研究萘的熔解过程_实验设计-查字典物理网

【目的和要求】

实验研究萘在熔解和凝固过程中的温度变化情况；了解晶体有一定的熔解和凝固温度；学习用图象来表述物理量的变化规律，并从图象上得出萘的熔点和凝固点。

【仪器和器材】

萘粉，温度计（0°－100℃）2支，酒精灯，方座支架（J1102型），石棉网，试管夹，烧杯（500毫升），试管，秒表（或手表），搅拌器（自制），双层试管（自制），图2．13－2），铜导热架（自制，图2．13－3），螺旋搅拌器（自制，图2．13－4），调温窗。

【实验方法】

方法一：水浴加热的方法

1．安装器材

如图2．13－1所示，把搅拌器放入试管中，将一支温度计置于试管中间，液泡接近试管底部。把萘粉压成粉末装入试管中（带粉的数量不可太少，应有少半试管）。把试管装在支架上并使其装有萘粉的部分全部没入水中。在支架上另悬挂一支温度计用于测量烧杯中的水温。

2．加热

用酒精灯结烧杯的水加热（为了减少加热时间，烧杯的水最好用70℃左右的热水）。杯中温度升至75℃时应减小酒精灯的火焰使水温缓慢上升。一般控制在水的温度比萘的温度高出4℃左右。

3．观察萘的熔解过程

每隔1分钟记一次萘的温度。并注意观察试管底部的萘的状态变化。当萘粉开始熔解时，用搅拌器搅拌，使上部萘粉落入萘熔液中。直到萘粉全部熔解而且温度升高到85℃时，熄灭酒精灯，停止加热。

将记下的时间和温度写在自己设计的表格中。

4．观察冷凝过程

将试管取出置空气中，自然冷却。可以看到萘液温度缓慢下降。每隔1分钟记一次萘的温度，并注意观察萘的状态变化。将数据记入表中。

5．整理器材

把试管直接放在酒精灯上加热。待萘粉全部熔解之后抽出温度计。把萘液倒在一块铁板上凝固回收。整理好其他器材。

6．作温度图象。

以时间为横坐标，以温度为纵坐标作出时间一温度曲线。从这条曲线可以看出萘在熔解和凝固前后的温度变化情况。从曲线上找出萘的熔点和凝固点。

方法二：辐射加热的方法

由于萘是热的不良导体，用水浴加热，常常是水温升得太快，而萘粉熔化不均匀，实验效果不好。热辐射加热能避免上述缺点，保证了实验效果，而且缩短了实验时间（因所需萘粉也较少）。

1．实验所用双层试管如图2．13－2所示，内外两个试管间的距离没有严格要求，一般有几个毫米就行。内试管可用一个盖子架在外试管上，温度计插在内试管下部的萘粉中。所用萘粉较少，只须淹没温度计液泡上面1厘米左右即可。

2．整个实验装置的其他部分与图2．13－1相同。

3．实验方法与方法一大体相同，只是现在已不需要搅拌了，凝固后的试管则留待下次再用。

这个方法中，两层试管间只有空气，而空气是热的不良导体，萘粉主要是靠热辐射加热的。正是由于这个原因，萘粉加热比校均匀，但萘粉不宜过厚，厚了热辐射不易穿透。由于试管被密封实验中气味少。

方法三：改进导热性能的方法

由于萘是热的不良导体，在加热过程中，萘受热不均匀。以致于有的萘粉熔化了，有的还没有达到熔点。为了改善实验时的导热性能，使萘受热均匀，可采用下列几种方法。

用6片L形铜片组成对称辐射铜片组，放在试管内，如图2．13－3所示。然后均匀地放入萘粉，轴心处留有一孔，温度计插入其中以测量萘的温度。由于外围铜片组从管壁吸热，沿着辐射状铜片向内传热，同时热量也迅速从管底向上传递，这样萘粉就能均匀受热。（注意温度计不能贴到铜片上，萘粉要填实，并高出铜架上方2毫米左右）

2．螺旋搅拌器

如图2．13－4所示，将镀铅铁丝的一端敲成扁平，然后绕成塔状螺旋，螺旋的上部大，下部小，这样搅拌性能好。在萘粉加热过程中，不断转动螺旋状搅拌器，也能使萘粉受热均匀。

方法四：加调温窗

在烧杯上盖一个如图2．13－5所示的调温窗，也能改进实验效果。调温窗的下部是一个开有两个大孔的盖，上部是一块能旋转的门，旋转它可以让孔全开或全部关闭。当萘粉水浴加热时，最初将调温窗全部关闭，以便升温快一些，接近熔点时打开调温窗散热，以免温升太快。实验时再注意控制酒精灯的加热，就能有效地控制实验的进程，改进实验的效果。现在已有带调温窗的“萘的熔解实验器”商品供应。

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