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不沈的針----水的表面張力
by yangsp, 2011-08-31 22:19:35, 人氣(3918)

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:邱彥銘  E524003


不沈的針----水的表面張力

簡介 

針的比重比水大,卻無法下沈,但藉由肥皂水的加入可使其下沈。

示範步驟 

1.  取一乾淨燒杯,將燒杯加水至接近滿水。
2.  將針(或大頭針)置於濾紙上。
3.  慢慢地將濾紙平放於水面上,使濾紙浮於水上,不久之後浸濕的濾紙開始下沈,結果發現針漂浮於水上,如圖一所示。
4. 

將肥皂水緩緩加入,結果針下沈。   

圖一   比重比水為大的針竟浮於水面上

溶液和器材

1. 濾紙一張。
2.  乾淨的針(或大頭針) 數根。
3.  肥皂水(脂肪酸鈉溶液)少量。
4.  燒杯一個。

原理和概念 

1.  由於液體表面的分子受到向內的淨力,所以液體表面會儘量內縮。而表面張力就是增加液體表面積所需的能量。
2.  可由公式 T = F/2L 求出表面張力大小。此處 T 表示表面張力,單位為 dyne/cm (達因/釐米) ,F 表示力,單位為 dyne (達因),L 表示長度,單位為釐米 (cm)。

教學提示 

1.  水的表面張力約 71.96 達因/釐米,而 1% 的肥皂水約 29.11 達因/釐米,5% 的肥皂水約 28.26 達因/釐米,由此可知,當加入肥皂水,降低了水的表面張力,導致針下沈。
2. 
液體 與液體接觸的氣體 溫度(℃) 表面張力(達因/釐米)
水銀


酒精
酒精

橄欖油
空氣
空氣
空氣
空氣
氮氣
空氣
空氣
20
20
25
0
20
20
18

475.00
72.75
71.96
24.30
22.55
28.90
33.10

問題和參考答案 

1.  針的比重比水大,為何不會下沈到水底?
答:  因為針受到水的表面張力,所以針會浮在水面。
2.  舉出生活中其他的表面張力例子。
答: 由於水的表面張力, 使得水滴形成圓球狀,豉豆蟲和水黽可在水面上行走。

參考資料 

1.  Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, p 19, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. Ebbing, Darrell D. and Wrighton, Mark S., General Chemistry, Third Edition, pp 416-417, 1990, Houghton Mifflin Company, Boston。

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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