白烟喷泉———个有趣的热力学实验，本文主要内容关键词为：热力学论文,喷泉论文,有趣论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
白烟也能做喷泉，是否感到很奇怪，不妨可看下面实验。
一、装置
氨气装在一个小圆底烧瓶里，用一个合适的带有玻璃导管和胶头滴管的双孔橡皮塞塞紧瓶口。氯化氢装在一个500mL的锥形瓶中， 也用一个合适的装有玻璃导管的双孔橡皮塞塞紧瓶口，用像皮管将两个导管相连。这样就装置成了所需的实验仪器。
注：氨气可通过浓氨水与NaOH固体反应制取，氯化氢可通过浓H[,2]SO[,4]与固体NaOH反应来制取。
二、操作
用手慢慢挤压装满水的胶头滴管，使少量水进入烧瓶，松开胶头，几秒钟后，HCl气体开始进入烧瓶，喷出白烟。 实验时应注意氯化氢气体通过玻璃管进入烧瓶时形成喷射的情况。当烧瓶中充满白烟的同时，过程中产生连续NH[,4]Cl时波浪在烧瓶内表面上移动，这是因为受到喷射的作用。
操作时应注意如果挤压胶头使水迅速射入烧瓶，氯化氢气流将以相当大的速率进入烧瓶，瓶内很快被白烟充满，掩盖了喷射的作用，看不见连续NH[,4]Cl的波浪。
三、分析
喷泉实验是一个古老而常用的化学演示实验。从20世纪初到现在各种关于喷泉实验的描述出现在高中和大学课本中，并且都来源于恒定体积氨的喷泉实验。
白烟喷泉是利用与氨的喷泉实验装置相同的装置，用氯化氢气体取代水而制成。如附图所示，当少量水进入烧瓶后瓶内压强减小，结果氯化氢气体进入烧瓶，同时发生了一个大家非常熟悉的反应：氨气与氯化氢气体反应生成氯化铵固体形成白烟，反应方程式为：
NH[,3]（g）＋HCl（g）＝NH[,4]Cl（s）
氯化氢气体通入烧瓶产生的白烟喷泉是间歇性的。观察到的白烟是从管的末端一团一团喷出，这个意外的效应揭示了一个有趣的热力学原理。
另一方面，这个反应是在等温条件下进行的，反应所产生的全部热量被传递到环境之中，系统中的压强将减少，更多的HCl 气体将进入烧瓶继续反应。如果反应是在绝热条件下进行的，反应所放出的热全被未反应的氨所吸收。因此，瓶内将产生很大的压强，HCl 气体将不能进入体系，然而实际的反应，没有在真正的等温或绝热条件下进行， 当HCl气体进入烧瓶反应发生得非常迅速，以致在反应发生的瞬间反应区域是绝热的，快速的放热发生在这个区域伴随着温度突然升高，压强也会突然增加，导致HCl气流瞬间中断， 反应区域热的气体与白烟的混合物很快扩散，而且从反应区域放出的热量被传递到环境之中，更多的HCl 气体进入烧瓶，重复以上的过程。
白烟喷泉的演示实验是非常安全的，但应注意瓶中的HCl及NH[,3]为有毒气体。
四、结论
白烟喷泉实验提供了一种演示几个重要性质和概念的方法。其中氨在水中有极大的溶解度，这是氨的物理性质；再有HCl 气体为酸性气体极易与碱性NH[,3]化合形成固态离子化合物NH[,4]Cl。概念包括：气体扩散定律，热容和热力学中的几个概念。
此文在写作过程中，曾得到杨承印老师的帮助，特表谢意。
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