實(shí)驗(yàn)室里的“革命”

王玉花

【摘 要】在初中物理和化學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)室里用酒精燈加熱燒杯時(shí)常用到石棉網(wǎng)。有學(xué)生曾問我：“為什么會(huì)用到石棉網(wǎng)呢？不用石棉網(wǎng)真的會(huì)使玻璃儀器炸裂嗎？”。聽到這個(gè)問題時(shí)，我猶豫了，因?yàn)槲覐膩矶紱]有用實(shí)驗(yàn)來論證過這個(gè)問題。于是帶著這個(gè)疑問我收集了以下的資料。

石棉網(wǎng)是由二片鐵絲網(wǎng)夾著一張石棉水浸泡后晾干的棉布做的。如果火焰長時(shí)間集中在容器的某個(gè)地點(diǎn)，最終會(huì)使容器爆裂。用了石棉網(wǎng)，火焰的熱量會(huì)分散到容器的每個(gè)角落，使儀器受熱均勻不會(huì)爆裂。

查閱資料可知：石棉具有高度耐火性、電絕緣性和絕熱性，是重要的防火、絕緣和保溫材料。但是由于石棉纖維能引起石棉肺、胸膜間皮瘤等疾病，許多國家選擇了全面禁止使用這種危險(xiǎn)性物質(zhì)。石棉的導(dǎo)熱系數(shù)為0.02～0.08（千卡/米·小時(shí)·℃），而常用金屬的導(dǎo)熱系數(shù)為140～350（千卡/米·小時(shí)·℃）兩者相差數(shù)千倍。由此可知，石棉是良好的隔熱材料。

用酒精燈加熱的目的是將酒精燃燒的熱傳遞給被加熱的物體，但在實(shí)驗(yàn)加熱時(shí)，常用石棉網(wǎng)將酒精燈的火焰與被加熱物體隔開，這種本要“傳熱”，又要“隔熱”的做法很矛盾，于是我采用了控制變量法和對(duì)比法：分別給燒杯（錐形瓶、平底燒瓶等）墊石棉網(wǎng)加熱；不墊石棉網(wǎng)直接給燒杯（錐形瓶、平底燒瓶等）加熱。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作觀察、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等，得到了與教材不一樣的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)探究；實(shí)驗(yàn)對(duì)比；控制變量；酒精燈；加熱；燒杯；石棉網(wǎng)；溫度；科學(xué)質(zhì)疑

一、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)裝置：

鐵架臺(tái)（帶鐵圈）2個(gè)、酒精燈2個(gè)、火柴、石棉網(wǎng)1個(gè)、燒杯2個(gè)、錐形瓶2個(gè)、平底燒瓶2個(gè)、溫度計(jì)2個(gè)（200℃）、水（足量）

二、實(shí)驗(yàn)過程

通過學(xué)習(xí)化學(xué)我們知道，只有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，才能通過實(shí)驗(yàn)操作得出正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及相應(yīng)的結(jié)論。下面正式開始我的實(shí)驗(yàn)探究。

首先提出問題：給燒杯（錐形瓶、平底燒瓶等）加熱是否需要墊石棉網(wǎng)？

作出猜想：給燒杯加熱需要墊石棉網(wǎng)。

猜想證據(jù)：石棉網(wǎng)是由兩片鐵絲網(wǎng)夾著一張石棉水浸泡過后涼干的棉布制成的。如果火焰長時(shí)間集中在容器的某一個(gè)地點(diǎn)的話，最終會(huì)導(dǎo)致容器爆裂。而用了石棉網(wǎng)，火焰的熱量會(huì)被分散到容器的每個(gè)角落，長時(shí)間加熱容器也不會(huì)爆裂。因?yàn)槭薏皇强扇夹晕镔|(zhì)，鐵絲可將火焰的熱量分散到空氣里，傳到容器上方，熱量均勻。所以猜想成立！

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

1.連接實(shí)驗(yàn)器材

首先將準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器具連接，將鐵架臺(tái)放平把燒杯放在鐵圈上，一個(gè)鐵架臺(tái)上放石棉網(wǎng)，一個(gè)不放做對(duì)比。加熱前把溫度計(jì)放上、如左圖的連接。

2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得出了一系列的數(shù)據(jù)：

通過實(shí)驗(yàn)得出在相同的時(shí)間內(nèi)，同時(shí)加熱水時(shí)，沒墊石棉網(wǎng)的升溫更快，直至沸騰時(shí)沒墊石棉網(wǎng)的燒杯（錐形瓶、平底燒瓶等）完好無損，并沒有爆裂。

3.得出結(jié)論

我的猜想不正確，即用酒精燈加熱時(shí)不需要墊石棉網(wǎng)。

4.實(shí)驗(yàn)過程圖片展示

5.分析評(píng)價(jià)

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在相同的時(shí)間內(nèi)，沒墊石棉網(wǎng)的燒杯升溫更快，所以我覺得在實(shí)驗(yàn)室里給液體加熱時(shí)，直至液體沸騰都不需要用石棉網(wǎng)，這樣既不會(huì)損壞玻璃儀器，又節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間還節(jié)約了酒精燃料。

三、反思質(zhì)疑

以往教材中的經(jīng)驗(yàn)，告訴我們給燒杯加熱一定要墊石棉網(wǎng)。可通過實(shí)驗(yàn)得出了不一樣的結(jié)論。但是我還是不明白，連化學(xué)教材上也強(qiáng)調(diào)給燒杯等玻璃儀器加熱時(shí)需要石棉網(wǎng)的緣由，也許是為了學(xué)生的安全著想。

追蹤調(diào)查可知：現(xiàn)在的玻璃器皿如燒杯都要求用硬質(zhì)玻璃制造，其軟化點(diǎn)為770℃，耐熱應(yīng)變溫度不低于220℃，而酒精燈的加熱溫度400～600℃，在一定時(shí)間內(nèi)難使玻璃軟化爆裂。

因此，我認(rèn)為在初中實(shí)驗(yàn)中，用酒精燈給液體加熱時(shí)，直至液體沸騰都不需要用石棉網(wǎng)，這樣既不會(huì)損壞玻璃儀器，又節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，還節(jié)約了酒精燃料。若為了支撐被加熱的儀器，可用鐵絲銅絲網(wǎng)代替。這就是我認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室里需要“革命”的原因。