棒冰为什么外面甜里面淡

来源 :中学生数理化·八年级物理人教版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wlszzj
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  一天,在科学课上,老师拿起一杯水,然后问:“水在什么温度下结冰,又在什么温度下会沸腾?”同学们异口同声地回答:“水在0℃时结冰,在100℃时沸腾。”老师点点头,赞许地笑了笑,因为同学们都掌握了这个人人应知的常识。
  老师接着提出一串同学们曾经多次见过但是从来没有想过的问题:“怎样才能够让冰融化?是否只有加热一种方法?仍然保持0℃甚至在0℃以下也能使冰融化吗?”同学们陷入了沉思,大家想到在寒冷的冬天里,如果气温保持在0℃以下,那个堆在院子里的雪人是不会融化掉的。那么除了温暖的阳光和其他加热的方法之外,还有什么更有效的方法呢?
  坐在小沛旁边的一位女同学举手后,答道:“我在冬天看到,为了尽快地清除马路上的积雪,工人叔叔常常往雪上洒盐或盐水,冰雪很快就融化了,这是不是另外一种有效的方法呢?”经她这一提醒,大家都想起来了,异口同声地说:“对!这是除加热以外的另一种有效方法。”可是盐为什么能够让冰融化呢?小沛又被这个问题困扰着。眉头反而皱了起来。
  老师接着说:“这种现象在科学里叫做‘凝固点下降’。当我们把盐或者其他物质溶解在水中形成溶液之后,溶液中水的凝固点或者说水开始结冰的温度就会降到0℃以下。”老师停了一下,看着同学们那种困惑的表情接着说,“其实。这是一种非常普遍的自然现象。例如,纯铁的熔点是1540℃,但是因为生铁中含有碳、硅、锰、硫、磷等杂质,所以在1000%左右就可以熔化:锡和铅的熔点分别是232℃和327.5℃,如果把它们按照一定的比例熔化在一起,就可以得到熔点比纯锡或纯铅都低的合金,焊丝和保险丝就是这样制造出来的。像这样的例子还可以举出很多。”
  小沛和同学们都为这个从来没有想到过的科学现象感到惊奇,但是一下子又想不出在生活中还有哪些例子。教室里一片宁静,同学们都陷入了沉思之中。老师看到这些可爱的喜欢动脑筋的孩子,高兴地笑了。她想了想,决定从另一个角度来帮助他们,于是。老师向同学们提出一个好像和“凝固点下降”完全无关的问题。老师问:“你们之中有谁自己做过冰棍?”好几位同学举手说是自己曾经利用冰箱中的冰盒把糖水冻成冰棍,小沛回忆起自己也这样做过。老师接着问:“这样做出来的冰棍为什么外面是甜的,里面反而是淡的呢?”这真是一个有趣的问题,小沛和同学们开始时觉得这简直不可思议,经过仔细地回忆之后,想起这个现象确实存在。可是为什么会是这样的呢?
  老师说:“这个现象可以帮助我们从另一个角度来理解‘凝固点下降’的原理。水里溶解了糖之后就成为糖的水溶液,或者叫做糖水。这时糖水中的水在0℃时不会结冰,要做成冰棍,就要把它放在温度低于0℃的冰盒里。糖水的温度降到水的‘新凝固点’时,水就会凝结成冰而析出。这样剩下的糖水浓度反而变大了,只有在更低的温度下才会继续结冰。如此继续下去,糖水中的水越来越少了,到溶解不了那么多糖时,糖就开始析出了。在这之后,可以简单地把后来的凝固过程看成是糖和冰交替析出的过程,一直到你们所得到的冰棍。”
  老师的讲解生动而有趣。凝固点下降的现象也存在于冰棍的制造过程中,原来冰棍的外甜里淡现象还包含着这么多的科学原理!
  老师接着说:“从上面的讲解里你们还想到些什么?”经过一番思索,同学们纷纷举手,提出很多想法。有的说,凝固点下降的多少,是否和溶液的浓度有关,有的说,糖可以溶解在水里,但是不能溶解在冰里。有的说,糖水有一个开始凝固的温度,但是没有固定的凝固点。
  老师对同学们的回答一一给予了肯定。鼓励说:“同学们学习科学不能只局限于接受和背诵科学知识。要学会观察,还要积极思考。科学并不神奇,人人都可以成为科学家。”
  通过冰棍的讨论,小沛受到很大启发。很多同学所想到的问题是他不曾想到的。他认识到,学会思考、勤于思考是自己进一步努力的方向。于是他在自己的小桌上加了一条新的座右铭:“学而不思则罔,思而不学则殆”。
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