压缩气体液化的分析

2019-10-25 18:04:19

  压缩气体液化实验是初中物理教材中“热现象”一章的一个课堂演示实验,该实验器材简单,操作方便,如果演示成功,对于加深学生对压缩气体发生液化的感性认识有重要的作用,但是在教学实践中发现,该实验很难操作,可见度低。现就该实验难做的原因及改进方法作简要分析。

  由热学知识知道,装在密闭容器中的液体,随着蒸发过程的进行,蒸气密度不断增加,返回液体的分子数也不断增多。当在相同的时间内由液体中跑出的分子与返回液体的分子数相等时,宏观蒸发过程停止,蒸气达到饱和状态,称为饱和蒸气,对应的压强称为饱和蒸气压。饱和蒸气压与温度有关,温度越高,饱和蒸气压越大,饱和蒸气压的密度与蒸气压有关,压强越大,密度越大。在20℃时,饱和蒸气密度为ρ=1.777kg/m3,也就是说,在一定温度下,一定体积的饱和蒸气的质量也就一定,即m=ρV。因此,要使注射器内的液态全部气化,吸入的液态质量不能超过注射器最大容积所对应的饱和蒸气的质量。若吸入过多,则不能全部汽化。由于的用量很小,加上是无色液体,能见度较小,因此在实验演示的过程中,学生经常看不清楚。

  通过教学实践的不断探索和研究,我这样改进实验操作:

  一、计算出需要吸入的量。教材中只提“吸进一些”,初次实验教师往往把握不准。由于注射器的容积有限,要使全部液化,只能吸入很少的质量。查手册知,20℃时,饱和蒸气的密度ρ=1.777×10-3g/cm3,设所用注射器的最大有效容积为200CC,则m=ρV=0.35g。只要吸入的质量不超过此值则能保证实验成功。

  二、利用葡萄糖瓶增大液化的容积。为保证更多的液化经,应该尽量用大容量的注射器,一般实验用大注射器是500 CC的,这还不够,最好在注射器的针头插入一个大葡萄糖瓶,操作中要注意密封一定要严密。

  三、将染色,提高可见度。由于量很少,可见度低,在实验中可以在中加入少量碘屑,可获得像碘酒一样的紫色液体――“棕色碘”。实验证明,棕色碘蒸发的快,并不影响合汽的结论,且极易被观察到。

  四、利用投影手段,增大可见度。该实验要取得更好的演示效果,可借助投影仪采用投影的方法。因为该实验所用的注射器是透明的,也是透明的,为采用投影创造了很好的条件,但应注意演示前先对投影仪调焦,使液态影像清晰。