實驗演示沸騰和液化原理

沸騰和液化是生活中常見的現象，我們并不陌生，但有些現象很特別，實驗起來別有一番趣味，我們不妨來試一下。

實驗一：燒不開的水

取一只容量為1000毫升的燒杯，盛以清水后置于三腳鐵支架的石棉鐵絲網上。再取一支試管，盛以半管清水后浸入燒杯水中，并用夾子固定在鐵架臺上，使它既不傾倒，也不碰觸燒杯底部。將量程為0℃～100％的溫度計插入試管水內，也固定在鐵架臺上。石棉鐵絲網下置一酒精燈。整個實驗裝置如圖(一)所示。

點燃酒精燈，使燒杯內的水沸騰。這時觀察溫度計，盡管已指示試管內：水溫達到了100℃，試管內水卻始終不會沸騰。這是為什么呢?

這要從水沸騰的原理談起了。燒杯加熱時，杯底和杯壁附有大量小氣泡，里面含有空氣和水汽。隨著水溫的升高，小氣泡逐漸膨脹，最后在浮力作用下升到水面，同時杯底和杯壁上的空氣又生成新的小氣泡。在氣泡上升過程中，由于燒杯水面溫度低，使氣泡中的水汽凝結成水，氣泡又縮小。

但隨著對流過程的進行，燒杯內水達到沸點溫度(100℃)時，上升的氣泡的體積就不會再縮小，而是在水面上破裂，使水汽從氣泡里逸出，發生“咕嘟咕嘟”的聲音，表明水燒開了。氣泡內水汽的溫度雖然也為100℃，但由于100℃的水轉化成100℃的水汽需要吸收大量的汽化熱，這種熱量取自酒精燈的火焰。而在上述試管內，水僅能從燒杯沸水中獲得100℃的水溫，卻怎么也得不到形成水汽的汽化熱，因此，盡管它也含有氣泡，但總是不能沸騰。

當然，要想讓試管里的水沸騰，只要在燒杯內添加一些食鹽就行，由于鹽水沸點高于100℃，那么試管內氣泡就能獲得額外的汽化熱了，也就有沸騰的可能了。下面我們就用實驗二來驗證。

實驗二：哪一杯水先燒開

取兩只容量均為1000毫升的相同玻璃燒杯，A杯內盛800克清水；B杯內盛400克清水加400克碎銅塊。將它們放在兩盞完全相同的酒精燈上加熱。

猜猜看，哪一杯水先燒開?人們一般總認為，既然都是800克質量，應同時燒開。其實不然。實驗表明：B杯先燒開。那么，是否因為酒精燈的火焰熱量有大小呢?等水冷卻后，對換酒精燈再實驗一次，依然是B杯先燒開。

B杯水先燒開表明其吸收的熱量較少。因為B杯內有400克銅塊，而銅的比熱比水小得多，所以B杯只要吸收比A杯少的熱量就能將水燒開。

實驗三：雨滴是怎樣形成的

取一只容量為2000毫升的玻璃燒杯，倒入300毫升清水后，置于墊有石棉鐵絲網的三腳鐵架臺上。石棉鐵絲網下放一盞酒精燈。實驗裝置如圖(二)所示。

點燃酒精燈，緩緩加熱燒杯內的水。待水溫較高時，再取一只直徑略大于燒杯外徑的金屬淺盆，盆內放滿小冰塊，將其蓋在燒杯上面。

由于燒杯內的水大量蒸發，產生水蒸氣，水蒸氣碰到冰冷的淺盆底部，凝結成許許多多小水滴。燒杯內水溫逐漸升高，蒸發現象越來越激烈，淺盆底部小水滴漸漸凝聚成大水滴。當水滴自身重量足以克服其表面張力時，就開始下落，形成“雨”滴。

自然界里雨滴的形成，其原理與這個實驗是一樣的。