“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的問題

高中物理教材中，“用油膜法估測分子的大小”必做分組實(shí)驗(yàn)有一定難度。制約該實(shí)驗(yàn)成功因素諸多。不少文章對其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容都有闡明。也都提及“單位體積油酸溶液滴數(shù)”和“一滴油酸溶液的純油酸體積”問題。但絕少提到?jīng)Q定這二者的注射器操作問題。筆者目睹一些教師和學(xué)生在做該實(shí)驗(yàn)過程中不時(shí)變化注射器的角度。觀察中發(fā)現(xiàn)，不介意的這一個(gè)動(dòng)作變化會導(dǎo)致液滴大小不一。必然，也會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度。實(shí)踐表明，單位體積油酸溶液滴數(shù)的多少不僅與針頭大小有關(guān)，而且還與手持針體的姿勢或者說與針體傾斜度有關(guān)，或者說與滴法有關(guān)。筆者用1毫升一次性注射器，注射針號0.45，配制1∶200油酸溶液將注射器每次吸取1毫升。實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)見下表：

說明：由于測量油酸的V值和S值不精確。尤其是當(dāng)油酸形成單分子膜后，受到水的表面張力和痱子粉的擠壓等因素影響，不是完全形成單分子膜，因此，實(shí)測S值較小，且L大于分子直徑的數(shù)量級理論參考值10^-10m。

由表中數(shù)字可知，其它條件不變，只是針體所處角度不同，所得滴數(shù)不同。而且滴數(shù)相差甚大。豎直向下相對滴數(shù)最多，但每滴溶液體積最??；針體越向水平方向傾斜，滴數(shù)越少，但每滴溶液體積越大。

若在數(shù)1毫升油酸溶液滴數(shù)時(shí)針體垂直向下即與水平方向成90°，另在貼近淺盤油酸溶液面滴油酸溶液時(shí)改變針體角度即針體與水平方向約成15°。如此狀態(tài)下估測分子的大小平均值L′=6.79×10^-10(m)與表中L=1.64×10^-9(m)值相比，超出一個(gè)數(shù)量級。

因此，為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，不論是在數(shù)單位體積油酸溶液滴數(shù)時(shí)還是處在貼近淺盤油酸溶液面上的關(guān)鍵一滴時(shí)都應(yīng)始終恪守同一姿勢，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)每步操作要保持滴液大小一致。實(shí)驗(yàn)操作中更要注意養(yǎng)成良好習(xí)慣。

(欄目編輯王柏廬)