一天,在科學課上,老師拿起一杯水,然后問:“水在什么溫度下結冰,又在什么溫度下會沸騰?”同學們異口同聲地回答:“水在0℃時結冰,在100℃時沸騰?!崩蠋燑c點頭,贊許地笑了笑,因為同學們都掌握了這個人人應知的常識。
老師接著提出一串同學們曾經多次見過但是從來沒有想過的問題:“怎樣才能夠讓冰融化?是否只有加熱一種方法?仍然保持0℃甚至在0℃以下也能使冰融化嗎?”同學們陷入了沉思,大家想到在寒冷的冬天里,如果氣溫保持在0℃以下,那個堆在院子里的雪人是不會融化掉的。那么除了溫暖的陽光和其他加熱的方法之外,還有什么更有效的方法呢?
坐在小沛旁邊的一位女同學舉手后,答道:“我在冬天看到,為了盡快地清除馬路上的積雪,工人叔叔常常往雪上灑鹽或鹽水,冰雪很快就融化了,這是不是另外一種有效的方法呢?”經她這一提醒,大家都想起來了,異口同聲地說:“對!這是除加熱以外的另一種有效方法。”可是鹽為什么能夠讓冰融化呢?小沛又被這個問題困擾著。眉頭反而皺了起來。
老師接著說:“這種現象在科學里叫做‘凝固點下降’。當我們把鹽或者其他物質溶解在水中形成溶液之后,溶液中水的凝固點或者說水開始結冰的溫度就會降到0℃以下。”老師停了一下,看著同學們那種困惑的表情接著說,“其實。這是一種非常普遍的自然現象。例如,純鐵的熔點是1540℃,但是因為生鐵中含有碳、硅、錳、硫、磷等雜質,所以在1000%左右就可以熔化:錫和鉛的熔點分別是232℃和327.5℃,如果把它們按照一定的比例熔化在一起,就可以得到熔點比純錫或純鉛都低的合金,焊絲和保險絲就是這樣制造出來的。像這樣的例子還可以舉出很多?!?/p>
小沛和同學們都為這個從來沒有想到過的科學現象感到驚奇,但是一下子又想不出在生活中還有哪些例子。教室里一片寧靜,同學們都陷入了沉思之中。老師看到這些可愛的喜歡動腦筋的孩子,高興地笑了。她想了想,決定從另一個角度來幫助他們,于是。老師向同學們提出一個好像和“凝固點下降”完全無關的問題。老師問:“你們之中有誰自己做過冰棍?”好幾位同學舉手說是自己曾經利用冰箱中的冰盒把糖水凍成冰棍,小沛回憶起自己也這樣做過。老師接著問:“這樣做出來的冰棍為什么外面是甜的,里面反而是淡的呢?”這真是一個有趣的問題,小沛和同學們開始時覺得這簡直不可思議,經過仔細地回憶之后,想起這個現象確實存在??墒菫槭裁磿沁@樣的呢?
老師說:“這個現象可以幫助我們從另一個角度來理解‘凝固點下降’的原理。水里溶解了糖之后就成為糖的水溶液,或者叫做糖水。這時糖水中的水在0℃時不會結冰,要做成冰棍,就要把它放在溫度低于0℃的冰盒里。糖水的溫度降到水的‘新凝固點’時,水就會凝結成冰而析出。這樣剩下的糖水濃度反而變大了,只有在更低的溫度下才會繼續結冰。如此繼續下去,糖水中的水越來越少了,到溶解不了那么多糖時,糖就開始析出了。在這之后,可以簡單地把后來的凝固過程看成是糖和冰交替析出的過程,一直到你們所得到的冰棍?!?/p>
老師的講解生動而有趣。凝固點下降的現象也存在于冰棍的制造過程中,原來冰棍的外甜里淡現象還包含著這么多的科學原理!
老師接著說:“從上面的講解里你們還想到些什么?”經過一番思索,同學們紛紛舉手,提出很多想法。有的說,凝固點下降的多少,是否和溶液的濃度有關,有的說,糖可以溶解在水里,但是不能溶解在冰里。有的說,糖水有一個開始凝固的溫度,但是沒有固定的凝固點。
老師對同學們的回答一一給予了肯定。鼓勵說:“同學們學習科學不能只局限于接受和背誦科學知識。要學會觀察,還要積極思考??茖W并不神奇,人人都可以成為科學家?!?/p>
通過冰棍的討論,小沛受到很大啟發。很多同學所想到的問題是他不曾想到的。他認識到,學會思考、勤于思考是自己進一步努力的方向。于是他在自己的小桌上加了一條新的座右銘:“學而不思則罔,思而不學則殆”。