注射器在化学实验中的妙用

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注射器是一种普通的医疗器械，但它在化学实验装置和习题中出现得越来越多，它对某些实验现象的观察或实验过程的改进起到了意想不到的效果。下面对注射器在化学实验中的作用进行归纳：

一、用于抽送气体：

1、检查装置的气密性(如图1)

连接好装置(注射器内留有一半体积的空气)，打开弹簧夹，向长颈漏斗中注入水，使其下管口必须液封，慢慢推注射器的活塞，长颈漏斗内形成一段水柱，过一会后水柱的液面不下降。再慢慢往外拉活塞，液柱下降，下管口有气泡冒出，说明装置不漏气。

2、排送气体(如图2)

某同学为了测定变质的烧碱样品中Na2CO3的质量分数，设计了图2崩示的装置。反应的开始、结束都要用注射器反复地排送气体。实验步骤为：①检查装置的气密性。②称取一定质量的干燥烧碱样品放人广口瓶中，分液漏斗中加入适量的稀硫酸，准确称量装置F的质量，连好装置。③关闭弹簧夹3，打开弹簧夹1和弹簧夹2，反复推拉注射器。④关闭弹簧夹1和弹簧夹2，打开弹簧夹3，然后打开分液漏斗的活塞开关，让稀硫酸逐滴滴入样品中，直到不再产生气泡为止。⑤打开弹簧夹1，立即不断反复推拉注射器。⑥再称装置F质量。根据CO2的质量来计算样品中Na2CO3的质量分数。可见：步骤③反复推拉注射器的目的是排尽装置中的CO2，以保证实验结果的准确性。而步骤⑤反复推拉注射器的目的是使生成的CO2充分被F中的试剂吸收。

二、改变装置内的气体压强(如图3、图4)

图3中将NaOH溶液注入集气瓶中，振荡，小气球很快膨胀起来。图4中打开弹簧夹，将NaOH溶液注入烧瓶中．试管内95℃；的水会立即沸腾。(气压减小，沸点降低。)

三、用于测量气体体积(如图 5)

用50ml试管作反应容器，磷的燃烧均在密闭容器里进行，可防止白烟污染空气。用20 ml注射器(活塞事先处在15 ml刻度处)测量磷燃烧消耗的氧气体积。

操作步骤：①检查装置的气密性。②装药品，连好仪器。③夹紧弹簧夹，加热白磷，观察现象。④燃烧结束，试管冷却后松开弹簧央，可以看到活塞慢慢左移到5ml刻度处。说明空气中氧气的体积分数为1/5。

四、用于反应容器(如图6、图7)

图6中用注射器吸收水和CO2(体积比为1:1)，然后夹紧弹簧夹，用力振荡。活塞会自动向前推进。说明CO2溶于水后气压减小。

图7将块状固体放人干燥管中，用注射器取一定质量的酸，干燥管上接一个带活塞的导管，就制成了气体发生装置，该装置随时控制反应的进行。可用来制取H2和CO2。

五、用于分液漏斗、滴管的代用品(如图8)

图8中的注射器代替了分液漏斗，可随时添加药品，不断产生O2。还可控制氧气的生成速率。用注射器取液、滴加都很方便，也可控制试剂用量和滴速，节省试剂。

六、用作量筒(如图9)

在太阳系中，行星的运行轨道都是椭圆的，这一点早已被科学观察所证实。但为什么行星的运动轨迹都会是椭圆的呢?

几个世纪来，牛顿给出了计算椭圆轨道的公式，康德在其《宇宙发展史概论》中作出了一个不很明确的解答：“行星的偏心率是自然界因力图使行星作圆周运动时，由于中间出现了许多情况。而不能完全达到圆形的结果。”而拉普拉斯在其《宇宙体系论》中是这样解释的：“如果行星只受太阳的作用，它们围绕太阳运行的轨道是椭圆的……”20世纪的爱因斯坦也只告诉我们：“空间是弯曲的。”现代科学对于行星椭圆轨道形成的原因，如同“万有引力”一样，尚是一个未揭开的科学之迷。

