物理學(xué)中液體沸騰的兩個(gè)條件即達到沸點(diǎn)和繼續吸熱,把開(kāi)水舀起來(lái)再倒回去,可以增加水的表面積,從而加快了水的蒸發(fā)速度,由此而降低了溫度,可以暫時(shí)緩解水的沸騰,但不能解決根本問(wèn)題。要使水停止沸騰,就必須切斷水的吸熱源,把鍋底的柴火抽掉,水的沸騰就會(huì )馬上停止。今天我們就一起學(xué)習初中物理實(shí)驗第02期《觀(guān)察水的沸騰》,汽化與液化
在中考命題中,汽化和液化主要考察影響蒸發(fā)快慢的因素、沸騰的特點(diǎn)、蒸發(fā)吸熱與液化放熱的應用等四個(gè)知識點(diǎn),而液體沸騰實(shí)驗的探究是中考考察的重點(diǎn)。《義務(wù)教育物理課程標準2011版》對液體的沸騰的要求如下:
⑴課標內容:1.1.3經(jīng)歷物態(tài)變化的實(shí)驗探究過(guò)程,知道物質(zhì)的熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)和沸點(diǎn),了解物態(tài)變化過(guò)程中的吸熱和放熱現象。用物態(tài)變化的知識說(shuō)明自然界和生活中的有關(guān)現象。
⑵課標示例:運用物態(tài)變化的知識,說(shuō)明冰熔化、水沸騰等現象。
學(xué)生實(shí)驗:觀(guān)察水的沸騰
實(shí)驗目的
觀(guān)察水沸騰時(shí)的現象
實(shí)驗器材
鐵架臺,酒精燈,石棉網(wǎng),燒杯,杯蓋,酒精燈。
實(shí)驗原理
汽化:物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程,汽化過(guò)程需要吸熱。
觀(guān)察水的沸騰
實(shí)驗步驟
①在燒杯里放入適量水,將燒杯放在石棉網(wǎng)上,然后把溫度計插入水里。
②把酒精燈點(diǎn)著(zhù),給燒杯加熱。
③當水溫接近90℃時(shí)每隔0.5 min 記錄一次溫度,并觀(guān)察水的沸騰現象。
④撤去酒精燈繼續觀(guān)察。
⑤做好實(shí)驗后,把器材整理好。
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記錄數據
實(shí)驗現象描述
實(shí)驗數據記錄
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數據處理
畫(huà)出水在加熱到沸騰后兩分鐘的溫度~時(shí)間圖像:
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實(shí)驗結論
由以上實(shí)驗現象和數據可得出下面結論:
①沸騰是在液體內部和表面同時(shí)進(jìn)行的劇烈汽化現象。
②水在沸騰時(shí),溫度不變(升高/降低/不變)。
沸騰的特點(diǎn)、條件及沸點(diǎn)的影響因素
實(shí)驗探討
通過(guò)這個(gè)實(shí)驗的學(xué)習,我們掌握了以上兩個(gè)實(shí)驗結論,但在觀(guān)察水的沸騰實(shí)驗過(guò)程中你是否遇到了些問(wèn)題?那么請思考以下問(wèn)題:
問(wèn)題1:為什么各組水的沸騰時(shí)間不同?
問(wèn)題2:為什么水在沸騰前與沸騰后,氣泡上升過(guò)程中大小變化不同?
【典型例題】小明利用如圖所示的實(shí)驗裝置觀(guān)察水的沸騰現象。
(1)組裝器材時(shí),應先固定圖甲的(選填A或B)。
(2)水沸騰時(shí)溫度計示數如圖乙所示,則此時(shí)水沸點(diǎn)是℃,水沸騰過(guò)程中繼續吸熱,水的溫度。
(3)水沸騰時(shí),水中氣泡的情形為丙中(選填A或或B)。
(4)實(shí)驗中是通過(guò)的方式增加水的內能,若要縮短將水加熱至沸騰的時(shí)間。請寫(xiě)出一種可行的辦法。
【分析】(1)在此實(shí)驗中,酒精燈及溫度計的使用都有特殊的規定:使用酒精燈的外焰加熱,溫度計的玻璃泡要完全浸沒(méi)在液體中,但不能碰到容器底;所以要從下向上進(jìn)行調節;(2)水沸騰時(shí)的特點(diǎn):不斷吸熱,但溫度保持不變。液體沸騰的條件:達到沸點(diǎn)、繼續吸熱;(3)根據水沸騰前和沸騰時(shí)的現象區別:沸騰前氣泡在上升過(guò)程中體積逐漸減??;沸騰時(shí)氣泡在上升過(guò)程中體積逐漸增大。(4)改變物體內能的方法:做功和熱傳遞,做功發(fā)生了能量的轉化,熱傳遞發(fā)生的是能量的轉移。
【解答】解:(1)由于要用酒精燈的外焰加熱,所以需先根據酒精燈固定圖甲的B的高度;目的是使用酒精燈的外焰加熱;(2)從圖象可以看出水在沸騰過(guò)程中保持99℃不變,所以沸點(diǎn)為99℃.水沸騰時(shí),不斷吸收熱量,溫度保持不變。(3)A中氣泡在上升過(guò)程中體積逐漸變大,所以是沸騰時(shí)的現象;B圖中氣泡在上升過(guò)程中體積逐漸減小,所以是沸騰前的現象。(4)實(shí)驗中,由于酒精燈火焰的溫度較高,所以熱由酒精燈火焰傳遞給石棉網(wǎng)、燒杯底,然后傳遞給水,是通過(guò)熱傳遞方式增加水的內能的;要縮短加熱時(shí)間,可適當提高水的初溫或適當減少水量。故答案為:(1)B;(2)99;不變;(3)A;(4)熱傳遞;提高水的初溫或適當減少水量。