熱傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中,多是固態(tài)材料(如銅棒,、鐵棒和鋁棒等)導(dǎo)熱快慢的比較,,很少涉及液態(tài)與氣態(tài)的物質(zhì)(如日常生活中的空氣和水),學(xué)生只能通過閱讀來了解水或空氣的導(dǎo)熱性能,。本實(shí)驗(yàn)利用注射器,,較為輕松地實(shí)現(xiàn)了不同物態(tài)的物體導(dǎo)熱性能的比較,使學(xué)生可以更加全而地認(rèn)識(shí)熱傳遞現(xiàn)象,。
一,、實(shí)驗(yàn)原理
不同材料制成的物體導(dǎo)熱性能一般是不同的。學(xué)生通過觀察火柴倒下的先后順序,,比較銅棒,、水柱和空氣柱傳熱的快慢.
二、實(shí)驗(yàn)器材
鐵架臺(tái)2個(gè),,酒精燈1個(gè),,5m]注射器一支,銅棒1根(直徑10mm,長(zhǎng)約20cm),火柴1盒,,凡士林若干,。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。
圖1 實(shí)驗(yàn)裝備圖
實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是水柱和空氣柱的獲得,,這里將注射器進(jìn)行改裝:把5ml注射器活塞取下,,剝離其頂端的橡膠密封帽,削去帽頂,,將其剩余部分緊套在銅棒的一端并使銅棒露出2-3mm,然后再插入注射器針管,;將注射器的針頭拔下,用熱熔膠密封住(如圖2所示),。
圖2 注射器活塞前端橡膠密封帽的處理及其與銅棒的連結(jié)
三,、實(shí)驗(yàn)過程
1. 銅棒與水柱的導(dǎo)熱性能比較
按照實(shí)驗(yàn)裝置圖將實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行搭接,在針管內(nèi)裝滿水并安裝在銅棒上.以灑精燈燈芯為中心,,在其兩側(cè)相等距離處用凡士林粘上火柴。檢查無誤后就可以開始實(shí)驗(yàn)了,,點(diǎn)燃灑精燈,,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,。
2.銅棒與空氣的導(dǎo)熱性能比較
先排盡針管內(nèi)的水,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。操作過程同水柱的實(shí)驗(yàn),。
3.注意事項(xiàng)
溫度不能太高,更要避免火焰直接加熱注射器,,以防橡膠密封圈等的性質(zhì)發(fā)生改變,,影響密封性;(2)火焰離火柴的距離不能太小,,以免熱輻射的影響過大,;(3)為避免液體或氣體在加熱過程中發(fā)生對(duì)流,應(yīng)當(dāng)使裝置水平或者略低于注射器,;(4)加熱過程中要盡量保持空氣的穩(wěn)定性,,否則由于周邊空氣發(fā)生流動(dòng)會(huì)較為明顯地影響升溫過程。
四,、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
點(diǎn)燃酒精燈加熱銅棒,,2-3分鐘后可以發(fā)現(xiàn)銅棒上豎立的火柴倒落,再過一會(huì)兒水柱上的火柴也倒落,,說明銅棒的導(dǎo)熱比水柱要快,。再比較銅棒和空氣柱,發(fā)現(xiàn)銅棒上的火柴倒落之后很長(zhǎng)一段時(shí)間,??諝庵系幕鸩袢詻]有倒落,說明銅棒的導(dǎo)熱比空氣柱要快,。將三者比較,,可以得出的結(jié)論:銅棒的導(dǎo)熱最快,水柱次之,,空氣柱最慢,。
五、本實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)
1,、巧妙地使用一次性注射器,,可以比較不同物態(tài)物體的導(dǎo)熱性能;
2,、實(shí)驗(yàn)材料易得,,裝置簡(jiǎn)單,操作方便,;
3,、觀察火柴倒下,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,便于課堂教學(xué),;
4,、可以非常簡(jiǎn)便地接入溫度傳感器,使數(shù)據(jù)采集與實(shí)驗(yàn)過程同步,,讓學(xué)生既可以觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,,又可以在大屏幕上讀出不同時(shí)刻的溫度。
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