正文 第14章 內能改變與熱機實驗的操作與改進(2)(2 / 3)

調節空氣壓縮比

空氣壓縮比決定玻璃筒內的溫升,壓縮比越大,溫升越大,壓縮越費力。壓縮比應根據環境溫度確定。基本原則是壓縮後玻璃筒內的溫度不低於乙醚著火點(180℃)。演示時,參照附表調節活塞杆上部的螺旋墊圈高低,取得恰當的空氣壓縮氣。

附表室溫-空氣壓縮比室溫10℃以下10~15℃20℃左右25℃以上空氣壓縮比9∶18∶17∶16∶1調整活塞鬆緊度

活塞太鬆會漏氣,過緊滑動困難,鬆緊要適度。活塞的上下有兩隻螺帽,上麵是固定螺帽,下麵是調節螺帽。如果活塞太鬆就擰緊調節螺帽,使活塞變粗;太緊就適當擰鬆調節螺帽,使活塞變細,調整到符合要求為止。然後將凡士林塗在活塞四周,插入玻璃筒內上下往複推動幾次,使凡士林均勻塗滿玻璃筒內壁。防止漏氣,減小摩擦。

控製乙醚用量

乙醚的沸點為34.6℃,在氣溫高的暑天,極易汽化掉,做演示時,棉球應稍大並多蘸些乙醚,若在寒天做演示,棉球則應取小些並少蘸一點乙醚,以減少蒸發而散失的熱量,使得壓縮後玻璃筒內空氣有足夠高的溫度。

操作迅速果斷

演示時,將乙醚棉球放入玻璃筒底後,迅速將活塞杆插入筒內一小段,然後用力果斷地壓下活塞,盡力使活塞壓到底部。否則,時間一長,乙醚蒸發排出較多空氣,使玻璃筒內缺氧,導致不發火。若要連續演示幾次,每發火一次,必須用鼓氣球驅出筒內廢氣。

用硝化棉做燃燒劑較乙醚容易成功。因為硝化棉的著火點比乙醚低,而且硝化棉是幹燥的固體,不會液化和蒸發,不損失狀態變化的熱量,演示方法同乙醚一樣,每次隻需撕取2~3毫克一小片,燃燒後玻璃筒內沒有白煙,不殘存灰燼。

硝化棉製取亦很簡單。將3體積濃硫酸慢慢倒入盛有1體積濃硝酸的燒杯中,用玻璃棒攪拌均勻,用溫度計測量混液的溫度,控製溫度在30℃左右(把燒杯浸入接近30℃的冷水或溫水中調節),放入適量的脫脂棉(以每20毫升混合液放入1克為宜),用玻璃棒不斷攪拌,見有棕色氣體冒出約15分鍾後,從燒杯中取出脫脂棉,用清水洗淨晾幹即成。備用硝化棉應放入幹燥器內保存。

內能做功實驗的改進

初中物理“內能的利用”一節安排了“利用內能來做功”的實驗。教材中實驗是用橡皮塞將裝水試管口密封,用酒精燈對水加熱至沸騰。當管內水汽壓強足夠時,“砰”的一聲將橡皮塞衝出,說明利用內能可以對橡皮塞做功。

此實驗有兩個不足:

(1)橡皮塞衝出時,也有高溫水汽噴出。實驗時盡管管口不朝向學生,由於水汽飛濺,對前排學生可造成事故和驚嚇。

(2)內能做功隻表現在橡皮塞衝出的刹那間,時間短,不便於學生邊觀察邊思考和教師邊演示邊講解。

改進後實驗裝置如圖12所示。在橡皮塞中插入一根細玻璃管作為噴嘴,使水汽從噴嘴中噴出,吹動一個硬紙片作成的風輪(用蠟油浸一下,不易吸收水汽),從而說明利用內能可以對風輪做功。

用風輪轉動代替橡皮塞衝出,既安全又有趣,還可長時間演示,效果較好。