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若在一杯純液體內加入少許雜質,會不會影響表面張力?原因為何?

出題說明:

此題欲探討學生有關液體純度與表面張力之間的概念理解程度為何。液體純度越 純,代表液體裡面雜質較少,則表面張力越大,因為水中雜質越多或溶液中溶質 越多,則造成液體內部附著力增強,因為附著力是異類分子之間相吸的力,而附 著力變大則會影響水分子與水分子之間的作用力,因此降低表面張力。

表六:雜質是否影響表面張力的作答情形

生迷思概念。

(四)作答情形為 4 的學生有 10 人(25%),學生認為加入液體則能增加內聚力,

表面張力增大;加入固體雜質,則不會影響表面張力。由此選目可以知道 學生認為若加入的雜質為液體,則液體總體積變多,表面張力增加,學生 使用了『液體的量越多,表面張力越大』的迷思概念來解題;若加入的是 固體的雜質,則液體總體積不變,表面張力不受影響,學生忽略雜質會增 加附著力因此影響表面張力的概念而產生迷思概念。

訪談資料:

此題僅甲生及丙生具迷思概念。甲生認為雜質與表面張力無關,丙生則認為雜質 越多表面張力,表面張力越大。

(一)雜質不會破壞表面張力 訪談結果:(甲生)

T:請問為什麼你覺得雜質不會破壞表面張力?

S:我記得表面張力是內聚力與附著力交互作用的結果…雜質跟原本液體無關,

那應該跟內聚力無關吧,所以我認為應該不會破壞表面張力的大小才對。

T:那雜質與附著力有關係嗎?

S:我記得附著力是異類分子相吸的力量…附著力可能會增加吧。

由以上訪談可以得知學生只認為表面張力與內聚力比較有關係,就算是附著 力增強,也沒考慮到附著力的增加會影響表面張力。

(二)液體雜質增加表面張力 訪談結果:(丙生)

T:請問為什麼你覺得若在一種液體中加入不同的液體,表面張力會增加?

S:嗯…我覺得因為液體的量變多啊,表面張力應該會增加吧。

T:那請問如果在原液體當中加入相同的液體呢,表面張力會增加嗎?

S:我覺得應該也會,因為液體的量變多了啊。

T:所以你覺得液體的量越多?表面張力就越大嘍?

S:對啊,因為液體才有表面張力啊。

T:所以你認為固體沒有表面張力?

S:我想應該沒有吧。

由以上部分訪談可以得知,學生會以『液體量的多寡』來判定『表面張力的 大小』,認為液體越多則表面張力越大。而不從『同類』或是『異類』的液體觀 點來看『內聚力』與『附著力』之間如何交互作用,甚至認為只有液體才具有表 面張力。此題有提到『水中雜質越多或溶液中溶質越多,越會降低水分子與水分 子之間的作用力』的概念,其中學校教科書並未清楚論述其原因為何,而事實上 是因為液體的純度越不純則代表液體中含有雜質,那麼雜質會造成液體附著力增 加,附著力為異類分子之間的吸引力,因此影響水分子之間的吸引力,使得表面 張力下降,課本並未清楚闡述此部分學科知識內容造成學生有迷思概念。