天体行星的运动，不但轨道是椭圆的，而且运动的公转速度与自转速度也随着时空的变化而变化，显现出某些特殊的运动规律。这些规律，至今为止，人们尚未真正解开其中的奥秘。近年来，俄罗斯科学家――运用数学和控制论科研所的研究员提出：“由于地球内部的固体核旋转速度快于地幔，从而影响了地球的自转速度。”有关专家指出：“该科研成果解决了地球自转角速度发’生变化的原因，解决了多年来困扰学术界的一个难题。” 　天体行星运动轨道的变化规律，是因地球内部固体核与地幔流的运动差异而引起的变化吗?本文运用量子引力理论进行了诸多的推演，创新了一套天体行星运动系统的引力控制理论，它能全面地解释天体行星椭圆轨道的形成和运动速度变化的原因。该理论发现：太阳系行星运动的规律直接受银河系中心引力场引力控制，从而产生太阳系轨道行星运动的自然法规。

18世纪法国大科学家拉普拉斯在其所著的《宇宙体系论》中指出：“行星系里，除了使行星围绕太阳在椭圆轨道上运行的主要原因外，还存在其他特殊扰乱它们的运动，而且长时期里改变它们的轨道根数。”

那么，银河系中心引力场究竟是怎样控制太阳系里行星的运动的呢?科学家拉普拉斯所预言的“还存在其他特殊原因”。而这个特殊原因就是“银河系引力的控制”。但拉普拉斯说：“如果行星只受太阳的作用，它围绕太阳运行的轨道是椭圆的”，这句话从理论推演上说反了。实际上，行星在围绕着太阳运行时，在不受银河系引力场控制的前提下，行星的运行轨道是正圆的而不是椭圆的。在后文的推演中，我们将会使读者真正认识到银河系中心引力场对太阳系的引力控制，对于运动行星来说是无法摆脱且真实地存在。

一、椭圆轨道的形成

行星之所以绕着太阳运动，是因为太阳的中心引力场对轨道行星的引力作用，使行星沿着自己的向径作绕中心的圆周运动，向径的大小，遵循牛顿的万有引力定律：F=G。从公式中分析，在引力常数不变的情况下，向径的变化完全由两物体的质量变化所决定。椭圆轨道的形成，实际上是向径的周期变化。

然而物体质量的变化只可能是一种成衰减性的线性变化，绝不会产生周期性的变化。由此，我们可以推出，椭圆轨道形成的原因只可能来自于太阳系外部的引力变化，而不产生于太阳系的内部。

科学观测证实，太阳系绕着银河系运动，每运动2.4亿年，绕银河系中心运行一周为1银河年。所以对地球上的人类观察者来说，对于银河系与太阳系的运动关系，就等于一个永恒不变的引力场作用在太阳系的轨道行星上，控制着轨道行星的运动。所以拉普拉斯说“在长期里改变着轨道的根数”。

当然，拉普拉斯并没有发现银河系的控制作用，在当时的历史条件下，也不可能认识到这一点。即便是现代科学高速发展的今天，也很少有人能够领悟到这一点。

现在让我们用量引力场的原理来推演银河系引力场对太阳系引力场的控制作用。具体见下图：

据科学测定，远日点(夏至一X)7月初，日地距离1.521km，线速度29.3km/s。近日点(冬至+X)1月初，日地距离1．471km，线速度30.3km/s。而要解决椭圆轨道形成的原因，实质上只要我们能够找到夏至点地球为什么会远离太阳，而冬至点为什么会靠近太阳的原因，椭圆轨道形成的迷底就自然揭晓。

现在我们从图上来分析银河系中心引力场，我们可以把它看作一个有序场能的均匀场，它对太阳系的引力作用也是“向心力”，由此我们可以作出以下三点推理：

1、当地球从春分点向夏至点运行时，地球受着两种引力的作用，太阳的中心引力场顺着轨道将地球吸向中心，成为“向心力”，而银河系中心引力场将地球吸向银河系中心引力场的引力方向，使地球产生“离心力”，当地球运行到夏至点时，作用力与反作用力变得最大，所以地球被银河系中心引力场的引力作用拉离原有的轨道，形成远日点。

