置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2010年9月20日

物理變化與化學變化

第二章一開始,要學生分辨物質三態、物理變化與化學變化和純物質與混合物。這些名詞,若要比較粗淺的分辨是蠻簡單的。但是若要認真起來,還真是不容易講。偏偏要上資優生的課,很難只用課本的說法呼嚨過去,所以一定要從巨觀和微觀的角度交替的方式來說明這些概念。

物質三態中,有許多例子是介於兩態之間的情況(例如濕麵團),就很難界定這種不典型的狀態。物理變化與化學變化,課本的定義是:反應後產生新物質,稱為化學變化。否則稱為物理變化。這定義當然沒太大的問題。問題比較大的是何謂「新物質」?

從巨觀看起來,在實驗室中,可以從物質的特性去檢驗物質的熔點、沸點、密度、顏色等來確定物質是否為同一種。做的檢驗越多,就越有把握。但若在考卷上呢?幾乎就只能憑考試經驗或日常生活的經驗來判定了。

從微觀上來看,物理變化與化學變化的定義很清楚,是分子內部組成改變或是分子間的排列改變。這些定義很容易說明,產生了不同分子就是產生新物質。但這樣的概念仍然無法應用在考試中。而且有時候考試中出的狀況,實際上包含的相當多複雜的現象。我們卻常常只看到其中一個或兩個現象,就要拿來考學生。常常學生想的跟我們是不同的時候,就會造成考試的麻煩。

例如我們通常會認為「溶解」是物理現象,因為那是分子由集中變成分散的過程。可是如果是電解質溶解的話,就同時包含了解離現象。應該被歸類成化學變化。但又不可能請學生去分辨何者是電解質?

或通常說「燈泡發光」是一種物理變化。不管什麼燈源,大多會牽涉到電子的發射。那這樣算是物理變化還是化學變化呢?

當然,國中階段是不用計較那麼多,只是我總覺得出題目還是要更小心一點才好。

在物理變化與化學變化這個單元的結尾,我用兩個圖片來考學生。第一張圖在這裡,是描述用酒精燈加熱某液體然後用冷凝管冷凝蒸汽的裝置。

這樣的反應牽涉到的物理變化和化學變化,一般最容易想到的是:

物理變化:水的沸騰(氣化)和凝結
化學變化:酒精燃燒...

你可以想到哪些更多的反應嘛?學生想到一大堆唷,有:溫度計熱脹冷縮(連帶其他被加熱的物體也算在內了),酒精燈內發生的酒精揮發、酒精燈棉線上發生的酒精氣化、鐵架或陶瓷網發生的氧化、蒸餾出來的液體的蒸發等等

這個結果很多都不是我原先預想的到的答案。因為我也被訓練得只看的到「標準答案」而已。

另外一張圖就更有趣了,這是我在台中某家店吃火鍋時,臨時想到拍下來的。


這張圖,是我在吃火鍋的時候,本來想要拍瓦斯罐上,因為瓦斯從液態不斷變成氣態吸熱,造成瓦斯罐溫度降低而有水滴凝結。沒想到當時店裡的水氣不足,一直等不到水珠。所以後來才突然想到,可以讓學生觀察這中間到底有哪些物理或化學變化。

學生的答案更多元了。

物理變化:水的沸騰、鍋子內緣水氣凝結(來自湯的蒸汽)、鍋子外的水氣凝結(這部份是有學生留意到,卻不確定為什麼)、瓦斯從液態變成氣態、鍋子(或其他受熱的物質)的體積變化。這些都還算正常。也有學生「看到」瓦斯罐上會有水珠凝結。實際上是沒有啦,不過的確可能發生就是了。

還有學生提到放在後面的番茄和生菜水份會跑掉,冷凍的肉(硬的)放到鍋子裡面會變軟。我只能說實在太猛了

化學變化除了最容易看到的:瓦斯的燃燒和食物煮熟之外,還有人提到瓦斯爐好像有點鏽蝕,食物放旁邊會臭酸(我並沒有在火鍋店呆三天!)。除了這個之外,最猛的是說:坐在旁邊的人肚子裡面的食物正在消化這種隱藏版的答案。

從這樣的課程中,我希望學生除了能辨別物理反應與化學反應之外,還要有敏銳的觀察力。不要太被文字的題目限制住了。

最後,純物質與混合物的判定就更麻煩了。另外再說明好了。
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