“水生火中”探秘

孫世祺

摘 要 俗話說“水火不相容”，但在冬天用火爐燒水時，盛有冷水的鍋（或水壺）剛開始放到火爐上的最初幾分鐘內，在鍋底面和底附近的側面常常會有水珠產生，當水珠積累到足夠大后，水珠就會向水壺底面移動，積累到足夠大后落入火中，發(fā)出“轟”的聲音，這種現(xiàn)象一直持續(xù)幾分鐘時間，水壺的底面總是濕濕的，不斷有水珠產生。但再經過一段時間后，水壺底面的水就會消失地不見蹤影，水壺的底面恢復干燥，一直到水被燒開壺底再也不會再有水珠出現(xiàn)了。在火苗中，怎么會有水存在呢？水又是怎樣產生的呢？

關鍵詞 “水生火中” 探秘實驗

中圖分類號：G641 文獻標識碼：A

1實驗探究

1.1器材準備

準備探究活動用工具和材料：

燒水水壺：用于燒水，便于觀察壺底產生的水珠。

干濕度計：用于測量實驗時周圍環(huán)境的濕度，研究環(huán)境濕度對實驗效果的影響。

溫度計：測量水溫隨實驗過程變化與實驗現(xiàn)象的關系。

水壺支架：用于拓展水壺與爐具之間的空間，利于觀察實驗現(xiàn)象。

計時器：秒表或手表，用于記錄實驗時間，研究實驗時間與實驗想象之間的關系。

導流桿：可以用鐵絲或銅絲握制，用于把壺底產生的水珠導流出來，進一步驗證所產生的液體確定為水。

量水器具：用于測量實驗時所燒的水量，研究壺中水量與實驗現(xiàn)象的關系。

燒杯：用于盛放實驗產生的液體，通過實驗驗證其成分就是水。

無水硫酸銅：用于驗證實驗產生的液體為水，無水硫酸銅為白色粉末，當加入少量水后，粉末會變藍色，如果把無水硫酸銅為粉末加入水中，則形成藍色溶液。

1.2實踐階段

1.2.1確定探究活動的操作過程

確定三種火源，分別是蜂窩煤爐、煤氣灶和石油液化氣灶，以三種火源為主線，研究不同的環(huán)境溫度、不同的環(huán)境濕度、不同的燒水量、不同初始水溫、不同火力等條件下的實驗現(xiàn)象以及實驗現(xiàn)象與實驗開始時間之間存在的關系。

1.2.2蜂窩煤爐實驗

實驗現(xiàn)象：由于蜂窩煤爐火力較弱，而且不好控制火力，實驗進行的比較艱難，實驗共做了三次，其中，第一次試驗中，明顯的觀察到了水生火中現(xiàn)象，該現(xiàn)象持續(xù)時間為兩分鐘，隨后現(xiàn)象消失，一直到水被燒開，沒有再次觀察到水的出現(xiàn)。第二次、第三次實驗爐火更弱，均沒有出現(xiàn)水生火中現(xiàn)象。

實驗分析：從環(huán)境因素看，環(huán)境濕度較低，一直保持在29%以下，實驗現(xiàn)象不明顯，由此分析，水生火中現(xiàn)象很可能與環(huán)境濕度有關；從火源來分析，煤球燃燒時的產物主要是CO、CO2和少量SO2，也沒有水蒸氣產生。

結論：該實驗應為火源的因素，導致實驗現(xiàn)象不明顯，不能就此判斷水生火中現(xiàn)象的成因。

1.2.3煤氣爐實驗

實驗現(xiàn)象：在環(huán)境溫度20℃，環(huán)境濕度63%的家庭廚房里，用煤氣爐作為火源，共做了三次實驗，均在壺底出現(xiàn)了水珠，而且現(xiàn)象非常明顯。分別量取4000毫升冷水于壺中，第一次實驗有水生成的時間持續(xù)了8分鐘，第二次實驗有水生成的時間持續(xù)了2分鐘，第三次實驗有水生成的時間持續(xù)了5分鐘。在實驗進行的同時，室內的環(huán)境濕度和環(huán)境溫度都在逐漸增加。

