初步探究液氮

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  一、问题的提出
  在观看舞台演出时,我经常看到台上出现白茫茫的雾气,它们像升腾的云海,非常漂亮。这些雾气是怎么产生的呢?妈妈说它们应该是干冰气化而成的。
  一次科学实验让我大开眼界——除了干冰,液氮也经常被应用于营造雾气升腾的效果。通过上网学习,我了解了更多知识:液氮就是液态的氮,是无色、无臭、无腐蚀性的;在常压下,液氮温度为-196℃;液氮有很多功能,如冷冻食物、灭火、人工降雨等。
  液氮真有那么神奇吗?
  二、实验与研究
  带着问题,我又报名参加了一个与液氮有关的科学活动,在活动中参与了实验。
  实验一:初步了解液氮的温度与形态
  1.实验材料
  液氮、防冻手套、玫瑰、玻璃喷壶、烧瓶。
  2.实验过程
  观察:老师戴上防冻手套,把液氮倒入玻璃喷壶,用塞子堵牢喷嘴,让大家看液氮的形态。我发现它是一种无色液体。然后,老师将喷嘴的塞子拿掉,玻璃喷壶里的液氮就立刻往外“跑”,但从喷嘴出来的不是液体,而是一股股气体。
  接触:老师把喷嘴靠近一位同学(图1),这位同学说这种气体没有气味,凉凉的,可并不会让人感觉它的温度低至-196℃。老师解释说液氮汽化时吸收了周围的热量,其温度已大大升高了。
  接着,老师拿出一朵新鲜的玫瑰,把它浸入装有液氮的烧瓶3秒。当他把花拿出来时,玫瑰周围有白色的“雾”,花瓣变得晶莹(图2)。我戴上防冻手套轻轻一捏,听到咔咔声,花瓣竟然碎了。老师解释说玫瑰里有充足的水分,一碰到低温的液氮,水就结成了冰,所以玫瑰被轻轻一捏就碎了。
  实验二:液氮美食
  1.实验材料
  液氮、防冻手套、铲子、杯子、盘子、棉花糖、虾片。
  2.实验过程
  老师戴着防冻手套将液氮倒入装有棉花糖和虾片的杯子,然后摘下手套,用铲子搅拌它们,我观察到有白色的气体不断从杯子中冒出(图3)。然后,老师把棉花糖和虾片盛到盘子里,鼓励我们大胆品尝它们。我实在好奇,就尝了。哇,“液氮美食”味道好极了,冰冰凉,真是夏日的降温佳品!
  3.实验原理
  虾片和棉花糖几乎不含水分,液氮汽化后能钻进它们,所以它们变得口味冰凉。食品如果含有很多水分,一接触液氮,就会像之前的玫瑰一样冻住了。
  实验三:液氮“大爆炸”
  1.实验材料
  液氮、防冻手套、开水、盆。
  2.实验过程
  老师首先让现场的同学都退后至距离实验区域两米以外的地方,不准靠近。然后,他戴上防冻手套,把液氮倒到放在地上的盆里,取一壶开水,站立着将开水直接倒到盆里。轰,一声巨响,白色的气体不断腾起,直冲向天花板(图4)。
  3.实验原理
  液氮在一個很小的容器中遇到高温,就有可能爆炸。大家一定要注意安全,不要模仿这个实验。
  三、结论
  现在,我更了解液氮了。它是惰性的,不可燃,汽化时大量吸热,人体如果直接接触液氮超过两秒会冻伤。液氮的这些性能,让它有很多用途:迅速冷冻食品,制冰品;营造舞台烟雾效果;迅速冷冻生物组织,防止生物组织被破坏等。
  四、有待进一步探究的问题
  液氮在高科技领域内也有很多用途,如空间模拟器中的冷黑环境的模拟是以液氮为工质、人工降雨要以液氮为增雨剂等。它们的具体原理是什么?我会进一步探究。
  五、收获与体会
  1.在这次学习、探究的过程中,我学到了不少关于液氮的知识,也对科学产生了更浓厚的兴趣,并且学会了记录实验过程。
  2.对于一些看似微不足道的小事、常见的现象,我们不能忽视。我们只要用心观察、勤动大脑,就会发现生活中处处有学问。
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