海博熔炼实验初探[J]. 本文关键词为：海博论文。 本文档不代表本站观点。 内容仅供学术参考。 文章仅供参考、阅读和下载。
在以前的高中数学课本中，萘总是被用于晶体熔炼和熔化实验。 20世纪80年代，我国小学数学班主任详细研究了萘实验的课堂演示方法和中学生实验成功的要点，取得了很多宝贵的经验。 这个实验已经成为比较成熟的学校数学实验。 但近年来，由于考虑到萘对人体可能产生的不良影响，国家不允许在学校数学教学中使用萘，目前的新版教材大多被海博替代。 由于海波对大多数学校数学班老师来说并不熟悉，其化学性质与萘有较大差异，在实际教学中会遇到很多问题。 本文就实验中观察到的一些现象进行了讨论，并寻求解决的办法。
【实验一】
1、实验目的：观察海浪的消融现象，找出问题所在。
2、实验器材：铁架1套，400ml烧瓶1个，直径4.8分米试管1支，次氯酸钠粉（十水氢氧化钠，照相馆用）30克，煤油温度计2个，300瓦小电炉1个、石棉网1个、水适量、自制钢丝搅拌器1个。
3、实验方法：水浴加热法，将温湿度计的液泡置于试管侧壁上部，处于亚晶内但不接触玻璃壁，用温湿度计测温。其他温度计，温差控制在3℃左右。 搅拌低。
4、温度-时间曲线如图1所示。
5、图1说明：
① AB段次体温固，温度下降。 从44°C开始，海波水晶给人冰冷的感觉。 AB 部分计时 6 分钟：
②BC段为海浪融化过程。 固态海浪逐渐减小，液态海浪逐日增加。 气温基本不变，但有温和回升迹象。 BC段平均水温46.9℃，BC段时间16分钟；
③CD段海浪放热温度为液态，温度下降。 这一段的海浪应该都是液态的，但实际上总有少量的固态物质，在53.8℃时都会变成液态，只是升温速度不一致；
④ D点后，将试管顶部溶解于8℃温水中（海面低于海浪面）降温。 海浪从55.0℃降到40.0℃只需要一分钟，但仍然全是液态，属于过冷现象；
⑤ 在EF段，少量的海波晶体作为凝结核被扔进过冷的海波液体中，海波的体温从40.0℃迅速升高到47.0℃，释放出大量的热量并开始同时融化；
⑥FG段为液态海波融化过程，液态海波逐渐减小，固态海波逐日增加，温度变化不大。
⑦GH段应该是固体海浪吸热，温度升高，但实际上在温度从46.0℃快速升高到43.8℃之间，仍有少量液态物质存在；
⑧在大部分实验过程中，试管内波浪上方的玻璃壁上总会附着一些小水珠，影响观察波浪的温度；
六、需要解决的问题：
①实验一用了45分钟，太长了。 怎样才能把整个实验时间控制在20分钟左右呢？
②BC段和FG段不理想。 从理论上讲，这两个部分的温度应该保持不变，但实验中的湿度是不稳定的。 如何解决这个问题呢？
③CD切面不理想，总是有少量固体物，什么是固体物？ 没有固体物质怎么行？ GH段很不理想，总是有少量液态物质，这个液态物质是什么？ 怎样才能做到不含液态物质呢？
④ 如何解决过冷现象
⑤实验记录开始时（44.0℃），海波水晶给人冰冷感觉的原因是什么？ 试管内壁附着的小水珠是不是海博丢失的结晶水？
七、实验概念：
通过实验，我们可以研究试管的半径，海浪的质量，水和海浪的温差，测量海浪体温的温度计气泡的位置，海浪晶体的粒径大小，海浪是否搅动，试管口是否密封，结晶核种类五水氢氧化钠和十水氯化钠，从而找到解决技术。
【实验二】
1、实验目的：主要是观察检测低温体温的温度计的液泡应该放在哪里，以及研究实验构思中的其他问题。
2、实验设备：与实验一基本相同，半径为4.8分米的试管一个，煤油温度计一个，两支试管各装粉末状五水甲基氯化钠（分析纯）20克。
3、操作特点：两支试管同时溶入水底，一号试管海浪中的湿度计气泡紧贴侧壁但不接触玻璃壁，湿度计气泡试管二中的海浪位于试管顶部中央但不接触玻璃壁，温差控制在4℃左右。
4、温度-时间曲线如图2所示。
5、实验分析：
