升華和凝華實驗的改進

河北省唐山市第一中學 徐佳逸

八年級物理“物態變化”一章中的“升華和凝華”一節，課本上是通過用酒精燈對燒瓶底部的固態碘進行加熱，從而產生紫紅色的碘蒸氣，來揭示固體能夠升華且需要吸收熱量；通過將裝有大量紫紅色碘蒸氣的燒瓶放在冷水中，使得燒瓶內壁上出現紫色碘的小顆粒，來揭示氣體能夠凝華且需要放出熱量。按這種方法操作后我們發現實驗效果并不理想，存在如下弊端：（1）碘的熔點是118 ℃，而酒精燈火焰的溫度高于118℃，因此在加熱過程中會使少量的碘熔化，給學生造成“固態和氣態之間的變化必須經過液態”的錯誤認識，對于“碘蒸氣是由固態的碘直接變成的”這一結論缺乏說服力；（2）碘蒸氣有毒，泄漏到空氣中會危害人體健康；（3）在做碘凝華實驗時，把溫度較高的燒瓶直接放入冷水中，燒瓶容易炸裂；（4）實驗現象可見度差，發生物態變化過程時間短，學生很難從中得出正確結論。因此，為了達到良好的實驗效果，盡可能地讓學生親自參與實驗探究過程，我對該實驗進行了改進。改進后的實驗設計如下：

實驗器材：錐形瓶、大燒杯、橡皮塞、細鐵絲、固態碘（或樟腦球粉）、熱水（最好為開水）。

實驗過程：1.把鐵絲做成樹枝狀固定在橡皮塞上，注意橡皮塞不能被鐵絲扎透；

2.在錐形瓶底部平鋪上少量的固體碘顆粒，再把帶有鐵絲的橡皮塞塞入錐形瓶口（注意樹狀鐵絲向下），然后把錐形瓶密封。

3.在大燒杯中倒入熱水，再把裝有碘的錐形瓶放入大燒杯里的熱水中，觀察錐形瓶中出現了什么現象。

4.把充滿紫紅色碘蒸氣的錐形瓶從熱水中拿出來，在空氣中冷卻一會兒，觀察橡皮塞上的樹狀鐵絲上出現了什么現象。

實驗裝置示意圖：

實驗現象及解釋：把裝有碘的錐形瓶放入大燒杯里的熱水中一段時間后，發現錐形瓶中的固態碘受熱不經過液態直接變成了紫紅色的碘蒸氣，這說明固態碘遇熱升華并吸收熱量；將錐形瓶從熱水中拿出冷卻后，發現在樹狀鐵絲上出現了漂亮的紫色霧凇，這說明碘蒸氣遇冷凝華并放出熱量。該實驗也可以用樟腦球粉做，現象是在鐵絲上出現類似自然界的白色霧凇。

實驗改進后的優點：（1）實驗中把原來的用酒精燈加熱，換成了開水水浴加熱，這樣不但可以控制碘的加熱溫度低于它的熔點118℃，防止了它發生熔化，還可以使固態碘受熱均勻；（2）用橡皮塞把碘密封在錐形瓶中，可以防止碘蒸氣泄漏；（3）用鐵絲做成樹枝狀而不用真的木樹枝，是因為鐵絲是熱的良導體，可以使碘蒸氣快速凝華；（4）實驗裝置取材容易、制作簡單、操作方便，由學生親自完成實驗并制造出漂亮的霧松，培養了學生的動手能力，提高了學生學習物理的興趣和求知的欲望；（5）實驗現象明顯，可見度高，加深了學生對升華和凝華的認識，真正體現了從生活走向物理。