細節(jié)決定成敗
——談晶體的熔化和凝固實驗中應注意事項

趙維和

(首都師范大學物理系 北京 100048)

雷鳳蘭

(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院物理教研室 北京 102442)

朱 楠

(首都師范大學物理系 北京 100048)

“晶體的熔化和凝固”在初中物理實驗教學具有重要的地位，但是做起來難以成功；其主要原因是，萘本身的導熱性不強，且萘粉顆粒之間充滿空氣，而空氣也是熱的不良導體，致使真實的熔化過程是從外到內(nèi)進行的.經(jīng)常出現(xiàn)的情況就是當外層萘熔化完成，溫度高于80℃時，內(nèi)層萘尚處于固態(tài)，溫度低于80℃.凝固過程也類似；由于試管壁降溫較快，因而凝固過程首先從那里開始.問題是溫度計只是處于試管中的某一位置，只能測量某一位置的溫度，而該位置的熔化、凝固過程是短暫的，則溫度穩(wěn)定在80℃時的時間也是短暫的.很多人對實驗作出改進，但大都借助復雜的實驗儀器，難以普及.在教學中我們發(fā)現(xiàn)，只要適當注意一些細節(jié)，就能獲得較好的實驗結果.

經(jīng)過多次實驗，我們總結出要成功做好本實驗，主要應注意以下七點事項.

(1)在萘中加入適量水

加水的理由有二：一是水可以填補萘粉顆粒之間的空隙，這樣可以利用水的對流來改善萘的導熱性，并且利于攪拌.二是延長恒溫的時間.由于混合物的流動性相對較強，在攪拌作用下，熱量可以在固態(tài)萘、液態(tài)萘、水之間順利傳遞；而且水的比熱容相對較大，可保證相對較長的恒溫時間.

(2)采用螺旋狀攪拌器

將細鐵絲繞成螺旋狀，留一長柄，使用時可以上下左右攪拌，從而使混合物充分混合.

(3)嚴格控制溫度

在實驗的熔化和凝固階段，都要保證萘溫和水溫的溫差不要超過5℃.如果溫差過大，要立即調(diào)節(jié)燈芯長度，控制火焰大小；或者將酒精燈適當遠離燒杯.

(4)合理選擇儀器，控制水量

(5)藥量要恰到好處

萘量以15 g為宜，過多則恒溫時間太長，過少則難以觀察到恒溫現(xiàn)象.另外，為了使實驗現(xiàn)象明顯，實驗要用研磨好的萘粉.

(6)注意溫度計的位置

控制溫度計的位置在試管的軸心，溫泡與試管底的距離約為3 cm.

(7)注意時間控制

最好提前備好80℃的水，置于保溫瓶中；這樣可以減少水加熱的時間.

表1是一名學生的實驗數(shù)據(jù)，供參考.

表1

時間/min1516171819202122232425262728萘溫/℃86.283.482.081.080.380.079.979.779.779.578.477.276.675.3水溫/℃88.681.180.179.579.078.777.476.575.674.773.272.671.870.6物態(tài)液態(tài)固液共存態(tài)固態(tài)

圖1 萘的熔化和凝固