① 从图2可以看出，两条曲线的变化非常相似，尤其是在第28分钟。 从0到28分钟，我们没有激起海浪。 当两个试管里的海浪大部分已经融化，温度几乎同时升高的时候，我们在第28分钟同时搅拌，海浪的温度同时升高。 再次上升。 这表明亚晶的导热性很差。 搅拌只能使试管中每一种碳化物表面的空气温度均匀，而不能使同一碳化物的表面和内部湿度均匀。 这个图也反映了温度计液泡的侧壁和顶部中心没有太大的区别，在顶部中心稍微好一些，因为它的曲线在反映熔化过程时比较平坦。
②对比图1和图2晶体放热温度下降曲线，发现图2的斜率比图1的斜率小，当海浪的质量从30克减少到20克时，温度相差从3℃增加到4℃，斜率反而变小，说明五水氢氧化钠的导热性比十水甲基氯化钠差。 可见本实验使用十水氢氧化钠可能效果更好。
③ 图2中的这两条曲线始终保持着一定的温差，即使在液态的放热加热过程中也是如此。 这表明试管侧壁和顶部中心的海浪温度不会有太大差异。 两条曲线的温差是由温度计的不同造成的。
【实验三】
1、实验目的：主要观察密封试管口，将双曲晶体磨细的疗效。
2、实验设备：与实验一基本相同，不同之处在于使用了实验中使用的浓缩球状海波（五水氢氧化钠），并将其研磨成更细的粉末。 20 克。
3、操作特点：试管口用泡沫塑料密封，温度计液泡插入试管顶部中央，温差3℃。 只有当海浪开始融化时才搅拌。
4、温度-时间曲线如图3所示。
5、实验分析：
① 从Tt图可以看出“曲线形状”比较满意，说明密封试管口、将双曲晶体磨细、温差控制在3℃左右、搅拌等措施正确是有效的，也表明 Hypo 可以重复使用。
②融化过程用了19分钟，还是太长了，海浪的质量要降低。
【实验四】
1、实验目的：主要是研究海浪的好坏，“温差”多大为好，同时观察滴落的热水对液态海浪的融化是否有影响。
2、实验设备： 与实验一基本相同，但换用半径为1.0分米的小试管，内装有五叶草粉末5克。
3、操作特点：温度计液泡置于试管外壁下，不接触玻璃壁，温差控制在4℃，海浪熔化时才进行搅拌。
4、温度-时间曲线如图4所示。
5、实验分析：
① 从图中可以看出，海博从43.8℃上升到55℃用了15分钟，教学时间上还是比较满意的，但是融化过程中的体温并没有很好的保持，这已经与温差大有一定关系，应根据前人实验进行修正。
②当液态海浪的温度下降到20℃（过冷）时，滴几滴8℃的温水进去，发现液态海浪无法融化。
【实验五】
1.实验目的：按实验4修改实验方法，观察疗效。
2.实验设备：同实验4。
3、操作特点：温度计气泡位置同实验4，温差控制在3℃，从44℃开始搅拌，70mg粉状投入温度降至48℃时为液态，为冷凝成核，不断搅拌。
4、温度-时间曲线如图5所示。
5、实验分析：
①曲线能大致反映晶体的熔化和熔化规律；
②在液态海波温度下降到熔点之前，抛撒粉状海波晶作为凝结核，可以简单解决过冷问题。 当温度达到45.2℃时，海浪完全融化；
③整个实验用时22分钟，比较满意。
【实验六】
1、实验目的：探索实验中的其他问题。
2、四项实验结果：
①药液海波冷却后，投入一定量的粉笔灰作为凝核，发现疗效不理想，混合物呈浑浊粥状，不能速溶；
② 将装有液体 Hypo 的试管溶解在 8°C 的温水中。 15.5 分钟后，Hypo 的温度从 51.5°C 降至 10.0°C，并保持液态。 34℃时，液体中出现少量棒状晶体。 当投入少量亚晶时，液态亚晶迅速熔化，温度从 10.0°C 急剧上升至 31.5°C。
③取两个半径为2.73分米的试管，各装5克粉状次晶（甲基氯化钠五水合物）。 两个试管中 Hypo 的质量净增加 50 微克，或质量减少 1%。 我们测试质量的目的，本来就是想测试海博在这种实验中损失了多少结晶水。 出乎意料的是海波的熔化和凝固实验，它的质量在实验后下降了。 不知道是什么原因？ 查阅化工资料发现，海波水晶在100℃时失去结晶水。 那么，试管内壁上的小水滴是从哪里来的呢？