在第一次實驗中，通過導流桿收集了少量液體，經過用無水硫酸銅檢驗，無水硫酸銅變成藍色，從而證明實驗所生成液體的成分就是水，從而驗證了水生火中現(xiàn)象的真實性。

實驗分析：煤氣的主要成分是CO，但煤氣中含有水蒸氣，因此，在燃燒后的混合氣體中，主要是CO2和H2O，水蒸氣遇到冷的壺底后就會凝結成水珠，另外，由于環(huán)境濕度比較大，空氣中含有大量水蒸氣，當煤氣爐燃燒時，帶動火焰及附近的空氣流動，熱空氣上升，遇到冷的壺底時，空氣中的水蒸氣冷凝成液態(tài)，附著在壺底上。經過三次實驗，發(fā)現(xiàn)水生火中現(xiàn)象的發(fā)生與環(huán)境溫度沒有直接關系。

結論：水生火中現(xiàn)象受環(huán)境濕度的影響很大。

1.2.4石油液化氣爐實驗

實驗現(xiàn)象：在環(huán)境溫度為13.8℃，環(huán)境濕度61%的家庭廚房里，用石油液化氣爐作為火源，共做了兩次實驗，均在壺底出現(xiàn)了水珠，而且現(xiàn)象較用煤氣爐做實驗時更加明顯。分別量取4000毫升冷水于壺中，第一次實驗有水生成的時間持續(xù)了12分鐘，第二次實驗有水生成的時間持續(xù)了18分鐘。在實驗進行的同時，室內的環(huán)境濕度和環(huán)境溫度均在明顯增加。

實驗分析：石油液化氣的主要成分是乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等混合氣體，均為碳氫化合物，燃燒后的主要產物是二氧化碳和大量的水蒸氣，水蒸氣遇到冷的壺底后就會凝結成水珠，因此，出現(xiàn)的水珠比用煤氣火焰和蜂窩煤火焰做實驗時都要多。

結論：水生火中現(xiàn)象與燃料燃燒產生的生成物有直接關系，當生成物中有水蒸氣時，該現(xiàn)象會更容易產生。

2探究結論

經過研究探討，歸納整理出“水生火中”現(xiàn)象的科學原理是：水生火中現(xiàn)象產生的根本原因是水蒸氣的遇冷液化凝結；水蒸氣有三條主要來源：第一是空氣中含有的水蒸氣，第二是燃料燃燒時生成的水蒸氣，第三是燃料中含有的水蒸氣。

3活動意義

通過這次科技實踐活動，充分的調動了學習與生活實踐相結合的積極性，在活動中學習，在實踐中鍛煉，在動手動腦中提高。

加強了參與學習的能力以及自主探究與協(xié)作學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了科學素養(yǎng)，讓創(chuàng)造性學習內化為自身的思維習慣和行為方式，為將來高一層次的學習和適應社會的需要打下良好的基礎。增強了學習的自主意識，培養(yǎng)了合作學習和科學探究的意識和綜合運用所學知識創(chuàng)造性地解決具體實際問題的方法。

提升了自身的科學素養(yǎng)。通過“水生火中探秘”科技實踐活動，學習和體驗科學探究的過程和方法，激發(fā)了創(chuàng)新精神，了解了科學思維方法，提高了科學實踐的能力。少了一分浮躁，多了一分思考；少了一點空談，了一點實踐；少了一點盲從，多了一點創(chuàng)新。

幫助逐步樹立科學的學習理念，突出自主、探究和合作的意識，促進學習方式的改變。通過整個活動過程，增強學習的自主意識，培養(yǎng)合作學習和科學探究的意識，學會了綜合運用所學知識創(chuàng)造性地解決具體實際問題的能力和方法。