关于“液亿放热”实验教学的质疑和改进

来源:用户上传      作者: 陈仪思

　　问题出处：
　　义务教育课程标准实验教材(苏科版)8(上)物理的第二章物态变化――液化。
　　问题出现：
　　大家都知道“汽化吸热液化放热”。关于汽化吸热，师生都能举出大量的实例，尤其是蒸发致冷，每个人都深有感触，所以在教学中得心应手!学生对这一部分理解掌握的非常好，但对于“液化放热”，尤其直观演示和体验很少，很多方法都有误区，甚至误导!
　　处理方法：
　　方法一：把水烧致沸腾，用冷的物体(如玻璃片)放在出气口的上方，水珠产生并聚集，顺着玻璃片流下，同时玻璃片变热，教师就引导说明液化放热所致。
　　方法二：类似上述装置，用温度计放在出气口上方，有水珠产生，同时温度计示数上升，好像很直观!
　　方法三：参考8(上)教参第54页“效应”法。
　　在两个相同的量筒(50 ml)A和B中分别装入等体积、同温度的冷水，并用温度计分别测出冷水的温度。然后直接将沸腾时产生的水蒸气通入量筒A的冷水中，可以看到水蒸气在A中几乎全部液化，同时A中的水面慢慢上升，同时可以用手明显感觉到A量筒的温度比B的高，这时教师提问：A中多出的水哪里来的?学生很容易回答是水蒸气液化得来的，等水面上升到一定高度的后，停止通入水蒸气，并测出此时A中水的温度。然后将烧瓶内沸腾的开水慢慢倒入B量筒中，使之跟A量筒中上升后的水面相平，稍作摇晃后，用温度计测出B中水的温度，并跟A量筒中最后的水温度比较。通过比较发现，A量筒中温度要比B量筒的温度高出20℃左右。由此可见A量筒中通入水蒸气要比B量筒中倒人同温度同质量的沸水放出更多的热量，从而说明了水蒸气液化时能放出大量的热量。该实验现象比较明显，学生容易理解，这样对诸如“被水蒸气灼伤往往比开水要严重”等一些问题就很容易解释了。
　　
　　问题剖析：其实，方法一、二都是温度较高的水蒸气遇到冷的物体放热液化，产生小水珠。其实要发生液化肯定是温度相对较高的气体遇到较冷的物体(或物质)才能进行，那二者之间的进行热传递是不可避免的，也就是说热传递和液化放热都可以使低温物体温度升高，那怎能肯定“液化”是“肇事者”?所以上述这两种方法都有不严密的地方，上述两种方法最大的缺点是：缺乏对比。应该说方法三较为科学缜密，尤其是“将烧瓶内沸腾的开水慢慢倒人B量筒中，使之跟A量筒中上升后的水面相平，稍作摇晃后，用温度计测出B中水的温度，并跟A量筒中最后的水温度比较”，这种处理理论上说天衣无缝，几乎堵住了所有漏洞。但是，这个实验原理复杂、器材较多，尤其对初二孩子来说，很难接受。另外，为了验证此方法本人也和实验员合作进行了多次实验，时间较长，器材多，但效果不很明显，尤其是用普通的酒精灯，很难产生大量的水蒸气，传到A烧杯中就更少了，想高出20℃十分困难，基本实现不了。
　　问题解决：
　　我们知道所有的物态变化都伴随着能量的转移，若能量转移无法实现那物态变化也就不能进行，我们可以从这个角度进行对比试验。我在教学中是这样处理的，效果很明显!
　　上课前先准备两根50em不锈钢管(当时是从两铁架台上卸下的支架)，最好分别图上红绿两色，方便区分。然后将图红色不锈钢管插入开水瓶中加热待用。然后用电热水壶烧水，当水剧烈沸腾时，抽出红色不锈钢管，用于毛巾迅速擦干水，和另一根钢管(绿色的)一起放在电热水壶口，与水平倾斜60度放置，几秒钟后就会发现图绿色的不锈钢管的下端有水珠产生，越积越多，顺管而下，而红色的那根一点水珠都没有，在一起比较效果相当明显!
　　分析原因：
　　红色的不锈钢管已经被开水加热了，温度很高，甚至比从壶嘴喷出的水蒸气的还要高，这样从水蒸气就法向它放热，能量转移被阻止，液化不能进行了!而高温的水蒸气与绿色的钢管之间温差很大，热传递现象显著，间接说明了液化必须放热!
　　此实验最大优点是“同时对比”，一目了然。
　　后记：上述几种实验本人都一一进行了实验，尤其是最后一种(问题解决的那种)是原创实验，既有苦思冥想，也有灵机一动，最后欣然一笑，并且在初二(7)班的公开课上得以展现，效果很好。
　　说明：此图为实景拍摄，右上方的那根已被加热了十分钟，另一根为室温状态。
　　(作者单位　江苏省南京师范大学附属实验学校)

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