升華和凝華實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

河北省唐山市第一中學(xué) 徐佳逸

八年級(jí)物理“物態(tài)變化”一章中的“升華和凝華”一節(jié)，課本上是通過用酒精燈對(duì)燒瓶底部的固態(tài)碘進(jìn)行加熱，從而產(chǎn)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?jī)?nèi)壁上出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果并不理想，存在如下弊端：（1）碘的熔點(diǎn)是118 ℃，而酒精燈火焰的溫度高于118℃，因此在加熱過程中會(huì)使少量的碘熔化，給學(xué)生造成“固態(tài)和氣態(tài)之間的變化必須經(jīng)過液態(tài)”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，對(duì)于“碘蒸氣是由固態(tài)的碘直接變成的”這一結(jié)論缺乏說服力；（2）碘蒸氣有毒，泄漏到空氣中會(huì)危害人體健康；（3）在做碘凝華實(shí)驗(yàn)時(shí)，把溫度較高的燒瓶直接放入冷水中，燒瓶容易炸裂；（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可見度差，發(fā)生物態(tài)變化過程時(shí)間短，學(xué)生很難從中得出正確結(jié)論。因此，為了達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果，盡可能地讓學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)探究過程，我對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

實(shí)驗(yàn)器材：錐形瓶、大燒杯、橡皮塞、細(xì)鐵絲、固態(tài)碘（或樟腦球粉）、熱水（最好為開水）。

實(shí)驗(yàn)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(xiàn)了什么現(xiàn)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(huì)兒，觀察橡皮塞上的樹狀鐵絲上出現(xiàn)了什么現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(shí)間后，發(fā)現(xiàn)錐形瓶中的固態(tài)碘受熱不經(jīng)過液態(tài)直接變成了紫紅色的碘蒸氣，這說明固態(tài)碘遇熱升華并吸收熱量；將錐形瓶從熱水中拿出冷卻后，發(fā)現(xiàn)在樹狀鐵絲上出現(xiàn)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(shí)驗(yàn)也可以用樟腦球粉做，現(xiàn)象是在鐵絲上出現(xiàn)類似自然界的白色霧凇。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)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(diǎn)118℃，防止了它發(fā)生熔化，還可以使固態(tài)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?yàn)殍F絲是熱的良導(dǎo)體，可以使碘蒸氣快速凝華；（4）實(shí)驗(yàn)裝置取材容易、制作簡(jiǎn)單、操作方便，由學(xué)生親自完成實(shí)驗(yàn)并制造出漂亮的霧松，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和求知的欲望；（5）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可見度高，加深了學(xué)生對(duì)升華和凝華的認(rèn)識(shí)，真正體現(xiàn)了從生活走向物理。