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唱山歌
上月,曾参加一次实验技能大赛,其中理论基础知识部分,有一道题不怎么理解,想听听专家同行们的观点。
题目:
将装满冷水的袋子放在热水中,会沉入水底,不久后会上浮。用这个实验证明水具有热胀冷缩的性质。教材设计的这个实验合理吗?为什么?
这个实验设计是有问题的。其中在冷缩上有问题。因为我们知道冷水在加热过程中,是体积变大重量不变的。这里开始的装满冷水的袋子放入热水中,因为密度,也可以理解为水在同体积情况下,由于冷水的重量较重,所以先出现沉下去的状况(这里不是因为水冷缩而形成的)。接着冷水袋在热水中放置一段时间后,冷水的温度发生变化慢慢的变热,这时同重量的情况下,由于冷水由冷变热,体积发生了变化---变大了,我们可以理解为同重量情况下,体积越大越容易浮,所以冷水袋又浮起来了,这里理解水热胀是可以的。
所以综合以上内容,我认为这个实验设计不太合理,不能完全体现水有热胀冷缩的性质。这只是我的理解,还望大家提出意见、批评指正。谢谢!
梦影
后来获知这次考试提供的参考答案是:
水中溶解了空气,是空气受热膨胀,而不是液体的热胀冷缩。
元芳们,你怎么看?
大人说的有理!
我也比较赞同楼上小鱼的观点。
如果说是因为水中的空气膨胀,那么我们研究的水的热胀冷缩只有以蒸馏水(无空气)为对象,像试管口的气球皮鼓起来、烧瓶里水柱上升等现象都不能证明水的膨胀,而是水中空气的膨胀。难道我们说的水的热胀冷缩要排除水中的空气?对参考答案未能理解,所以在这里提出讨论。
大人,此人不是一般人!此答案也不是一般的答案!
很明显,此实验的设计是有问题的!——因为此实验根本不能证明水的热涨性质!
理由如下:假如冷水袋放入到热水里,水受热膨胀的话,我们根据热传递的性质知道,冷水袋的最终水温和外界的热水的水温是一样的,也即密度一样,这样的话,根据浮力知识,原先沉在热水底部的冷水袋是不可能浮起来的——因为这时候冷水受到的浮力等于冷水的重力,加上袋子的重力,冷水袋是不可能浮起来的!