“用油膜法估測分子的大小”實驗中應該注意的問題

高中物理教材中，“用油膜法估測分子的大小”必做分組實驗有一定難度。制約該實驗成功因素諸多。不少文章對其中實驗教學內容都有闡明。也都提及“單位體積油酸溶液滴數(shù)”和“一滴油酸溶液的純油酸體積”問題。但絕少提到?jīng)Q定這二者的注射器操作問題。筆者目睹一些教師和學生在做該實驗過程中不時變化注射器的角度。觀察中發(fā)現(xiàn)，不介意的這一個動作變化會導致液滴大小不一。必然，也會影響實驗結果準確度。實踐表明，單位體積油酸溶液滴數(shù)的多少不僅與針頭大小有關，而且還與手持針體的姿勢或者說與針體傾斜度有關，或者說與滴法有關。筆者用1毫升一次性注射器，注射針號0.45，配制1∶200油酸溶液將注射器每次吸取1毫升。實驗得到數(shù)據(jù)見下表：

說明：由于測量油酸的V值和S值不精確。尤其是當油酸形成單分子膜后，受到水的表面張力和痱子粉的擠壓等因素影響，不是完全形成單分子膜，因此，實測S值較小，且L大于分子直徑的數(shù)量級理論參考值10^-10m。

由表中數(shù)字可知，其它條件不變，只是針體所處角度不同，所得滴數(shù)不同。而且滴數(shù)相差甚大。豎直向下相對滴數(shù)最多，但每滴溶液體積最小；針體越向水平方向傾斜，滴數(shù)越少，但每滴溶液體積越大。

若在數(shù)1毫升油酸溶液滴數(shù)時針體垂直向下即與水平方向成90°，另在貼近淺盤油酸溶液面滴油酸溶液時改變針體角度即針體與水平方向約成15°。如此狀態(tài)下估測分子的大小平均值L′=6.79×10^-10(m)與表中L=1.64×10^-9(m)值相比，超出一個數(shù)量級。

因此，為提高實驗結果的準確性，不論是在數(shù)單位體積油酸溶液滴數(shù)時還是處在貼近淺盤油酸溶液面上的關鍵一滴時都應始終恪守同一姿勢，使整個實驗每步操作要保持滴液大小一致。實驗操作中更要注意養(yǎng)成良好習慣。

(欄目編輯王柏廬)