注射器在化學實驗中的妙用

注射器是一種普通的醫療器械，但它在化學實驗裝置和習題中出現得越來越多，它對某些實驗現象的觀察或實驗過程的改進起到了意想不到的效果。下面對注射器在化學實驗中的作用進行歸納：

一、用于抽送氣體：

1、檢查裝置的氣密性(如圖1)

連接好裝置(注射器內留有一半體積的空氣)，打開彈簧夾，向長頸漏斗中注入水，使其下管口必須液封，慢慢推注射器的活塞，長頸漏斗內形成一段水柱，過一會后水柱的液面不下降。再慢慢往外拉活塞，液柱下降，下管口有氣泡冒出，說明裝置不漏氣。

2、排送氣體(如圖2)

某同學為了測定變質的燒堿樣品中Na₂CO₃的質量分數，設計了圖2崩示的裝置。反應的開始、結束都要用注射器反復地排送氣體。實驗步驟為：①檢查裝置的氣密性。②稱取一定質量的干燥燒堿樣品放人廣口瓶中，分液漏斗中加入適量的稀硫酸，準確稱量裝置F的質量，連好裝置。③關閉彈簧夾3，打開彈簧夾1和彈簧夾2，反復推拉注射器。④關閉彈簧夾1和彈簧夾2，打開彈簧夾3，然后打開分液漏斗的活塞開關，讓稀硫酸逐滴滴入樣品中，直到不再產生氣泡為止。⑤打開彈簧夾1，立即不斷反復推拉注射器。⑥再稱裝置F質量。根據CO₂的質量來計算樣品中Na₂CO₃的質量分數。可見：步驟③反復推拉注射器的目的是排盡裝置中的CO₂，以保證實驗結果的準確性。而步驟⑤反復推拉注射器的目的是使生成的CO₂充分被F中的試劑吸收。

二、改變裝置內的氣體壓強(如圖3、圖4)

圖3中將NaOH溶液注入集氣瓶中，振蕩，小氣球很快膨脹起來。圖4中打開彈簧夾，將NaOH溶液注入燒瓶中．試管內95℃；的水會立即沸騰。(氣壓減小，沸點降低。)

三、用于測量氣體體積(如圖 5)

用50ml試管作反應容器，磷的燃燒均在密閉容器里進行，可防止白煙污染空氣。用20 ml注射器(活塞事先處在15 ml刻度處)測量磷燃燒消耗的氧氣體積。

操作步驟：①檢查裝置的氣密性。②裝藥品，連好儀器。③夾緊彈簧夾，加熱白磷，觀察現象。④燃燒結束，試管冷卻后松開彈簧央，可以看到活塞慢慢左移到5ml刻度處。說明空氣中氧氣的體積分數為1/5。

四、用于反應容器(如圖6、圖7)

圖6中用注射器吸收水和CO₂(體積比為1:1)，然后夾緊彈簧夾，用力振蕩。活塞會自動向前推進。說明CO₂溶于水后氣壓減小。

圖7將塊狀固體放人干燥管中，用注射器取一定質量的酸，干燥管上接一個帶活塞的導管，就制成了氣體發生裝置，該裝置隨時控制反應的進行。可用來制取H₂和CO₂。

五、用于分液漏斗、滴管的代用品(如圖8)

圖8中的注射器代替了分液漏斗，可隨時添加藥品，不斷產生O₂。還可控制氧氣的生成速率。用注射器取液、滴加都很方便，也可控制試劑用量和滴速，節省試劑。

六、用作量筒(如圖9)

在太陽系中，行星的運行軌道都是橢圓的，這一點早已被科學觀察所證實。但為什么行星的運動軌跡都會是橢圓的呢?

