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放大縮小器---氣體體積與壓力的關係
by yangsp, 2011-05-26 20:32:30, 人氣(3726)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:何啟民  E424007


放大縮小器---氣體體積與壓力的關係

簡介

在一般的情況下,氣球都是在打入氣體後才會膨脹,但是將軟棉糖放入一個可抽氣的裝置中,在抽氣之後,可以看到什麼呢?

示範步驟

1. 在抽氣瓶的側管接上一根厚皮的橡皮管,在橡皮管的另一端接上一個單向閥,裝置如圖一所示。
2. 把軟棉糖放入抽氣瓶中,塞緊瓶蓋,如圖二所示。
3. 將另一塊相同大小的軟棉糖置於瓶外,作為對照組之用,如圖三所示。
4. 以針筒套緊於單向閥,然後開始抽氣(註1),並觀察發生的現象,如圖四所示。
5. 然後把塞子拿開,再觀察軟棉糖的變化,如圖五所示。
註. 抽氣用的針筒應事先在前端鑽個小孔,當抽氣時,將該小孔用手指壓住,當拉出活塞時,手指不壓住小孔。

圖一 

圖二

圖三   

圖四

圖五

溶液和器材

1.
相同大小的軟棉糖兩個。
2.
抽氣瓶一個。
3.
軟木塞一個。
4.
單向閥一個。
5.
針筒一組(在針筒的前端鑽一小孔)。

原理和概念

1. 在抽氣過程中,抽氣瓶中的空氣逐漸減少,壓力也逐漸減少;相對地,在軟棉糖中的空氣壓力比瓶內的壓力為大,而促使軟棉糖中的空氣膨脹,因此,看起來變得比較大。

教學提示

1. 在示範時,必須注意整個系統應為密閉系統,若在抽氣時瓶外的空氣進入瓶內,則易失敗。
2. 在做第一次軟棉糖實驗的效果很好,第二次就比較沒有明顯的變化了。
3. 在軟棉糖已經膨脹至最大時,將塞子拿開,可以看到軟棉糖變小了。
4. 除軟棉糖之外,尚可用饅頭、麵包來做示範。
5. 這個實驗還可用來解釋氣體體積和壓力之間的關係。
6. 這是一個簡單的實驗,是可以每個人都做的。

問題和參考答案

1. 為什麼氣體抽出時,軟棉糖會漸漸膨脹?
答: 當抽氣瓶中的氣體抽出後,氣體分子數目變少了,瓶內的壓力變小;相對地,此時軟棉糖中的氣體之壓力比瓶內為大,因此促使軟棉糖膨脹起來。
2.  在塞子拿開後,可以看到軟棉糖變得比抽氣前來得小,為什麼?
答: 在把塞子拿開後的一瞬間,瓶內的壓力又回復到原來的一大氣壓力,造成軟棉糖中的壓力突然變小很多,使得軟棉糖突然間向內縮回,因為在縮回時有慣性,導致縮得更小。
3. 如果用口香糖或是巧克力來代替軟棉糖,是否會有同樣效果?
答: 由於口香糖及巧克力的表面都是硬質的而且內部無空氣,所以當抽氣瓶中  的壓力減少時,根本沒有辦法看出氣體的膨脹。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 1, p 22, Washington, D.C., American Chemical Society.

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。
 

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