海波熔化实验成功的要点
安徽省宿州市灵璧县灵璧三中 吴卫国 (234200)
由于海波熔化这一实验有一定的难度,且不易做成功,甚至有可能失败,因此许多教师上课时多采用的是讲实验或播放录像的方法。这样做的优点是不但可以节省时间,而且实验数据完全符合要求,但对学生来说,讲实验或看录像与看实际实验的效果是完全不一样的。教师要想将真实、有效的实验展示在学生面前,就必须充分做好实验的准备工作。我通过多年的教学实践,总结了海波熔化实验成功的要点,写出来与大家分享。
①选择纯净新鲜的海波。由于海波有较强的还原性,可以与空气中的氧气发生反应,因此海波应密封保存,存放在阴凉处,不能受高温和光照,避免因存放时间过长而引起变质。尤其在炎热的夏天更应该注意,若晶体不纯,则不宜再用,更不要重复使用。
②选择两只量程为0-100℃的温度计,一只温度计插入试管测量海波的温度,另一只温度计插入烧杯中,监测水温的变化。
③选择合适的温水。海波在33℃以上的干燥空气中易风化失去结晶水,熔点降低。实验采用水浴法加热时,可先调节烧杯中的水温在40℃左右,再把盛有海波晶体的试管放入烧杯中加热,这样可以缩短实验时间,避免因加热时间过长而使海波失去结晶水,从而解决了温度未达到48℃海波就开始熔化的问题。
④给海波加热要缓慢均匀。实验中如果加热太快,试管中各部分晶体受热不均匀,海波与试管外壁接触部分先熔化变为液体,且温度继续升高,而中间固态部分还未熔化,这样就会严重影响实验结果,导致错误结论。水浴时应缓慢加热,使试管内外温度差保持在5℃左右,在海波熔化过程中应保证水温不超过51℃.
⑤不停的对海波进行搅拌。由于海波是热的不良导体,当试管中有液态海波开始出现时,为了保证试管壁处和中间部分的温度一致,要不断搅拌海波。
⑥及时调整温度计的位置。温度计测得的温度只能反映温度计玻璃泡周围样品的温度,不能反映整个样品的温度变化。当试管中外围的海波开始熔化时,玻璃泡附近的温度有可能没有达到海波的熔点,这时学生就观察到温度尚未达到熔点,海波就已经开始熔化的现象;有时温度计玻璃泡附近的海波已熔化完成,并且温度已开始上升,但整个样品还没有完全熔化,学生就会认为,海波还没有熔化完,而温度已经上升了。所以在海波熔化过程中应及时调整温度计的位置,使温度计的玻璃泡始终处于固、液的交界处。
实验中只要注意到以上几点,那么海波熔化过程中状态的变化就会很清晰,并且熔化时温度不变的现象也会很明显。因此在教学中,教师只要对这类比较难做的实验仔细准备,精心设计,就一定能使实验取得成功。
第二篇:研究海波的熔化和凝固
研究海波的熔化和凝固
一)教学目的
1.让学生认识、理解晶体在熔解和凝固过程中保持温度不变的特性。
2.理解晶体的熔点和凝固点的物理意义。
3.知道熔化吸热、凝固放热。
4.了解图象在学习物理学中的作用。
(二)教具
学生分组实验,二人一组。每组配备熔化实验仪器:酒精灯、铁架台、石棉网、温度计一支、海波、直径25cm试管一支、开水、火柴/打火机、500ml烧杯一只。
(三)教学过程
一、进行新课
1.熔化和凝固
师:你见过哪些物质由固态变成液态的现象?
生:春天来了,湖面上的冰化成水;固态的铁、铝等金属块在高温下变成了液态等等,这些都是物质由固态变成液态的现象。
师:你见过哪些物质由液态变成固态的现象?
生:冬天到了,气温下降,湖面上的水结成冰;工厂的铸造车间里,工人将铁水浇在模子里,冷却后,铁水变成了固态的铸件。
师:我们把物质由固态变成液态的过程叫熔化。物质由液态变成固态的过程叫做凝固。刚才我们提到的冰化成水是熔化,水结冰是凝固。铁、铝等金属块在高温下变成液态是熔化,铁水铸成工件是凝固。
师:除此之外,蜡、松香、沥青、玻璃等物质也能熔化和凝固。
知识介绍:
海波(硫代硫酸钠Na2s2o3·5H2O)是一种熔点为480C的无机盐晶体,由于海波的熔点随含水量略有变化,为了使熔点随含水量略有变化,为了使熔点和凝固点重合较好,最好使用受潮的海波。
实验结果表明,用海波代替萘做晶体熔解和凝固实验有如下优点:
1、海波的熔点较低,加热容易,节省了完成实验的时间。
2、实验过程中没有刺激性气味。
3、实验和清洗都方便,提高了实验的成功率。
4、节省了实验经费的开支,因为凝固后的海波稍一加热,很容易倒出,可供下次实验再 用。
实验步骤:
(1)用海波25克装在大号试管里,在试管内一侧插入 一支温度计,温度计应尽量靠近试管壁但不与试管接触。
(2)用一只烧杯装入温度约400C的热水400cc。
(3)将上述部件照图1-1组装在铁支架上,再用酒精灯 加热。
(4)待温度计读数上升至400C后,每隔一分钟读取一次温度,读到520C为止,在加热过程中要不断地用玻璃棒搅拌海波,使温度均匀。
(5)将酒精灯盖灭并取去,让烧杯中的水及试管自然冷却,并要不断地搅拌液态海波,使温度均匀。
