那你就按上述方法，在小瓶中装满红色水、橡皮塞塞紧瓶口，然后放到热水、冷水、温水里试试！（如图一）
你将会看到：5分钟、10分钟、半小时，甚至一节课下了，玻璃管中的液柱几乎都无变化！
不要纸上谈兵，效果明显；不要理论分析，热膨冷缩突现！
这是你自制温度计的尴尬之一！
你若按下述方法制作：在小瓶中只装大半瓶红色水，再用橡皮瓶封紧瓶口，然后放到热水里试试！（如图二）.png)
你将会看到：不到1分钟，玻璃管中的红色液柱立马上升！那你能说：这是瓶中液体受热膨胀体积增大，玻璃管中液柱上升？
看清楚，瓶中液体上部还有部分空气！你就那么肯定是“瓶中液体热胀体积增大使玻璃管中红色液柱上升的吗？”
这是你自制温度计的尴尬之二！
听过几位老师（含“国培”时跟岗的指导老师）讲解《温度》这节课，也都用装用半瓶红色液体的自制温度计演示过，效果明显：热胀液柱上升；遇冷液柱下降！
但我都发现他们操作时，当玻璃瓶放在热水中时，看到迅速上升的红色液柱，说：“快看看，很明显，当瓶子所处液体温度升高时，瓶内液体受到膨胀液柱上升！”边说边从热水中将玻璃瓶提出水面，生怕玻璃管中的红色水柱从管口喷出！（玻璃管太短有可能，稍长一些你试试看！）(如图三).png)
难道玻璃瓶在热水中一放，玻璃管中液柱能上升不断？大气压是“吃干饭”的吗？瓶外液体的温度在一直上升没有相对稳定过吗？
这是你自制温度的尴尬之三！
用自制的温度计演示完毕之后，有的老师提问：“如果用该温度计只能比较它所测液体温度的高低，要想用它来准确测温，你觉得它有哪些不足？如何改进？”
这环节一问，为下面进行“实验室用温度计的原理、构造”作了很好的铺垫！
于是学生纷纷举手回答：“该温度计没有刻度”；“该温度计只能测装在大容器中液体的温度，容器太小它放不下”；还有聪明的学生回答：“不能用它来测量温度很低很低的液体温度，因为玻璃瓶里面装的是水，水容易结冰”；偏偏还有学生说：“瓶中装水太多，测温时不灵敏”；那么瓶中装红色水多灵敏些，还是少灵敏些呢？（如图四）.png)
这是你自制温度计的尴尬之四！
面对尴尬一，其产生原因是：
大气压将瓶内液体紧紧压住，哪怕你受热膨胀一点，我也不让你在玻璃管中上升一点，玻璃管越粗，压力越大（F＝Ｐ０·Ｓ），效果越不明显，如果水温不高，热胀效果更差，液柱在玻璃管中上升几无可能！（如图五）.png)
对此，我又做了三个小实验：其一将玻璃瓶底朝上，玻璃管口朝下，未见下班瓶中液体下流半滴；其二将玻璃瓶底朝上，玻璃管口朝下时，用热毛皮包裹玻璃瓶加热，也未见玻璃瓶中液体从管口流出；其三将实验室用温度计上部敲断，毛细管口暴露在空气中，测热水温度时上升很快！（如图六）.png)
那么上述实验一、二是否说明由于大气压的存在，其产生的压力将玻璃管中的红色水柱堵住了，即使膨胀其产生的力也“敌”不过大气压力；而且由实验三可知，毛细管太细，大气压作用在毛细管中液面时产生的压力太小，毛细管中液柱可以上升！如果毛细管上方抽成真空（完整未破损的温度计）效果更明显！我也做了第四个小实验：将上部破损的温度计与完整的温度计同时放在同一杯热水中测温度时，两者温度相差也不大，只有约2℃左右！（如图七）.png)
面对尴尬二，其产生原因是：
玻璃瓶中液体、气体同时受热，气体膨胀比液体膨胀厉害得多，其体积变化迅速，于是产生的压强作用于瓶中水面将水压出上升！（如图八）.png)
面对尴尬三，其产生的原因是：
作用于玻璃瓶内水面上方的气体压强等于玻璃管中水柱产生的压强加上作用于玻璃管口的大气压强，即P内气＝P水柱＋P内气。刚开始，玻璃瓶内的红色水和气体由于热传递，温度升高体积膨胀，气体膨胀更厉害，压强P内气迅速增大，而大气压强P大气不变，于是P水柱变大，玻璃管中红色水柱上升很快！当玻璃瓶内外达到热平衡，热传递停止时，瓶内气体压强P内气保持不变，大气压P内气也不变，于是水柱产生的压强P水柱不变，水柱不再上升，所以不必担心瓶中水会不断往上升，甚至喷出来！（如图九）
面对尴尬四，其原因分析：.png)
同样粗细的玻璃管，大小不同的玻璃瓶中装体积不同的红色水，自制的哪个温度计更灵敏呢？（如图十）
应该是瓶子容积大的玻璃管中液柱上升快些、高些，因此灵敏些。
为了消除以上四种尴尬局面，使实验现象明显，我反复做了以下实验作对比：
实验一（如图十一）.png)
1.相同的两瓶（容积约65ml）；相同的玻璃管内径约5mm，长约20cm；甲瓶中装满红色的水，乙瓶中装约2/3的红色的水（45ml左右）；
2.同时浸入约70℃的热水中齐瓶口2分钟后，甲瓶中红色水柱上升约6mm；乙瓶中红色水柱上升约16cm；
结论：瓶中有空气的自制温度计灵敏，但不仅仅只是液体膨胀所致！
实验二（如图十二）
1.同样的两只玻璃瓶（容积约65ml）；都装满红色的水；
2.图甲中玻璃管内径约为5mm，乙中玻璃管为两头敲破的温度计，内径约为1mm；
3.同时浸入约70℃的热水中与瓶口相齐约2分钟后，甲瓶中红色水柱上升约6mm；乙瓶中红色水柱上升约27cm；
结论：在相同的玻璃瓶中液体体积相等时，玻璃管越细，效果越明显，灵敏度高！
实验三（如图十三）.png)
1.同样内径的两只玻璃管，穿过密封在瓶口的橡皮塞于红色的水中；
2.甲瓶为容积约为65ml的大瓶；乙瓶为容积为18ml的头孢药瓶（用注射器注入红色的水），都装满红色的水；
3.同时浸入约70℃的热水中与瓶口相齐约2分钟后，甲瓶中红色水柱上升约6mm；乙瓶中红色水柱上升约3mm；
结论：在玻璃瓶中液体体积不相等时，液体体积多的温度计灵敏度高些！
综上实验所述，玻璃管内径越细，玻璃瓶容积越大的自制温度计越灵敏，建议将课本实验中玻璃瓶配玻璃管，改进为医用头孢药瓶配套医用注射胶管，材料易取，便于携带，可以将胶管弯折于实物投影台下面，让管中红色水柱放大显示其膨胀轨迹，让不方便水平投影放大的玻璃管能水平显示，效果令人震撼！.png)
湖北省孝感市应城市田店镇初级中学 姜红卫
论文作者:姜红卫
论文发表刊物:《教育学文摘》2020年1月1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：液体论文; 温度计论文; 红色论文; 水柱论文; 玻璃论文; 瓶中论文; 管中论文; 《教育学文摘》2020年1月1期论文;