孔祥戰(zhàn)

摘要：“水的沸騰特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)是研究液體沸騰時(shí)的特點(diǎn)，但在具體實(shí)驗(yàn)中往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，或是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符，或是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯等情況，以至于影響學(xué)生對(duì)沸騰現(xiàn)象的理解。鑒于此，本文作者對(duì)該實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題作了簡(jiǎn)單的分析提出了一些改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞：水的沸騰 問(wèn)題 改進(jìn)

八年級(jí)義務(wù)教育初中《物理》教材（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）“水的沸騰特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)是研究液體沸騰時(shí)的特點(diǎn)，但在具體實(shí)驗(yàn)中往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，或是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符，或是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯等情況，以至于影響學(xué)生對(duì)沸騰現(xiàn)象的理解。鑒于此，可對(duì)該實(shí)驗(yàn)作一些改進(jìn)。

一、多次實(shí)驗(yàn)后水沸騰前氣泡少不容易觀察的問(wèn)題

我們知道，水中能溶有少量空氣，容器壁的表面小空穴中也吸附著空氣，這些小氣泡起汽化核的作用。當(dāng)水被加熱時(shí)，氣泡首先在受熱面的容器壁上生成。但是水對(duì)空氣的溶解度及容器壁對(duì)空氣的吸附量隨溫度的升高而減少。在實(shí)驗(yàn)中，由于各班輪流使用同一套器材進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，水多次沸騰后，水中能作為汽化核的空氣逐漸減少，致使沸騰前產(chǎn)生的氣泡減少而不容易觀察到。因此，我們每做完一次實(shí)驗(yàn)，需要及時(shí)換水，這樣下次實(shí)驗(yàn)，水在沸騰前后的氣泡就比較明顯了。

二、水長(zhǎng)時(shí)間沸騰后的過(guò)熱現(xiàn)象

水在容器中長(zhǎng)時(shí)間沸騰后，繼續(xù)不停地對(duì)水加熱，水溫已達(dá)到沸點(diǎn)以上，但水并不沸騰，這種現(xiàn)象稱為過(guò)熱現(xiàn)象。這也是由于長(zhǎng)時(shí)間沸騰的液體中汽化核逐漸減少，甚至缺少汽化核，沸騰減弱。液體從外界吸收的熱大于液體汽化散失，是液體溫度升高到沸點(diǎn)以上，便產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。但液體的過(guò)熱狀態(tài)并不穩(wěn)定，稍有擾動(dòng)或加入少量的水，液體便會(huì)立即沸騰，使溫度降低到沸點(diǎn)。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)我們可以加些碎瓷片來(lái)防止此現(xiàn)象的出現(xiàn)

三、水沸騰前后氣泡大小變化的問(wèn)題

由于水中溶有空氣，受熱膨脹體積增大，在液體表面張力作用下形成氣泡。同時(shí)，水是熱的不良導(dǎo)體，在熱傳遞的過(guò)程中，當(dāng)對(duì)水進(jìn)行加熱時(shí)，水的下部分先受熱，溫度升高，而此時(shí)水的上部分溫度仍然較低。

水沸騰前（如圖1所示），在氣泡上升過(guò)程中，下面部分的水先受熱，溫度升高，于是有一部分水汽化成水蒸氣，形成氣泡，氣泡所受到的浮力大于自身的重力，于是氣泡上升。氣泡在上升過(guò)程中逐漸變小，學(xué)生往往認(rèn)為氣泡變小的原因是：下部分的水溫升高，但上部分的水溫度仍然較低，在氣泡上升過(guò)程中，氣體受熱脹冷縮影響明顯，因此底部氣泡在上升過(guò)程中逐漸縮小；其實(shí)，氣體受熱脹冷縮影響是次要的，這個(gè)觀點(diǎn)不能解釋為什么有些氣泡在上升過(guò)程逐漸變小并且消失的問(wèn)題。其主要原因是氣泡遇到溫度比它低的冷水，于是有一部分水蒸氣放熱，重新液化成水，所以氣泡的體積也相應(yīng)地變小了，甚至消失了；

而在水沸騰以后（如圖2所示），氣泡在上升過(guò)程逐漸變大，學(xué)生受八年級(jí)壓強(qiáng)知識(shí)的影響，往往認(rèn)為是氣泡在上升過(guò)程中受壓強(qiáng)的影響，越往上水的壓強(qiáng)越小，氣泡就會(huì)逐漸變大。其實(shí)這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。壓強(qiáng)的減小對(duì)氣泡大小的影響是很小的，其主要是由于加熱時(shí)水發(fā)生對(duì)流，水的上下部分的溫度都達(dá)到沸點(diǎn)，繼續(xù)加熱，與水沸騰前一樣，有水汽化成水蒸氣形成氣泡上升。在上升的過(guò)程中，也不斷有水汽化成水蒸氣，于是許多氣泡聚在一起，越積越多，從而其體積變大。最后，當(dāng)氣泡升到水面時(shí)裂開，放出大量的蒸汽，此時(shí)杯內(nèi)的水上下翻騰，這就是沸騰現(xiàn)象。因此，在教學(xué)中對(duì)于氣泡大小的變化的情況，我們還是應(yīng)該從物態(tài)變化的角度來(lái)解釋這種變化。

四、由硬紙板帶來(lái)的一些問(wèn)題

在實(shí)驗(yàn)中，為了縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，通常我們?cè)跓霞由w硬紙板，但在實(shí)驗(yàn)中也帶來(lái)了一些問(wèn)題：首先，加蓋硬紙板增大了燒杯中的氣壓，使水的沸點(diǎn)較常壓時(shí)高2～3℃，且有邊沸騰邊升溫的現(xiàn)象。其次，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生如果掀起了硬紙板，會(huì)導(dǎo)致燒杯中的氣壓降低，沸點(diǎn)也隨之降低，而出現(xiàn)溫度忽高忽低的情況。若不蓋紙板，則加熱時(shí)間太長(zhǎng)，且在水沸騰時(shí)，由于大量水蒸氣在溫度計(jì)的玻璃棒上液化放熱，使讀數(shù)較正常值高1～2℃。我的做法是：在燒杯上加蓋紙片，當(dāng)水溫升至95℃時(shí)，將紙片上移，既不封住杯口，又防止水蒸氣在玻璃棒上液化，效果很好。

五、沸騰前后聲音響度變化問(wèn)題

個(gè)人認(rèn)為在分組實(shí)驗(yàn)中對(duì)于沸騰前后聲音響度變化的問(wèn)題，不要作為學(xué)生觀察一個(gè)現(xiàn)象。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，環(huán)境比較嘈雜，而水沸騰前后聲音響度的變化比較細(xì)微，不容易分辨。在教學(xué)中，沸騰前后聲音響度變化問(wèn)題可以作為課下的實(shí)踐作業(yè)，讓學(xué)生在家完成。