2009年第4期SHIYANJIAOXUEYUYIQ海波融化和融化實驗的探求及思索況朝暉廣東省安慶市教育技術武器站()一、發現問題為了打算海波(甲基氯化鈉)的融化和凝固實驗，我想自己先做一遍以期做到心里有數。我用水浴法加熱，注意控制海波與水之間的水溫差一直保持在l℃～2℃。在海波全部融化后，我得到了相應的實驗數據。正當我沉溺在實驗中時，一陣粗重的電話鈴聲響起，我不得不熄滅酒精燈匆忙離開了實驗室。早晨，當再度來到實驗室時，我發覺海波居然是液態的。我看了看體溫計．示數顯示23℃。正在我困惑之時，更驚奇的現象出現了，試管內的海波大幅上升，而且開始變模糊，海波融化了!此時體溫計顯示47℃!如何回事?震驚之余，我的腦部里漸漸浮出3個問題。二、對問題的思索1．當水溫遠低于凝固點時．海波為什么不凝固?(1)掀開教學參考資料我發覺，原先此類現象稱為“過冷現象”。教參還強調：“為了使熔體狀態的海波在融化點凝固，在氣溫降至49℃時，應向海波內投入幾粒海波晶體，并不斷攪拌破壞表面結晶方能使海波凝固。
”如同雨、霧的產生須要以塵土作為液化核，或水在沸騰時須要以水底溶有的空氣以及容器壁上附著的空氣作為氣化核一樣，熔體狀態的晶體凝固也須要結晶核．這加入的幾粒海波就起到了結晶核的作用。而我在實驗時沒有撤人海波晶體晶體的熔化和凝固實驗，當其熔化后氣溫降至熔點時，則因為缺乏結晶核而未能產生結晶，即難以凝固。(2)并且就“過冷現象”我還有個疑惑，那就是當天溫度假如更低，例如20cc、l5℃、l0℃時，海波還會繼續處于“過冷”狀態嗎?因此．我查閱了其他班主任的實驗數據：有的是在38℃左右海波自然融化，有的是20℃，有的是18ol=。到底是多少呢?于是，我將實驗器材移到家中，并把空凋打開晶體的熔化和凝固實驗，當溫度降到17℃時開始實驗。當海波融化后至55℃停止加熱，并將海波置于空氣中自然冷卻，海波在l8。I=時出現融化升溫現象。為了排除實驗的碰巧誘因，我連續做了3次實驗，海波都是在l8cc時出現融化現象。但是，其·30·他班主任的實驗數據是錯誤的嗎?不太可能。我想海波的過冷氣溫應當是一個范圍，不同的含量應當有一個不同的對應值，只有在相應的值時，過冷狀態的海波就會結晶。
(3)還有個問題是，當海波降溫后，為何在沒有結晶核的情況下能夠融化呢?為了弄寶清因，我又找到了《固體化學學》，書手指出：“當有些非常純凈的熔融狀態的晶體處于過冷狀態且在室溫足夠低時．因為漲落的緣由可以自行產生結晶核而融化。”2．看過體溫計后，為何海波就忽然凝固了?這個問題我百思不得其解．經多方討教，我漸漸弄清原由。當氣溫高于凝固點之后，海波處于過冷狀態。這些狀態極不穩定，稱為“亞穩態”，是一種極易被破壞的狀態。此時只須要微小的擾動，其狀態才能很快發生轉變。我看氣溫計時的動作勢必破壞了原有的平衡狀態，致使室溫計附近的海波率先開始融化，產生結晶核；又因為氣溫已遠高于凝固點，所以試管中的其他海波會以它們為中心迅速融化。雖然，類似的現象生活中也是有的。例如，當南方冬天下雪的時候，天空中落下的明明是雨，而落到地上卻全部弄成了冰。這主要是由于純凈的水的體溫似乎遠高于凝固點，但因為缺乏結晶核而難以結晶，但是當落到地面時．就以地面塵土為結晶核而漸漸結冰了。3．海波的氣溫為什么會上升?從假象上看，體溫上升是因為海波凝固吸熱，但我的問題是融化吸熱的能量從何而至。
當過冷狀態的海波開始融化時，氣溫不降反升，直到凝固水溫為47℃左右．之后保持體溫不變。當海波基本融化后(尚有小部份液態海波)氣溫才繼續上漲。固態海波融化時吸收熱量，降低了分子動能，當達到熔點時，海波繼續放熱．這時所吸收的熱量拿來解離海波晶體結構，這部份能量成為晶體的結合能(主要是分子勢能)。液態海波體溫升高過程中主要是分子動能在降低，晶體結合能即分子勢能并不發生變化，也就是說液態海波不會發生變化而融化。當液態海波遭到微小的擾