幾個世紀來，牛頓給出了計算橢圓軌道的公式，康德在其《宇宙發展史概論》中作出了一個不很明確的解答：“行星的偏心率是自然界因力圖使行星作圓周運動時，由于中間出現了許多情況。而不能完全達到圓形的結果。”而拉普拉斯在其《宇宙體系論》中是這樣解釋的：“如果行星只受太陽的作用，它們圍繞太陽運行的軌道是橢圓的……”20世紀的愛因斯坦也只告訴我們：“空間是彎曲的。”現代科學對于行星橢圓軌道形成的原因，如同“萬有引力”一樣，尚是一個未揭開的科學之迷。

天體行星的運動，不但軌道是橢圓的，而且運動的公轉速度與自轉速度也隨著時空的變化而變化，顯現出某些特殊的運動規律。這些規律，至今為止，人們尚未真正解開其中的奧秘。近年來，俄羅斯科學家——運用數學和控制論科研所的研究員提出：“由于地球內部的固體核旋轉速度快于地幔，從而影響了地球的自轉速度。”有關專家指出：“該科研成果解決了地球自轉角速度發’生變化的原因，解決了多年來困擾學術界的一個難題。” 天體行星運動軌道的變化規律，是因地球內部固體核與地幔流的運動差異而引起的變化嗎?本文運用量子引力理論進行了諸多的推演，創新了一套天體行星運動系統的引力控制理論，它能全面地解釋天體行星橢圓軌道的形成和運動速度變化的原因。該理論發現：太陽系行星運動的規律直接受銀河系中心引力場引力控制，從而產生太陽系軌道行星運動的自然法規。

18世紀法國大科學家拉普拉斯在其所著的《宇宙體系論》中指出：“行星系里，除了使行星圍繞太陽在橢圓軌道上運行的主要原因外，還存在其他特殊擾亂它們的運動，而且長時期里改變它們的軌道根數。”

那么，銀河系中心引力場究竟是怎樣控制太陽系里行星的運動的呢?科學家拉普拉斯所預言的“還存在其他特殊原因”。而這個特殊原因就是“銀河系引力的控制”。但拉普拉斯說：“如果行星只受太陽的作用，它圍繞太陽運行的軌道是橢圓的”，這句話從理論推演上說反了。實際上，行星在圍繞著太陽運行時，在不受銀河系引力場控制的前提下，行星的運行軌道是正圓的而不是橢圓的。在后文的推演中，我們將會使讀者真正認識到銀河系中心引力場對太陽系的引力控制，對于運動行星來說是無法擺脫且真實地存在。

一、橢圓軌道的形成

行星之所以繞著太陽運動，是因為太陽的中心引力場對軌道行星的引力作用，使行星沿著自己的向徑作繞中心的圓周運動，向徑的大小，遵循牛頓的萬有引力定律：F=G。從公式中分析，在引力常數不變的情況下，向徑的變化完全由兩物體的質量變化所決定。橢圓軌道的形成，實際上是向徑的周期變化。

然而物體質量的變化只可能是一種成衰減性的線性變化，絕不會產生周期性的變化。由此，我們可以推出，橢圓軌道形成的原因只可能來自于太陽系外部的引力變化，而不產生于太陽系的內部。

科學觀測證實，太陽系繞著銀河系運動，每運動2.4億年，繞銀河系中心運行一周為1銀河年。所以對地球上的人類觀察者來說，對于銀河系與太陽系的運動關系，就等于一個永恒不變的引力場作用在太陽系的軌道行星上，控制著軌道行星的運動。所以拉普拉斯說“在長期里改變著軌道的根數”。

當然，拉普拉斯并沒有發現銀河系的控制作用，在當時的歷史條件下，也不可能認識到這一點。即便是現代科學高速發展的今天，也很少有人能夠領悟到這一點。

現在讓我們用量引力場的原理來推演銀河系引力場對太陽系引力場的控制作用。具體見下圖：

據科學測定，遠日點(夏至一X)7月初，日地距離1.521km，線速度29.3km/s。近日點(冬至+X)1月初，日地距離1．471km，線速度30.3km/s。而要解決橢圓軌道形成的原因，實質上只要我們能夠找到夏至點地球為什么會遠離太陽，而冬至點為什么會靠近太陽的原因，橢圓軌道形成的迷底就自然揭曉。

現在我們從圖上來分析銀河系中心引力場，我們可以把它看作一個有序場能的均勻場，它對太陽系的引力作用也是“向心力”，由此我們可以作出以下三點推理：

1、當地球從春分點向夏至點運行時，地球受著兩種引力的作用，太陽的中心引力場順著軌道將地球吸向中心，成為“向心力”，而銀河系中心引力場將地球吸向銀河系中心引力場的引力方向，使地球產生“離心力”，當地球運行到夏至點時，作用力與反作用力變得最大，所以地球被銀河系中心引力場的引力作用拉離原有的軌道，形成遠日點。

