21.沸腾球

实验二十一沸腾球

【仪器介绍】

【操作与现象】

把一个圆球握在手里加热的时候, 沸腾了的酒精在蒸汽压力的作用下就被挤到另一个

圆球里去，形成精彩的“喷泉”和“沸腾”效果。

【原理解析】

关于沸腾球的原理，往往有这么一种不正确的解释:手握的那个球内的空气受热膨胀而把其中的乙醚液体压入另一个球内。事实上，玻璃球内的空气在制造时已被抽去，因而二球内液面上方的空间中仅充满了乙醚的饱和气体而不是空气。假如制作时不抽去球内的空气，那么甲球中的乙醚液体就不会因其上方空气受热而全部压入乙球中，实验或计算都容易证明这一点。纵然甲球中的空气受热后会有所膨胀，但这种膨胀将迅速导致乙球中的空气被压缩而压强增大，从而使甲球中空气的膨胀立即被乙球中空气的这种反弹所顶住。但事实上由于二球内的空气都已被抽去，只剩乙醚的饱和汽，而饱和汽的压强仅仅与温度有关而与体积无关（即毫无弹性），故因受压而流向乙球的乙醚液体就可以“长驱直入”，形成精彩的“喷泉”和“沸腾”效果。

如果用手握住沸腾球，并使连接两圆球的管子在下面，那么在被加热的圆球里的乙醚蒸汽的压强将会增大，液体就会转移到另一个圆球里去, 而且就在此球内出现了洒精的喷泉。在第二个圆球内的压强是不会增加的，这是因为当体积减小，有一部分饱和蒸汽转变为液体了。由于圆球被握在手中加热,，使它里面的蒸汽变成不饱和的，于是在这个圆球里乙醚进一步地进行蒸发，新形成的蒸汽的温度较酒精的温度高。沿着管子由液体内部冲出, 这就造成了似同沸腾般的错觉。当两个小球内的蒸汽温度还没有相等的时候，这个现象是一直进行着的。

由此可见，用沸腾球来演示饱和汽压与体积无关而仅与温度有关这一性质，效果既生动而直观，操作又简便，且无水银污染。这些就是沸腾球演示的魅力之所在吧，尽管其说服力不如采用水银柱的标准演示那么严谨。