常溫常壓下測定水的沸點的探究性實驗研究

一、課題來源

物理老師正按物理教科書中的實驗步驟進行用酒精燈和溫度計測量燒杯中水的沸點的實驗演示，但實驗測得水的沸點是94℃。在教科書上明明寫著：在標準大氣壓下水的沸點是100℃，這是什么原因造成的呢？物理老師解析說是由于大氣壓的影響和溫度計誤差造成的。我們決定研究究竟哪個因素影響最大？

二、探究過程

1．提出問題

我們首先按照物理教科書上的實驗要求，仔細檢查實驗操作過程及讀數規(guī)范要求，都沒有發(fā)現問題，又選擇其他品牌的酒精溫度計重新進行實驗，實驗結果與前面相同。為什么測量出水的沸點都是94℃呢？

2．猜想

通過分析認為大氣壓、溫度計在燒杯中的不同位置和燒杯本身形狀，這三個因素有可能影響水的沸點測定的準確性。

3．進行實驗

通過在不同位置高度以及同一高度在晴天與雨天條件下對水的沸點進行測量，所測得的水的沸點差異不明顯，所以大氣壓對水的沸點測定的影響，不是本實驗數據產生誤差的主要因素。同樣，通過實驗也排除了溫度計的下端的水銀球部分在水中的位置而導致水的沸點測量不準確的可能。

余下只有一個因素，就是燒杯，那么是否是由于在實驗中使用了燒杯這個不合理的測量裝置而造成水的沸點的測量誤差呢？為了驗證這個假設，我改用不同容量的燒杯和圓底燒瓶進行對比實驗，結果表明：使用不同容量的燒杯測量出水的沸點結果差異不大，而使用燒杯和燒瓶的實驗結果差異明顯，而且使用燒瓶測量出水的沸點剛好為100℃。

4．分析與論證

燒杯和燒瓶的主要差異在口的大小不同和瓶頸的長短不一樣，通過比較可以看出燒杯較燒瓶容易散熱。溫度計的原理是熱脹冷縮，玻璃泡中的酒精會隨水溫的升高而膨脹，沿著毛細管上升。而燒杯中溫度計有2／3部分露在空氣中，所以在酒精上升過程中與周圍的冷空氣發(fā)生熱交換，使最終的讀數產生誤差。而燒瓶一方面口小，另一方面瓶頸較長，溫度計只有1／4部分露在空氣中，所以熱傳遞對讀數產生的誤差較小，能夠準確測量出常溫常壓下水的沸點的值。

5．結論

由于物理教科書上的演示實驗使用的燒杯的散熱效應，使溫度計受周圍空氣的影響而造成實驗結果不正確。改用保溫性能較好的燒瓶以后，實驗測得的水的沸點為100℃，與教科書上的結論一致。所以，建議做這個演示實驗時，改用不易散熱的圓底燒瓶或在燒杯口的上方套一只塑料袋，這樣才能獲得理想的實驗結果。

三、小結與反思

我們在老師的提示和指導下開展這次活動，分析歸納得出結論，今后對課本的實驗敢于質疑，挑戰(zhàn)權威，加深對知識的理解和鞏固。

四、提出新的問題

對于課本的同類實驗我們準備進行探究，拓展思路，多方驗證其的精確性，為今后老師實驗的準確性提供依據。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chuzhong/341781.html

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