2、當地球從秋分點向冬至點運行時，銀河系中心引力場的量子引力與太陽系中心引力場的量子引力形成合力，到冬至點合力最大，所以地球被合力拉出軌道，靠近太陽，形成地球的近日點。

3、地球在春分與秋分點運行時，由于銀河系中心引力場的量子引力與太陽對地球的量子引力形成直角耦合，因此，太陽對地球所施加的引力大小相同，所以日地距離相等。

上述推理，我們只考慮銀河系引力場與太陽系引力場的主場作用。而沒有考慮軌道行星引力的攝動作用，實際上軌道參數是隨著太陽系的運行和行星的運動而不斷變化的，這種推理方法，適合任何軌道行星。

二、軌道行星運動速度的變化

行星公轉速度的變化，在17世紀以前就被人類所觀察到。開普勒三定律，就是直接揭示公轉速度的規律。然而行星的自轉速度的快慢變化，只是在20世紀以后，人們通過科學觀察才得以發現。根據有關科學資料介紹：“4月9日～7月28日，11月18日～1月23日是地球自轉加速的變化階段：1月25日～4月7日、7月30日～11月20日是地球自轉減速的變化階段。”(引自《科學未解之謎》鄭煒編著)地球的公轉速度與自轉速度的變化遵循角動量守恒的運動法則。

那么，地球又為什么會產生公轉與自轉速度的變化呢?幾個世紀以來，在這個方面的科學研究者們尚無一個明確的結論。所以俄羅斯的科研人員則提出了“由地核和地幔速度差所引起的地球自轉速度變化的原因”的創新理論。被有關專家認為解決了多年來困擾學術界的一大難題。

本文用量子引力理論推演，認為地球自轉速度的變化不是地核與地幔所造成的，而是銀河系引力場控制的必然結果，其推理如下：

1、當地球過冬至點后，沿著軌道向春分點運行，由于銀河系中的引力場的量子引力迎著軌道的運動方向產生著吸引作用，使地球在其公轉軌道上加速運行。由于行星運動的軌道角動量守衡，所以地球在軌道運動中，公轉加速而自轉減速。因此科學觀測結果得出：每年3—4月份，地球的公轉度最快，而自轉速度最慢。

2、當地球過夏至點后，向秋分點運行，由于銀河系引力場的引力作用方向與地球公轉運行軌道的前進方向正好相反，其引力作用使地球的公轉速度減慢，所以科學觀測得出：每年的8～9月份，地球的公轉速度最慢，而自轉速度則為最快。

上述地球運動速度變化的推理，也只是從銀河系中心引力場與太陽系中心引力場的作用分析。實際上，一個完整的運行系統，行星的運動還受到周圍運動行星的引力相互作用，直接影響軌道的變化和能量的傳輸，所以這種行星運動速度變化的規律是相對的，很難存在精確的測量規律可循，它將隨著引力場的變化和周圍軌道行星運動規律的變化而變化。

特別是太陽系在銀河系運動軌道中的變化，我們對場的相互作用認識尚很膚淺，銀河系引力場對太陽系軌道行星的控制是一個非常緩慢的演化過程。對于我們人類的觀測來說，行星運動軌道根數的改變是非常漫長的，而且是不可忽視的。

前文，我們推演了太陽系行星橢圓軌道的形成和行星運動速度的變化，使我們對宇宙天體運動的大系統有了一點創新的認識，并希望得到科學的論證。量子引力理論告訴我們，銀河系中的引力場對太陽系運動行星的引力控制，不但能影響行星軌道速度的變化。對于一個具有生命的地球來說，更重要的是影響著地球氣候和海陸的演化，影響著地球生物的滅絕和爆發。

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由于注射器上有計量刻度，可用作一些對比實驗的儀器。圖9是用肥皂水區分硬水和軟水的實驗。用注射器取等體積的肥皂水加入盛有等體積硬水和軟水的燒杯中，攪拌。操作簡便，現象明顯。

注射器體積小、操作簡便、節省試劑、可靠安全、污染少，廣泛應用在氣體制備、收集以及微型實驗和家庭小實驗等實驗中，真正做到了一器多用。