要做对自己的智力有挑战的事情(科学三阶段第四课)

今天这节课学习溶解。但正餐开始前的半个小时,庞老师给我们做了例行拓展。


力除了可以测量之外,还是有方向的,包括“head”“tail”“direction”和“magnitude”。因为很多时候,力的表现形式并非总是像我们坐在椅子上一样:仅仅有正压力和地心引力,而且恰好大小相等方向相反。比如在斜坡上推车,还需要考虑坡度和坡长。

如果我们了解到力是有方向的,就会顺势引出负数的概念,学生理解起来也会容易很多。同样的,光是一种波,其折射、反射和衍射类似于海浪拍打沙滩或撞车引发车辆偏离正常轨道这样的现象,是不是一下子就能想象出来了?分子的尺度单位是“埃”,而光最短的波长也有400纳米,因此,人类的眼睛永远无法通过可见光的反射来看到水分子的。

针对我提出的相空间问题,庞老师特意做了解释和延伸。我也是第一次知道,金属材料的固体粒子因为均匀分布,也被称之为“固体溶液”。在以往的认知中,能称为溶液的只有物质的液体状态。要改变物质的相态,可以对其进行加热。比如通常状态下将水加热至100度,相空间被改变,水分子脱离彼此之间的吸引力,被汽化;汽化产生更多的空间,这些空间连成一片,形成气泡。物质的三态变化与能量的增减有关,符合热力学第二定律:能量总是从温度高的物质传递给温度低的。固态情况下,分子或原子之间也在运动,震荡抖动等,但其运动范围在限定在一定的空间里。分子或原子可以自由移动的是液态,。到了气态的时候,彼此之间就彻底摆脱了相互之间的吸引力,放飞自我了。

牛顿力学之后发现了微观世界的东西,这个时候,研究单个分子、原子的运动已经没有什么意义,因为它们的运动都不再遵循牛顿力学定律。这也是初中物理与高中物理毫无关联的原因,因为它们已经不再是同一个语境。对气体加热或者压缩气体空间都会产生更大的压强,也可以用具体的数值来表示,在科学研究中,数学的身影无处不在。

我们今天做的关于溶解的实验是,将相同质量的盐同时放入相同质量的水和酒精当中,哪种溶剂能够更快的溶解盐?为什么?

如何知道哪个溶剂能够更快的溶解溶质?溶解进行一段时间以后,将里面的水和酒精倒出来,留下盐少量的那个属于溶解更快的。是不是有点绕?如果直接将结果告诉安安,不知道她能否判断出来,毕竟,仅凭文字表述还是蛮拗口的。

两种不同的物质混合在一起,产生均匀透明的混合体即溶解,质量少的叫溶质,多的叫溶剂。溶质/溶剂=溶解度。如果液体互溶则看各自的比例。每体积所含的溶质叫质量浓度。讨论过程中,Lili提出一个观点(具体内容不记得了),庞老师严肃地告诉我们:科学实验不是猜想,需要去证实,想法与证据须对位。

为什么水和酒精相比能够更快的溶解盐?这就需要分析盐(Nacl),水(H2o)和酒精(乙醇C2H5OH)的化学分子式。用材料来搭建分子式模型无疑是最直观的一种。Nacl分子之间是偶极VS偶极,之间的作用力很大,类似于磁铁。如果用数值来表示,可以达到几百焦/摩尔;而水分子之间通过氢键起作用,极性分子,彼此之间的作用力也不容小觑,可以达到几十焦/摩尔。虽然比不上Nacl分子之间的偶极作用力,但H2O分子非常活泼,特别擅长团队作战,多个水分子一拥而上,将Nacl分子拆分为Na离子和Cl离子。所以说,Nacl溶液是可以导电的,因为Na离子和Cl离子可以在其中自由活动。再看酒精分子,只有其中OH(羟基)有极性,另外一坨C2H5就是打酱油的,站一边啥都不干,溶解Nacl的力道要弱很多。

杨同学有个疑问:有人说将盐放入热油当中,可以防止热油溅出来伤人,是没道理的吧?事实上,热油之所以会溅出来,是因为油当中含水的缘故。水加热汽化,体积会增大1000倍,汽化的过程中导致热油四处飞溅再正常不过了,跟盐一点关系都没有。

用铁锅炒菜能补充铁元素防治贫血不?当然不能!铁锅的材质是铁原子,而我们人体所需要的是铁离子,八杆子打不着。至于菠菜不可以跟豆腐一起烧倒是真的,因为菠菜当中的草酸与豆腐中的钙原子结合会在人体中产生结晶,胆结石肾结石有一部分就是这么来的。当然,补救措施还是有的,将菠菜焯水,即可去除绝大部分草酸,只是影响口感罢了。

切洋葱🧅的时候为何会觉得辣眼睛流泪?那是因为洋葱当中含有硫,与眼睛里面的水起反应产生硫酸,会让眼睛感觉刺痛。而流眼泪则是眼睛的一种自我保护:快速的用眼泪将硫酸冲洗出来。

一节课的内容不算多,我却不敢在听课的时候“开小差”,因为这些内容对于我来说都是崭新而又陌生的。生而为人,总得做一些对自己的智力有挑战的事情,不是吗?

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