【一等奖】塑料瓶烧水实验
江北区鱼嘴中学 胡鑫
指导教师: 王怀敏
周未,我正津津有味地看着《荒野求生》这档写实电视节目。节目中,主人公在没有干净的淡水资源情况下,利用塑料瓶烧开浑浊的水进行杀菌,成功获取生命之源。易燃易熔的塑料瓶真的能顶住烈火的烘烤将水烧开吗?这一现象太神奇了!强烈的好奇心驱使我不得不一探究竟。境自远尘皆入咏,物含妙理总堪寻!神奇现象的背后总隐藏着太多物理规律。科学探究是引导探索者获取真理的明灯。我决定周一去学校邀请4个朋友们组成一个探究小组大胆试试!
在老师的帮助下,我们准备了以下实验器材:2个“宜简”塑料瓶、酒精灯、水、铁架台、温度计、火柴、清水。
我们在“宜简”塑料瓶瓶盖上钻了一个和温度计直径差不多大的小孔,在瓶中倒入适量的水,将塑料瓶固定在铁架台上,并将温度计固定于铁架台上置于塑料瓶中,让玻璃泡浸没在水中(不靠近瓶底)。器材组装完毕后,我们就点燃酒精灯,让其对水进行加热。我们5个人分工观察并记录时间、水温、塑料瓶的变化等。现将实验记录呈现如下。
第一次实验记录(水的初温为20℃)
时间 |
矿泉水瓶及瓶内变化 |
水温 |
1分15秒 |
底部轻微变黄 |
37℃ |
5分 |
底部黄斑扩大,水中出现气泡, 但水还未沸腾 |
60℃ |
7分 |
底部烧坏,出现一个洞,水还未 沸腾 |
72℃ |
在第7分钟时,塑料瓶底部被烧坏形成一个洞,此刻瓶中的水还没有沸腾,实验失败。为什么塑料瓶底部这么快就被烧坏了呢?我们初步猜想:可能是由于瓶底离酒精灯过近,采用的是内焰加热,瓶底由于受热不均匀从而被烧坏。
接下来,我们立刻将瓶中剩余的水倒入第2个矿泉水瓶,重新调整瓶底和酒精灯之间的距离,利用酒精的外焰进行加热。
第二次实验记录(水的初温为62℃)
时间 |
矿泉水瓶变化 |
水温 |
40秒 |
底部发黄,发出异响,瓶内上方出现白雾 |
77℃ |
5分 |
底部轻微变形,异响声增大,瓶内气泡出现,气泡在上升过程中逐渐变小 |
90℃ |
7分7秒 |
出现异味,瓶内上方白雾明显,大量气泡出 现,水剧烈沸腾 |
99℃ |
10分 |
底部发黑,形变变大,瓶内上方白雾非常明显,水剧烈沸腾 |
99℃ |
12分 |
底部更黑,形变明显 , 瓶内上方白雾非常明显,水剧烈沸腾 |
99℃ |
13分 |
底部更黑,形变非常明显, 瓶内上方白雾非常明显,水剧烈沸腾 |
99℃ |
成功了!成功了!塑料瓶终于把水烧开了!我们都非常惊奇。咱们把电视节目中塑料瓶烧开水这一神奇变成现实。塑料瓶烧水的原理是什么呢?
我们小组通过查阅资料,结合所学物理知识,终于明白了其中原理。我们采用的是“宜简无汽苏打水饮品”水瓶。观察瓶子的底部,发现有一个“PET1”的标识。
查阅相关资料得知,标识中的数字1代表“宜简”塑料瓶采用的是“聚对苯二甲酸乙二醇脂”材质,这种材质常用于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。理论上,“宜简”塑料瓶耐热至70℃易于变形,熔点为250 — 255℃。第二次实验中,水的沸点为99℃,加热过程中,水不断从塑料瓶底部吸收热量,水在沸腾过程中,水温保持在99℃不变,水的沸点远远低于“宜简”塑料瓶的熔点,“宜简”塑料瓶瓶底的温度不会达到熔点,因此水沸腾了塑料瓶不会熔化。
通过我们的大胆尝试,证实了通过塑料瓶可以将水烧开。本次实验使我深刻明白:实验需要耐心与细心,认真分析实验中所遇到的问题才能找到正确的改进方法。实验的过程中不能急躁或半途而废。虽然本次实验的探究过程及原理解释存在一些不妥之处,但这是我们科学探究之路上的一次宝贵经历。实验虽已结束,但探究中存在的不足之处还有待咱们继续探究!希望“塑料瓶烧开水”这个小实验能让我们在野外遇难的时候多一份生命的保障。
点评:作者从生活中观察到的现象入手,提出问题后,自己通过查阅网络和所学物理知识,设计实验进行验证,并通过实验失败与成功的对比,发现想想背后的物理本质,行文流畅,逻辑较好,思路清晰,实验真实,理论解释到位。