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生氣的針筒---液體在減壓下沸騰
by yangsp, 2011-05-26 21:34:21, 人氣(4572)

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


生氣的針筒---液體在減壓下沸騰

簡介

在針筒中放入溫度接近沸點的熱水,將針筒開口一端封閉,在另一端用力拉起活塞,造成針筒內的壓力減少而看到熱水沸騰。

示範步驟

1. 取 200 mL 約 85℃ 的熱水放入 250 mL 的燒杯 。
2. 以溫度計測量水溫,並紀錄之 。
3. 取約 40 mL 的熱水置入針筒中,並將活塞稍微插入針筒之中,再將針筒倒置(即注射針向上)並把空氣排出針筒外。
4. 再將針筒倒置,把注射針插入軟木塞中,並用力將活塞往上拉,如圖一、圖二和圖三所示。

圖一

圖二

圖三

溶液和器材

1.
250 mL 燒杯一個 。
2.
溫度計(-20℃~100℃)一支。
3.
針筒一支。
4.
軟木塞一個 。

原理和概念

1. 對液體來說,正常的沸點是指液體的蒸氣壓等於一大氣壓的溫度。例如,水在一大氣壓時的沸點為 100℃ 。當壓力變小,也就是低於一大氣壓時,沸點也會隨著下降。

教學提示

1. 這是一個簡單且安全的示範實驗,如果器材充足,應可全班都做,但應小心注射針頭勿傷到自己或別人。
2. 由於熱水溫度可達 到約 85℃,因此在將針筒倒置時,必須小心控制防止熱水濺出。
3. 拉起活塞時應保持注射針頭在下,活塞在上,示範較易成功。
4. 沸騰的現象很容易觀察,在示範時,應讓每位同學都看到。

問題和參考答案

1. 試說明這個示範實驗,溫度與壓力、體積之間的關係?
答: 當針筒的活塞被往上拉之時,針筒內的體積會變大;相對的,壓力也會下降;當壓力降下後,水的沸點也會隨著下降,而不再是在一大氣壓時的 100℃了。
2.  為什麼在沸點附近會產生氣泡?
答: 因為此時在針筒中的壓力降低,而使得液體水變成水蒸氣,以氣體的形式從水中冒出。

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 21, Washington, D.C., American Chemical Society.

適用程度

ˇ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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