
用酒精灯给试管内的液体加热时,发现试管破裂,可能原因有以下几种,其中与之相关的是() ①用酒精灯外焰加热 ②试管外壁有水 ③试管跟灯芯接触 ④试管内的液体超过1/3 ⑤加热时没有及时地上下移动试管 ⑥没有预热,就直接加热试管里的液体的中上部 A. ①③ B. ①②③ C. ②③⑥ D. ③④⑤
用酒精灯加热试管内液体时,试管破裂的核心原因是受热不均匀,具体涉及操作不当导致局部温度骤变。根据实验原理和操作规范,②试管外壁有水、③试管底部接触灯芯、⑥未预热直接加热这三种情况会直接引发试管破裂,正确答案为 C。
试管外壁若残留水分,加热时水会吸收热量并迅速蒸发,导致该区域温度低于周围玻璃,形成局部温差。这种受热不均会使玻璃内部产生应力,最终导致破裂。例如冬季冷玻璃杯突然倒入热水易炸裂,正是同样的热胀冷缩原理。
酒精灯火焰分为外焰(约500℃)、内焰(约300℃)和焰心(约200℃),温度差异显著。若试管底部接触灯芯,相当于同时接触高温外焰和低温焰心,这种“冰火两重天”的状态会使试管底部因剧烈温差而炸裂。部分观点认为灯芯处酒精蒸发吸热加剧了冷却效应,进一步扩大温差。
未预热直接集中加热时,试管局部(如盛放液体的中下部)会迅速升温,而其余部分仍处于常温。玻璃的导热性较差,这种瞬间温差会导致局部膨胀过快,引发试管破裂。规范操作要求加热前需来回移动试管,使整体均匀受热,如同煮饺子前需用温水预热锅底防止骤裂。
其他选项中,①用外焰加热是正确操作(外焰温度最高且均匀),④液体超过1/3仅导致飞溅风险,⑤加热时未上下移动试管可能造成液体暴沸但不会炸裂试管。这些操作失误虽需避免,但并非试管破裂的直接原因。
实验安全的核心在于理解玻璃仪器的热特性——均匀受热是关键。如同生活中冬天用玻璃杯接热水前先烫杯,实验室中预热、擦干外壁、避开灯芯等操作,本质都是通过控制温差预防破裂。你是否遇到过类似因温差导致物体损坏的情况?背后是否也隐藏着相同的热胀冷缩原理?