2、当地球从秋分点向冬至点运行时，银河系中心引力场的量子引力与太阳系中心引力场的量子引力形成合力，到冬至点合力最大，所以地球被合力拉出轨道，靠近太阳，形成地球的近日点。

3、地球在春分与秋分点运行时，由于银河系中心引力场的量子引力与太阳对地球的量子引力形成直角耦合，因此，太阳对地球所施加的引力大小相同，所以日地距离相等。

上述推理，我们只考虑银河系引力场与太阳系引力场的主场作用。而没有考虑轨道行星引力的摄动作用，实际上轨道参数是随着太阳系的运行和行星的运动而不断变化的，这种推理方法，适合任何轨道行星。

二、轨道行星运动速度的变化

行星公转速度的变化，在17世纪以前就被人类所观察到。开普勒三定律，就是直接揭示公转速度的规律。然而行星的自转速度的快慢变化，只是在20世纪以后，人们通过科学观察才得以发现。根据有关科学资料介绍：“4月9日～7月28日，11月18日～1月23日是地球自转加速的变化阶段：1月25日～4月7日、7月30日～11月20日是地球自转减速的变化阶段。”(引自《科学未解之谜》郑炜编著)地球的公转速度与自转速度的变化遵循角动量守恒的运动法则。

那么，地球又为什么会产生公转与自转速度的变化呢?几个世纪以来，在这个方面的科学研究者们尚无一个明确的结论。所以俄罗斯的科研人员则提出了“由地核和地幔速度差所引起的地球自转速度变化的原因”的创新理论。被有关专家认为解决了多年来困扰学术界的一大难题。

本文用量子引力理论推演，认为地球自转速度的变化不是地核与地幔所造成的，而是银河系引力场控制的必然结果，其推理如下：

1、当地球过冬至点后，沿着轨道向春分点运行，由于银河系中的引力场的量子引力迎着轨道的运动方向产生着吸引作用，使地球在其公转轨道上加速运行。由于行星运动的轨道角动量守衡，所以地球在轨道运动中，公转加速而自转减速。因此科学观测结果得出：每年3―4月份，地球的公转度最快，而自转速度最慢。

2、当地球过夏至点后，向秋分点运行，由于银河系引力场的引力作用方向与地球公转运行轨道的前进方向正好相反，其引力作用使地球的公转速度减慢，所以科学观测得出：每年的8～9月份，地球的公转速度最慢，而自转速度则为最快。

上述地球运动速度变化的推理，也只是从银河系中心引力场与太阳系中心引力场的作用分析。实际上，一个完整的运行系统，行星的运动还受到周围运动行星的引力相互作用，直接影响轨道的变化和能量的传输，所以这种行星运动速度变化的规律是相对的，很难存在精确的测量规律可循，它将随着引力场的变化和周围轨道行星运动规律的变化而变化。

特别是太阳系在银河系运动轨道中的变化，我们对场的相互作用认识尚很肤浅，银河系引力场对太阳系轨道行星的控制是一个非常缓慢的演化过程。对于我们人类的观测来说，行星运动轨道根数的改变是非常漫长的，而且是不可忽视的。

前文，我们推演了太阳系行星椭圆轨道的形成和行星运动速度的变化，使我们对宇宙天体运动的大系统有了一点创新的认识，并希望得到科学的论证。量子引力理论告诉我们，银河系中的引力场对太阳系运动行星的引力控制，不但能影响行星轨道速度的变化。对于一个具有生命的地球来说，更重要的是影响着地球气候和海陆的演化，影响着地球生物的灭绝和爆发。

关于地球海陆与生命的演化，有兴趣的读者请阅读：21世纪最新科学前沿推理《一能大论》，它将会使你全面地了解地球46亿年海陆与生命演化的全过程，使你从中获得所需要的知识。

由于注射器上有计量刻度，可用作一些对比实验的仪器。图9是用肥皂水区分硬水和软水的实验。用注射器取等体积的肥皂水加入盛有等体积硬水和软水的烧杯中，搅拌。操作简便，现象明显。

注射器体积小、操作简便、节省试剂、可靠安全、污染少，广泛应用在气体制备、收集以及微型实验和家庭小实验等实验中，真正做到了一器多用。