正文 第17章 分子運動論實驗的操作與改進(2)(1 / 3)

不比不知道,一比就明了。用頭發絲做襯托,跟頭發絲相比較,同學們不難得出做布朗運動的小顆粒——布朗粒子不是單個分子的這個結論。這是因為我們熟悉的頭發絲很細,直徑僅有幾個絲,也就是10-5米的數量級。然而經過顯微鏡放大後看到的頭發絲,它的直徑足有好幾個毫米了。但同樣放大的布朗粒子的直徑還隻有頭發絲直徑的百分之幾,由此不難估算出布朗直徑為10-7米的數量級。這跟已知的分子直徑為10-10米的數量級相比還大103倍。因此可以斷定布朗粒子不可能是單個分子,因為分子太小,不可能在光學顯微鏡中被觀察到。既然布朗粒子不是單個分子,那麼布朗運動就不是分子的運動。但是,用頭發絲做襯托,以頭發絲為參照,跟頭發絲相比較,就會容易發現較小的粒子在頭發絲旁忽前、忽後,忽左、忽右地運動著,這是由於周圍的液體分子對這些小微粒——布朗粒子撞擊效果不平衡的結果。這正像“樹動知風”的道理一樣,由於布朗粒子不停息的無規則運動——布朗運動,反映了液體分子不停息的無規則運動——分子運動。那麼,有時在較暗的房間裏可以觀察到射入屋內的陽光中有懸浮在空氣裏的小顆粒在飛舞,這是布朗運動嗎?是氣體分子運動的反映嗎?聯想到觀察布朗運動的實驗中,隻有較小的顆粒才做布朗運動,而且顆粒越小,運動越明顯,而那些較大的顆粒(這些顆粒的線度還是比頭發絲的直徑小得多)是不做布朗運動的。既然線度比頭發絲的直徑小得多的顆粒尚且不做布朗運動,那麼,跟頭發絲的直徑可以比較的、能用肉眼直接看到的那些空氣裏懸浮的小顆粒更談不上會做布朗運動了。因此,這些小顆粒的飛舞絕對不是氣體分子,無規則運動撞擊的結果,而是由於氣體的流動引起的運動。

用頭發絲襯托布朗運動,既易於調節觀察,又便於比較分析。這對中學生認識布朗運動的實質,領會布朗運動的意義是很有好處的。

擴散實驗的改進

實驗器材

調節好的投影儀一台,直徑為15厘米的大培養皿一個,6厘米的小培養皿兩個(甲、乙),濃氨水和水各15毫升左右,酚酞試液少許。

實驗步驟

(1)把水倒入小培養皿甲,將其放在已打開的投影儀上的一側,並滴入1至2滴酚酞試液,觀察得到酚酞試液遇水不變色。

(2)把濃氨水倒入小培養皿乙,將其放在投影儀上的另一側,並滴入1至2滴酚酞試液。觀察得到酚酞試液遇濃氨水立即變成紅色。

(3)將大培養皿罩住甲、乙兩小培養皿。觀察到隻隔少許時間後甲培養皿中的含酚酞水也逐漸變成紅色。

實驗的優點

本實驗是對傳統實驗的改進,它取材容易,實驗過程簡單明了,時間短暫,可見度可信度極大。另外,改為學生實驗時,如無培養皿,可用平底透明塑料瓶瓶底附近的一段替代,即使不用投影儀也同樣能取得理想的效果。

對布朗運動的實驗改進

顯微鏡觀察布朗運動,教材上是采用墨汁配水稀釋,在顯微鏡下觀察微小顆粒的運動。但實際使用效果太差,主要原因是:①墨水的濃度不易掌握,濃度太小觀察不到顆粒,過濃則無法透光;②隻有極個別顆粒運動,實驗的說服力不強。而用茶水取代墨汁,可克服以上缺點,效果很明顯。另外,用中成藥衝劑,如:板藍根,玄麥柑桔衝劑等,經稀釋後在顯微鏡下觀察,也可得到很好的效果,且取材方便。四川峨眉山市第二中學李建民老師以茶水為例作了說明。

(1)製作方法

①將載玻片用粘膠劑或用蠟燙化後粘一塊墊圈,墊圈中間便形成一小坑,洗淨、擦幹備用。

②用膠頭滴管吸入濃茶,再滴入載玻片中心的小坑內,加上蓋玻片。

(2)觀察方法和效果

①首先要確定顯微鏡的放大倍數。液體中的微粒,直徑一般要小於1/500毫米,才容易觀察到布朗運動現象,因此,選用顯微鏡的放大倍數在400-1000倍之間較為恰當。觀察前若鏡頭有汙跡,則要用醫用棉花(或長纖維棉花)沾取乙醚或酒精,洗淨鏡頭上的髒物。

②顯微鏡目鏡中觀察到的茶水微粒,呈半透明黃橙色圓形狀。如果對顯微鏡適當調節焦距則呈不透明的黑色顆粒,顯微鏡通過反射而透射入鏡頭的是太陽光,因此,在白光下看到的黑色顆粒作布朗運動,色調反差大,更利於觀察。