(6)待海波温度降到490C之前液态海波撒5克海波晶体,并随之搅拌,即可排除过冷现象。
(7)当液态海波开始凝固4分钟后,往烧杯中加入适量的冷水,以便节省时间,直到全部凝固为止。
(8)再将试管放入水浴中加热到480C,取出体温计,擦试干净,将海波倒出,可供下次实验用。
(9)将升温和降温的记录列表,并画出温度随时间而变化的曲线。
2.学生实验:观察海波的熔化。
(1)讲述实验的做法
各组的熔化实验仪器中放入了少量的晶体物质海波(大约1/3试管)。
将搅拌器和温度计的玻璃泡插入试管里的海波粉中,温度计的玻璃泡不要接触试管壁和底,要埋在海波粉中。
把试管放在大烧杯的水中,将烧杯放在铁架台的石棉网上,用酒精灯加热。等水温升至40℃以上时,用搅拌器不停地搅动,每隔一分钟记录一次海波的温度,并观察海波的状态。
最后根据记录的数据在坐标纸上画出海波的温度随时间变化的图线。直到52度后停止加热。
(2)注意事项
1、做好实验,每组的三位同学要分工合作。一位同学搅动、读数并观察海波的状态,第二位同学记时并记录温度和状态。实验中,搅动必须不停地进行,以保证海波受热均匀。 2、过冷现象:因为海波熔化后含有固体杂质较少,因而在降温时往往凝固点以下仍不凝固,这时的液体就是所谓的过冷液体,它是由于液体内部缺少足够大的凝结核(晶核)而造成的,当这种情况出现时,关键是解决生核问题,为保证海波纯净并能多次使用,采有外加
物质非自发形成晶核的方法进行。因此可以在实验中适时适量地加入海波晶粒(大约5克)。
(3)学生操作,等各组的熔化过程完成后继续加热,教学活动继续进行。
3.海波的熔化曲线的分析
师:其他各组的曲线虽然不完全相同,但是大致形状如图所示。我们将这一曲线分为AB、BC和CD三段,请同学们结合实验,回答下列问题。
(1)AB段。在这段曲线对应的一段时间内海波是什么状态?温度怎样变化?(答:AB段所对应的时间内海波是固态,温度升高)
(2)在曲线上的哪一点海波开始熔化?(答:B点)
(3)在BC段对应的时间内,海波的状态如何?温度是否变化?这段时间是否对海波加热?(答:BC段所对应的时间内海波的状态是固态和液态共存。海波的温度保持在48℃左右不变。此时仍在继续对海波加热,即海波仍在吸热)
(4)在CD段对应的时间内海波是什么状态?温度如何变化?(答:海波的状态是液态,海波已经熔化完毕,继续加热,海波的温度升高)
4.熔化吸热和凝固放热
师:现在请大家结合熔化和凝固的实验听一段海波的自白,并回答问题。
“我叫海波,我的熔点和凝固点都是48 ℃。现在我的体温恰好是48 ℃,请你们告诉我,我是应该熔化,还是应该凝固呢?只要你们说得对,我就照你们说的办。”
(学生讨论并回答)
生:48 ℃既是海波熔点也是它的凝固点。此时海波是熔化还是凝固,关键要看海波是吸热还是放热。固态海波在温度到达熔点时,吸热则熔化。液态海波在温度到这一温度时,放热则凝固。所以熔化时吸热,凝固时放热。
归纳总结
1.物质由固态变成液态叫熔化。物质由液态变成固态叫凝固。
晶体的熔化、凝固:晶体的熔化和凝固是在一定的温度下完成,这个温度分别叫熔点和凝固点,熔化时吸热,凝固时放热。所以,晶体实现熔化的条件可概括为两条:一是温度到达熔点,二是吸热。凝固的条件是温度到达凝固点,同时要放热。
课后思考:通过以上的学习,请大家考虑以下两个问题。
(1)晶体在熔点时吸热而温度不变,那部分能量哪里去了?
(2)通过实验可以使中学生获得哪些热实验技能和方法?
生活中的应用:北方的冬季较冷,为了妥善地保存蔬菜,多在菜窖里放几桶水,可以利用水结冰时放出热,窖内温度不致太低。现在,人们研制出一种聚乙烯材料,在15 ℃~40 ℃的范围内熔化或凝固,而熔化或凝固时,温度保持不变。所以,人们将这种材料制成颗粒状,掺在水泥中制成储热地板或墙壁,天气热时颗粒熔化,天气冷时又凝固成颗粒,能调节室内的温度。
四、作业
1.完成课文后的练习。
1.本节课文内容丰富,知识有一定的难度。教学重点应是熔点和凝固点及熔化吸热和凝固放热。建议安排好学生实验,使学生充分认识晶体熔化和凝固时的特点,对图像分析得细致、透彻,有利于学生加深认识、突出重点。
2.教学难点是晶体熔化或凝固时,虽然伴随有热的得失,但是温度不变。受初中学生知识水平的限制,教师不必从理论上去讲解,只要通过学生实验,观察现象,从事实出发,学生能记住这一事实即可。
3.突出重点、突破难点的有效方法是做好学生实验。实验应注意以下几点:一是海波的纯度尽可能高。二是对海波开始加热时,不要用温水,温水会使试管内靠管壁的海波先熔化,而中央部分的海波的温度还没有达到48 ℃。三是搅拌要及时、不停顿。由于海波是粉末状,导热性能差,只有不停搅拌才可望实验成功。
4.熔化吸热、凝固放热的教学,采用海波自白这种拟人化的方法,颇具趣味性和启发性,教师不妨一试。