīng)物質(zhì)、總量的變化形式，其在不斷變化。但是生成物質(zhì)數(shù)量，一直呈現(xiàn)一種狀態(tài)。在I處，火化分子能量達(dá)到頂峰，在II位置處，反應(yīng)物總量達(dá)到頂峰。其實(shí)在放熱和吸實(shí)驗(yàn)研究中，高中生不僅了解到物質(zhì)反應(yīng)和生成物變化規(guī)律，我們也了解到，不同物質(zhì)放熱能力較為不同。我們在實(shí)驗(yàn)中，得到中性筆筆芯在不同溫度條件下的能量變化情況，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步得出結(jié)論，溫度較高的情況下，筆芯書寫能力較好，反之能較弱。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，為了增加對實(shí)驗(yàn)了解，高中生可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)情況，建設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)圖，直觀了解吸熱與放熱反應(yīng)現(xiàn)象。

例如：對高中生中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)調(diào)查和分析，69%高中生認(rèn)為在顯微鏡下開展實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)，困難大，實(shí)驗(yàn)會出現(xiàn)行為失誤和數(shù)據(jù)失誤等等。這就要求，高中生在實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，做好基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)工作，細(xì)致觀察顯微鏡下中性筆芯發(fā)生反應(yīng)。其次，為了增加實(shí)驗(yàn)有效性，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以結(jié)合不同學(xué)科知識，在整合不同學(xué)科知識和理論后，理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。不僅可以提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)掌握，也潛移默化提高高中生不同學(xué)科學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題能力，使得學(xué)生養(yǎng)成樂于思考和高于創(chuàng)新的良好品質(zhì)[6]。

3.3 增加互動和交流，解決實(shí)驗(yàn)問題

在中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)涉及到不同設(shè)備和裝置，存在較多化學(xué)反應(yīng)和物理現(xiàn)象。我們學(xué)生對不同設(shè)備和裝置觀察時(shí)，對不同化學(xué)反應(yīng)觀察時(shí)，對不同實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)觀察時(shí)，存在一定難度。面對這一特點(diǎn)，我們學(xué)生需要及時(shí)和教師進(jìn)行交流，在發(fā)現(xiàn)不懂問題和不會操作環(huán)節(jié)，向教師請教。在得到教師指導(dǎo)后，修改自身行為錯(cuò)誤，利用科學(xué)化方法和行為開展實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作工作，分析不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及時(shí)做好記錄。在中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，高中生也可以和同學(xué)一起完成實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不懂的問題和同學(xué)之間探討和交流，在發(fā)現(xiàn)行為操作失誤，儀器實(shí)驗(yàn)同學(xué)及時(shí)給出修正方法[7]。

4 結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)中性筆筆芯改進(jìn)吸熱與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)最大目標(biāo)，在實(shí)際改造實(shí)驗(yàn)期間，選擇滿足實(shí)驗(yàn)要求設(shè)備和器具，全面貫徹實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，有序和科學(xué)開展。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，明確實(shí)驗(yàn)裝置位置，細(xì)心觀察和總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合不同學(xué)科知識理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。需要注意的是，在實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要合理化設(shè)計(jì)U型管，在一端利用乳膠管關(guān)聯(lián)，在另一端利用隔水夾關(guān)聯(lián)，在墨水輸入后，確保一邊高度高于另一邊高度，中性筆墨水裝入完畢后，處于靜止?fàn)顟B(tài)放置，提高實(shí)驗(yàn)效率和質(zhì)量。

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