“水生火中”探秘

孫世祺

摘 要 俗話說“水火不相容”，但在冬天用火爐燒水時，盛有冷水的鍋（或水壺）剛開始放到火爐上的最初幾分鐘內，在鍋底面和底附近的側面常常會有水珠產生，當水珠積累到足夠大后，水珠就會向水壺底面移動，積累到足夠大后落入火中，發出“轟”的聲音，這種現象一直持續幾分鐘時間，水壺的底面總是濕濕的，不斷有水珠產生。但再經過一段時間后，水壺底面的水就會消失地不見蹤影，水壺的底面恢復干燥，一直到水被燒開壺底再也不會再有水珠出現了。在火苗中，怎么會有水存在呢？水又是怎樣產生的呢？

關鍵詞 “水生火中” 探秘實驗

中圖分類號：G641 文獻標識碼：A

1實驗探究

1.1器材準備

準備探究活動用工具和材料：

燒水水壺：用于燒水，便于觀察壺底產生的水珠。

干濕度計：用于測量實驗時周圍環境的濕度，研究環境濕度對實驗效果的影響。

溫度計：測量水溫隨實驗過程變化與實驗現象的關系。

水壺支架：用于拓展水壺與爐具之間的空間，利于觀察實驗現象。

計時器：秒表或手表，用于記錄實驗時間，研究實驗時間與實驗想象之間的關系。

導流桿：可以用鐵絲或銅絲握制，用于把壺底產生的水珠導流出來，進一步驗證所產生的液體確定為水。

量水器具：用于測量實驗時所燒的水量，研究壺中水量與實驗現象的關系。

燒杯：用于盛放實驗產生的液體，通過實驗驗證其成分就是水。

無水硫酸銅：用于驗證實驗產生的液體為水，無水硫酸銅為白色粉末，當加入少量水后，粉末會變藍色，如果把無水硫酸銅為粉末加入水中，則形成藍色溶液。

1.2實踐階段

1.2.1確定探究活動的操作過程

確定三種火源，分別是蜂窩煤爐、煤氣灶和石油液化氣灶，以三種火源為主線，研究不同的環境溫度、不同的環境濕度、不同的燒水量、不同初始水溫、不同火力等條件下的實驗現象以及實驗現象與實驗開始時間之間存在的關系。

1.2.2蜂窩煤爐實驗

實驗現象：由于蜂窩煤爐火力較弱，而且不好控制火力，實驗進行的比較艱難，實驗共做了三次，其中，第一次試驗中，明顯的觀察到了水生火中現象，該現象持續時間為兩分鐘，隨后現象消失，一直到水被燒開，沒有再次觀察到水的出現。第二次、第三次實驗爐火更弱，均沒有出現水生火中現象。

實驗分析：從環境因素看，環境濕度較低，一直保持在29%以下，實驗現象不明顯，由此分析，水生火中現象很可能與環境濕度有關；從火源來分析，煤球燃燒時的產物主要是CO、CO2和少量SO2，也沒有水蒸氣產生。

結論：該實驗應為火源的因素，導致實驗現象不明顯，不能就此判斷水生火中現象的成因。

1.2.3煤氣爐實驗

實驗現象：在環境溫度20℃，環境濕度63%的家庭廚房里，用煤氣爐作為火源，共做了三次實驗，均在壺底出現了水珠，而且現象非常明顯。分別量取4000毫升冷水于壺中，第一次實驗有水生成的時間持續了8分鐘，第二次實驗有水生成的時間持續了2分鐘，第三次實驗有水生成的時間持續了5分鐘。在實驗進行的同時，室內的環境濕度和環境溫度都在逐漸增加。

在第一次實驗中，通過導流桿收集了少量液體，經過用無水硫酸銅檢驗，無水硫酸銅變成藍色，從而證明實驗所生成液體的成分就是水，從而驗證了水生火中現象的真實性。

實驗分析：煤氣的主要成分是CO，但煤氣中含有水蒸氣，因此，在燃燒后的混合氣體中，主要是CO2和H2O，水蒸氣遇到冷的壺底后就會凝結成水珠，另外，由于環境濕度比較大，空氣中含有大量水蒸氣，當煤氣爐燃燒時，帶動火焰及附近的空氣流動，熱空氣上升，遇到冷的壺底時，空氣中的水蒸氣冷凝成液態，附著在壺底上。經過三次實驗，發現水生火中現象的發生與環境溫度沒有直接關系。

結論：水生火中現象受環境濕度的影響很大。

1.2.4石油液化氣爐實驗

實驗現象：在環境溫度為13.8℃，環境濕度61%的家庭廚房里，用石油液化氣爐作為火源，共做了兩次實驗，均在壺底出現了水珠，而且現象較用煤氣爐做實驗時更加明顯。分別量取4000毫升冷水于壺中，第一次實驗有水生成的時間持續了12分鐘，第二次實驗有水生成的時間持續了18分鐘。在實驗進行的同時，室內的環境濕度和環境溫度均在明顯增加。

實驗分析：石油液化氣的主要成分是乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等混合氣體，均為碳氫化合物，燃燒后的主要產物是二氧化碳和大量的水蒸氣，水蒸氣遇到冷的壺底后就會凝結成水珠，因此，出現的水珠比用煤氣火焰和蜂窩煤火焰做實驗時都要多。

結論：水生火中現象與燃料燃燒產生的生成物有直接關系，當生成物中有水蒸氣時，該現象會更容易產生。

2探究結論

經過研究探討，歸納整理出“水生火中”現象的科學原理是：水生火中現象產生的根本原因是水蒸氣的遇冷液化凝結；水蒸氣有三條主要來源：第一是空氣中含有的水蒸氣，第二是燃料燃燒時生成的水蒸氣，第三是燃料中含有的水蒸氣。

3活動意義

通過這次科技實踐活動，充分的調動了學習與生活實踐相結合的積極性，在活動中學習，在實踐中鍛煉，在動手動腦中提高。

加強了參與學習的能力以及自主探究與協作學習和創新能力的培養，提高了科學素養，讓創造性學習內化為自身的思維習慣和行為方式，為將來高一層次的學習和適應社會的需要打下良好的基礎。增強了學習的自主意識，培養了合作學習和科學探究的意識和綜合運用所學知識創造性地解決具體實際問題的方法。

提升了自身的科學素養。通過“水生火中探秘”科技實踐活動，學習和體驗科學探究的過程和方法，激發了創新精神，了解了科學思維方法，提高了科學實踐的能力。少了一分浮躁，多了一分思考；少了一點空談，了一點實踐；少了一點盲從，多了一點創新。

幫助逐步樹立科學的學習理念，突出自主、探究和合作的意識，促進學習方式的改變。通過整個活動過程，增強學習的自主意識，培養合作學習和科學探究的意識，學會了綜合運用所學知識創造性地解決具體實際問題的能力和方法。