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冷水和热水的混合实验

2013-04-19

中国科技教育 2013年1期
关键词:表面张力肥皂冷水

适合年级:小学高年级和初中低年级

老师做了一个“水底火山”的实验,就是在小杯子里装上红色的热水,用木夹子夹住慢慢放入常温水中,红色的水就会像岩浆一样徐徐上升,这是怎么回事呢?咱们来试试吧!

实验器材

2个大小一样、杯口平整的大塑料杯子(透明容器均可)

50℃左右的热水500mL

冷水500mL(低于15℃)

红蓝色素(红、蓝墨水)

1张硬纸片或蜡纸(至少要比2个塑料杯的杯口都大)

剪刀

小杯子

木夹子

托盘(大容器)

清洁布

实验步骤

1.把1个大塑料杯子放到托盘中,向杯中放一些红色色素并加满热水。

(注意安全)

2.接着向另外1个杯子中放蓝色色素,加满冷水,然后,把硬纸片(蜡纸)盖在冷水杯子上面,并轻轻地敲打一下,使之与水面充分接触。接下来,迅速将冷水杯子倒置,这时,纸片应该仍然贴在冷水杯口上不会掉下来(可以事先用无色的冷水试一试)。

3.把冷水杯倒放在热水杯上,需要另外一个人把2个杯子扶稳,然后小心地把2个杯子中间的纸片抽出,看看2种颜色的水会发生什么变化(确定在抽出纸片的时候,2个杯子尽量保持静止不动的状态)。

我发现___________________________________________________________________。

4.尝试再做一次实验,但是这次是把2种水的位置倒过来。

我发现___________________________________________________________________。

实验现象

当装满红色热水的杯子在下面时,水会上升,而蓝色的冷水则会下沉。当两者混合时,就可能变成紫色的水。

当装满红色热水的杯子在上面时,热水不可能再上升了,因此不会出现混合的现象。但是最终,这两个实验会达到同样的状态。因为不管热水还是冷水,最后都会达到室温混合在一起。

实验原理

热水的密度小于冷水的密度,因为热水中的水分子能量更大,运动更快。因此,水分子可以更快地分散开来。由于热水的密度比冷水小,所以,当它们相遇时,热水会浮在冷水上面。

背景知识

1.密度:单位体积某种物质的质量。

2.物质的体积相同,密度越小质量越轻。

引发思考

1.你能解释“水底火山”的秘密了吗?

2.在生活中还看到过哪些类似的现象?

指过留痕

适合年级:小学高年级和初中低年级

水的表面究竟是什么样子?今天我们通过实验来揭示这个秘密。

实验器材

清水200mL

塑料杯

干燥的芝麻5克(也可用粉笔灰等能浮在水面上的粉末代替)

肥皂

清洁布

实验步骤

1.取1杯清水,在杯子的边缘附近放几粒芝麻,看看芝麻的运动是下列哪种情况?

A滑向边缘□

B滑向杯子中心□

C静止不动□

2.在1杯清水中倒入芝麻,使芝麻能够覆盖水面。

用手指慢慢在水面划过一道线,猜一猜手指能划开水面吗?

我猜想_____________________________________________。

等待5秒钟,看看芝麻是否被手指分成两部分?

我发现_____________________________________________。

3.在手指上抹一些肥皂,再用手指划过水面,猜一猜手指能划开水面么?

我猜想____________________________________________。

等待5秒钟,看看芝麻是否会分开。

我发现___________________________________________。

实验现象

把芝麻放在杯子边缘附近,芝麻会向边缘移动,用手指无法划开水面上的芝麻。而涂有肥皂的手指可以将芝麻划开,等待一段时间后,芝麻不会重新合拢。

实验原理

水表面的水分子就像一张拉紧的橡皮膜,它有一定弹性,也能够承受一定的重量。杯子边缘的芝麻靠近边缘一侧的表面张力大,所以芝麻向杯子边缘滑动。用抹上肥皂的手指划水时,水中会溶解一些肥皂。由于肥皂有削弱表面张力的作用,芝麻在肥皂一侧受到的表面张力比在水一侧的表面张力小,所以芝麻会向靠水的一侧移动。这样芝麻就被分开了。

背景知识

在水体的表面,有一个使水面收缩的力,使水的表面积尽量保持最小,这个力称为表面张力。

保持物质性质的最小微粒,称为分子。

引发思考

在1根火柴或牙签的一端抹上一些肥皂,然后把它放在水面上,看看会发生什么奇妙的现象?

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