自制簡(jiǎn)易做功改變內(nèi)能實(shí)驗(yàn)器

董子貴

( 泗縣黑塔初級(jí)中學(xué) 安徽 宿州 234341)

在以前的中學(xué)物理教材及教學(xué)中，“壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增大”與“氣體膨脹對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減少”是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，分別采用“壓縮引火儀”與“氣體做功內(nèi)能減少實(shí)驗(yàn)器”兩套實(shí)驗(yàn)裝置.實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，成功率不高.每次實(shí)驗(yàn)都要消耗硝化棉、酒精等材料并且排放硝化棉燃燒后形成的有毒廢氣及酒精蒸氣，不利于環(huán)保.

現(xiàn)在，我們僅使用“簡(jiǎn)易做功改變內(nèi)能實(shí)驗(yàn)器”的裝置，便可以輕松完成上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且操作方便.

1 制作材料

空礦泉水塑料瓶1個(gè)，酒精8～12滴，502速干膠少許.

2 儀器特點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)器主要用礦泉水塑料瓶制作，一次滴加酒精，便可長(zhǎng)時(shí)間(約半年)多次(300次以上)重復(fù)使用，節(jié)省材料，價(jià)格低廉，制作方便，效果明顯，性能穩(wěn)定，綠色環(huán)保.學(xué)生人人可做，利于推廣.

3 儀器用途

本實(shí)驗(yàn)器用于演示及說(shuō)明“氣體膨脹做功內(nèi)能減少”和“壓縮氣體做功內(nèi)能增加”.

4 制作方法

(1)取一個(gè)剛被喝干的空礦泉水塑料瓶，撕掉瓶外印有商品標(biāo)簽的塑料紙.

(2)將空礦泉水塑料瓶瓶蓋擰下，用衛(wèi)生紙條伸入瓶?jī)?nèi)將瓶?jī)?nèi)殘存的水吸干或讓其自然風(fēng)干.

(3)向空礦泉水塑料瓶里滴8～12滴酒精.蓋上瓶蓋并用力擰緊.必要時(shí)，可用502速干膠將瓶口徹底膠死.這樣，實(shí)驗(yàn)器就制作完成了.如圖1所示.

圖1 圖2 圖3

5 使用方法

(1)左手握住實(shí)驗(yàn)器上段，右手握住實(shí)驗(yàn)器下段.

(2)雙手分別向相反的方向用力擰礦泉水瓶，像擰毛巾一樣.同時(shí)，雙手適當(dāng)?shù)赜昧D壓瓶中氣體.

(3)將瓶?jī)?nèi)氣體的體積壓縮到原來(lái)體積的一半左右，我們?nèi)钥梢钥吹狡績(jī)?nèi)氣體無(wú)色透明，如圖2所示.這時(shí)，握住實(shí)驗(yàn)器的雙手突然松開(kāi)，我們會(huì)看到，瓶中立即出現(xiàn)濃濃的“白氣”，如圖3所示.瓶中的“白氣”需要10～20 s的時(shí)間才能完全消失.

(4)當(dāng)瓶中出現(xiàn)濃濃的“白氣”之后，雙手再像剛才那樣，立即分別向相反的方向用力擰礦泉水瓶，擠壓瓶中氣體，則瓶中的“白氣”立即消失.又如圖2所示.

6 實(shí)驗(yàn)原理

酒精在密閉的礦泉水塑料瓶里蒸發(fā)，致使瓶?jī)?nèi)空氣中混有大量的酒精蒸氣.當(dāng)雙手分別向相反的方向用力擰礦泉水瓶、壓縮瓶?jī)?nèi)氣體時(shí)，由于壓縮氣體做功，瓶?jī)?nèi)氣體溫度會(huì)略有升高，這使得瓶?jī)?nèi)氣體中的酒精蒸氣濃度更高.當(dāng)雙手突然松開(kāi)時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體迅速膨脹，將礦泉水塑料瓶重新脹起，對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度降低，瓶?jī)?nèi)空氣中所混的大量酒精蒸氣迅速液化，形成酒精液滴并懸浮在瓶?jī)?nèi)空氣中，這就是我們看到的“白氣”. 當(dāng)雙手再次分別向相反的方向用力擰礦泉水瓶、壓縮瓶?jī)?nèi)氣體做功時(shí)，瓶中氣體內(nèi)能增大，溫度升高，懸浮在瓶?jī)?nèi)空氣中的酒精液滴迅速汽化，“白氣”立即消失.

7 注意事項(xiàng)

(1)為防止漏氣，應(yīng)選用新的礦泉水塑料瓶，不能用老化的礦泉水塑料瓶.

(2)滴加酒精后，瓶蓋一定要用力擰緊，最好用502速干膠將瓶口徹底膠死.

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要把瓶?jī)?nèi)氣體的體積壓縮到原來(lái)體積的一半左右即可，不必過(guò)于壓縮.