科学奥秘---高海拔地方水的煮沸

科学奥秘---高海拔地方水的煮沸

姜联合编写编译

露天条件下水的沸点是100度。然而，压力改变和（或者）液体组成成分变化会引起液体的沸点也改变。日常做个实验，验证下高海拔地区水的沸点

高海拔

科学奥妙：

水在高海拔的地方沸点低。

实验目的：

1. 增进对沸点和大气压关系的理解。

2. 演示低压力下水达到沸点的实验技巧。

背景资料

在这个实验中，使用水真空泵和密封的布氏烧瓶来使水的沸点降低到50-60度。

我们知道，露天条件下水的沸点是100度。然而，压力改变和（或者）液体组成成分变化会引起液体的沸点也改变。

煮沸（也叫冒泡）是一种型态转变，是液体的快速汽化过程。一种液体的沸点是指这种液体的饱和气压等于外界环境对它施加的压力时这种液体的温度。当某种液体的外部压力减小时，煮沸需要的饱和蒸汽压也减小，于是液体的沸点也相应降低。

（参看表1）

表一：水蒸气压力和温度

温度（°C）

压强（托）

温度（°C）

压强（托）

0

4.579

55

118.04

5

6.543

60

149.38

10

9.209

65

187.54

15

12.788

70

233.7

20

17.535

75

289.1

25

23.756

80

355.1

30

31.824

85

433.6

35

42.175

90

525.76

40

55.324

95

633.90

45

71.88

100

760.00

50

92.51

实验材料：

· 500毫升布氏烧瓶和一个可以装温度计的具孔橡皮塞

· 500毫升50-60度的自来水

· 0-100度量程温度计

· 带真空管的水泵

· 蓝丁胶

第二套简易方案所需器材：

1. 大注射器

2. 50-60度自来水

实验步骤：

1.将水泵接到合适的水龙头上；

2. 在布氏烧瓶里装满50-60度的自来水，用温度计测量水温；

3. 把带有温度计的橡胶瓶塞塞进布氏烧瓶。为了加强密封效果，你可以在温度计的周围用蓝丁胶密封；

4. 现在打开自来水龙头并观察烧瓶里水有什么变化；

5. 记录温度计上的温度读数。

第二套实验方案：

1. 在注射器里装20毫升50-60度的自来水，保持里面空气的正常状态；

2. 用你的手指按住注射器的开口端，起到密封效果；

3. 接着，迅速拉出注射器的活动栓；

4. 观察发生了什么现象。

思考题：

1. 当我们使用水泵时烧瓶里的水发生了什么变化？

参考答案：水开始沸腾。

2. 当水开始沸腾时温度发生了什么变化？

参考答案：温度保持不变。

3. 水泵的作用是什么？

参考答案：降低烧瓶里的压力。它把烧瓶里的气体分子抽出来，使烧瓶里面形成半真空。

4. 在这个实验中我们使用了水真空来减少大气压力。你能想出用其它什么方法来减少大气压力吗？

参考答案：在高海拔的地方煮水。

5. 烧瓶里引起水沸腾的蒸汽压范围是多少（运用以上表格）？

参考答案：在92.51至149.38托之间。.

6. 在珠穆朗玛峰顶上煮沸一杯水的温度是多少?（在珠穆朗玛峰最高点的大气压力是海平面大气压的1/3）

参考答案：珠穆朗玛峰最高点的大气压约为253托，所以，在珠穆朗玛峰顶上煮沸一杯水的温度应该在70至75°C之间。

7. 实验过程中哪些步骤可能会发生失误？讨论这些是如何影响你的结果。

参考答案：如果实验系统没有密封好，那么系统内的气压便降低不到足够程度。密封不好的系统内水的沸点要比密封好的系统高。