④取海波晶30克。 当海波温度升至49℃（即超过海波的熔点）时，下部为不经搅拌即已熔化的液态海波，上部为少量未熔化的固体物质. 取出下部的液态海波，待其自然融化后，研磨成粉末，取其20克再做此实验，发现此海波在49℃时不能完全熔化，直至温度下降到 52.5°C 时熔化完成。 可以看出，我们每次实验，当海浪呈现液态放热温降的状态时，里面总是富含少量的固体物质，不是别的，永远是海浪晶体。
综合以上实验可知，如果采用教材介绍的实验装置进行海浪熔化实验，可注意以下几点：（1）选择试管半径为 2.7 分米或更小； (2)海浪 (3)水与海波的温差应控制在3℃左右(2.5-3.5℃)； (4)将海波晶磨成粉； (5)检测 低温体温的温度计液泡应在试管顶部中心的低波内，但不与试管顶部接触； (6)待亚波晶体温度升至44℃时搅拌； 如果温度下降到48℃（海博的熔点），比如49℃时，就需要投入海博粉作为凝结核，需要搅拌。 用粉笔灰作凝结核疗效很差； (8)十水甲基氯化钠是照相馆用的海浪。 导热性优于实验室使用的分析纯五水氯化钠，疗效也更好； (9)测试时密封试管口也有积极作用，但尽量不要影响温度计的观察。
遗憾的是，虽然我们满足了这些要求，但只能从Tt图中看到部分晶体的熔化和熔化规律，还有很多问题无法解决，包括：①当海博早已存在时液体放热温度下降，仍有少量次晶，51℃以上才全部为液体，中学生很难解释清楚。 此时之所以会出现少量的海浪晶，可能是海浪的导热能力太差了。 当大部分海浪已经处于液态，放热上升，少量的海浪晶体来不及融化； ，对于中学生来说，计划工作和操作是相当困难的。 如果作为班主任的示范实验，5-10克夸张的可见范围太小了。 针对这两点，我们对实验进行了如下改进：如图7所示，将试管换成U型玻璃管（喷嘴半径1.2分米，高度15分米，左右管之间的距离为3分米），用铁丝绕一个小圈（图），盖上纱布（从口罩获得），装在左管下方。 取海波晶（分析纯）20克，研成粉末，直接放入左管中。 将水银温度计 c 的液泡插入波浪顶部的中心并接触纱布。 在重力的作用下，纱布的中心向上突出。 右管顶部还插入了一个水银温度计d，用来检测液态海浪的体温。 将烧瓶换成大一点的，可以放在U型玻璃管中，用另一个水银温度计检查温度。 整个实验过程无需搅拌，只要控制并记录水与海浪的温差即可。 实验中记录的温度-时间曲线如图6所示，海波晶体在48℃熔化时可以相当稳定。 虽然温差在4℃到10℃之间波动，但海波的温度也能保持稳定。 液体缺氧经纱布过滤后流入右管。 它是完全透明的液体，不含固体物质。 由于温度计液泡所在的纱布向上突出，虽然只剩下少量的亚晶，同样包裹在液泡上海波的熔化和凝固实验，但也能将温度稳定在48℃。 其实用了20克海波，但是因为温差加大了很多，所以海波从46℃升到53℃只用了不到15分钟的时间。 经过这样的改进，实验操作简单，但晶体熔化规律更加明显。
我们做了这些探索，虽然掌握了一些规律，但还有以下问题需要进一步研究：
①当海波水晶还没有达到熔点时，给人一种闷热的感觉，为什么？
②实验过程中，试管内壁明显附着小水珠，但海浪质量在实验后下降了1%，而不是没有下降。 为什么？
③如何更好地处理过冷问题？
④在很多材料中，海博的熔点不是48℃，而是40℃～45℃。 为什么？ 在《无机盐工业指南》（第一卷，物理工业出版社1996年6月第2版）中，明确强调海波的转变温度为48℃。 什么是转变温度？
⑤通常冰的熔化热为335J/g，萘的熔化热为151J/g，海波晶的熔化热为603J/g，海波晶的熔化热是萘的4倍，萘的1.8倍冰时间。 Hybo晶体在熔化的时候需要吸收更多的热量，这也是为什么不容易用Haibo做这个实验的原因之一。 有没有更适合这个实验的晶体？ 是否可以在适当的保障措施下重新考虑使用萘？
⑥ 本文提到的改进实验方法在观察亚晶的熔化方面比较令人满意，但在观察亚晶的放热加热过程和液态亚晶的放热加热过程方面还存在一些问题。