探究水的沸腾实验专题

探究水的沸腾河北 叶连芬1. 装置的固定顺序实验装置如图所示，本实验中加热时要用酒精的外焰，因此应依据酒精灯外焰高度来先确定石棉网的装置，然后再根据温度计的正确使用方法，确定温度计悬挂的高度。2实验过程气泡大小的变化水沸腾前，杯底部的水受热汽化产生的气泡上升。由于上部水温低，上升过程中气泡内水蒸气遇冷液化收缩，所以气泡的体积由大变小。沸腾时发生剧烈的汽化现象，整杯水的温度基本相同，这时有大量的气泡产生，上升过程中气泡内水蒸气基本不发生液化，但随着深度的减小，气泡所受液体的压强减小，所以就会向外膨胀而逐渐变大。3沸点与大气压的关系 因为液体的沸点随液体表面气压的增大而升高，随气压减小而降低。1标准大气压时，水的沸点是100；若沸点低于100，则说明可能是当时的大气压低于1标准大气压；若沸点高于100，则说明当时的大气压高于1标准大气压。4能绘制和分析图像、图表信息本实验中数据以表格的形式记录，再根据实验数据绘制液体沸腾时温度随时间变化的图像，通过图像总结液体沸腾的特点。液体沸腾的两个条件：一是温度要达到沸点，二是要继续吸热，二者缺一不可。液体沸腾的特点是：继续吸热，温度不变。5加热到沸腾用时过长的原因及改进办法实验时，如果烧杯内水太多、水的初始温度太低、烧杯敞口、没用酒精灯外焰加热等，这些都会使加热时间过长。改进的措施可以是适当减少水量、给烧杯加盖、适当提高水的初温、用酒精灯的外焰加热等。例题 在“观察水的沸腾”实验中，小红每隔1min记录一次温度计的示数。数据记录如下表： 时间/min01234567温度/90 949698989898图9图8图7图6（1）实验中，小红观察到从杯底产生的气泡在上浮的过程中越来越小，如图6所示。这说明（ ）A整杯水的温度均达到沸点B气泡上升时，因上部水温较低，部分水蒸气液化成水C气泡上升时，气泡的密度变大D气泡上升时，气泡内压强变大（2）当加热至水沸腾再继续加热时，温度计的示数将 （选填“升高”“不变”或“下降”），烧杯的纸盖上留有一小孔，它的作用是 ；若不留小孔对实验结果产生的影响是 。（3）实验中观察到，水沸腾时，可以看到水面上不停的冒“白气”产生此现象的原因是 。小红同学为了方便读出温度计的示数，将温度计从水中拿出来进行观察读数，则会导致所测温度偏_ （选填“低”或“高”）。（4）某次数据没有记录，当时温度计示数如图7所示，请将这次数据填入表格内。（5）从表格中的数据可知，水的沸点为 。如果温度计测量无误，这说明当时水面上方的气压 一个标准大气压。（选填“大于”、“等于”或“小于”）（6）从开始对水加热到水沸腾，小红所用的时间过长，请你帮她提出两条合理的改进方案： 。）小紫做此实验时，发现无论加热多长时间，水始终都不能沸腾，你认为原因可能是 (写出一条即可)。（7）此实验中，小兰和小青选用的实验装置相同，她们绘制的沸腾图像如图8所示。问a、b图像不同的原因是_。（8）小黄也在做“观察水的沸腾”实验，在加热的过程中酒精灯熄灭，经检查发现酒精没了，他们添加酒精后继续加热完成实验，且在熄灯的过程中他始终记录水的温度变化，根据实验记录数据作出图9所示的图像。由此图像回答下列问题：小黄测得水的沸点_；实验中酒精灯熄灭后对应的图像是_段；反映水在吸热过程中的一段是_段。解析（1）如果整杯水的温度均达到沸点，那气泡在上浮的过程中就不会越来越小。所以A是错的。在加热时，烧杯中的水受热是不均匀的，底部的受热升温比上部快，在杯底的水开始沸腾时，上部的水的温度还低于沸点，所以水泡在上浮的过程中会有部分水蒸气液化成了水，导致气泡越来越小。因此B正确。气体在加压的情况下密度和压强才会变大，而气泡在上浮的过程中水对其压力是越来越小的。所以C、D都是错的。（2）纸盖上如果没有小孔，水沸腾时，水蒸气增多，内部气压增大，水的沸点升高；纸盖上留有一小孔，为了使水面上保持和外界相同的大气压。（3）水在沸腾过程中，产生大量高温的水蒸气，遇冷会液化成大量的小水滴，这就是我们看到的“白气”。将温度计从水中拿出来，由于周围空气温度低，所以温度计示数会下降，导致所测温度偏低。（4）温度计的示数为92。（5）水在沸腾时，温度保持不变，据此根据表格中数据可知，水的沸点为98。水的沸点与大气压有关，大气压越大，沸点越高，大压强越小，沸点越小，本实验水的沸点是98，小于标准大气压下水的沸点100，这说明当时水面上方的气压小于一个标准大气压。（6）要想缩短水的加热时间，可以从以下方面考虑，如：提高水的初温、减少水的质量等。实验时水始终不能沸腾，可能是火力不足，可能是环境温度太低，可能是散热面积太大等。（7）观察图8中的图象可知，a升温快、b升温慢，在装置相同的情况下，产生这种差异的原因只能说明两次实验中水的质量不同，a组水的质量小于b组水的质量。（8）根据图像可知，水温升高到100时，尽管不断加热但温度不变，因此水的沸点是100。酒精灯熄灭后，水不能继续吸热；由于水温高于周围温度，反而要向外散热，因此水温下降；此过程对应于图像中AB段。除酒精灯熄灭的一段时间外，其余时间酒精灯一直对水加热，水也一直在吸热。答案 （1）B （2）不变；使水面上保持和外界相同的大气压；如果没有小孔，会使里面气压增大，测出的水的沸点升高。（3）水蒸气遇冷放热液化成小水珠；偏低 （4） 92 （5）98；小于 （6）提高水的初温； 减少水的质量等火力不足（合理即可）（7）水的质量不同（8）100；AB；OA（或BC、CD、BD）冰箱中的物态变化现象河北省 李同心电冰箱是我们常见的家用电器，在电冰箱里，发生着各种物态变化。下面我们通过几道试题来解读电冰箱中发生的物态变化。一、液化现象 炎热的夏天，从冰箱里拿出的冰镇可乐，不一会儿可乐罐的外壁就会“出汗”，请你解释其中的原因。解析 在可乐罐打开之前，它是完全密封的，里面的饮料不会通过外壁渗漏出来，因此外壁上的“汗”只能够来自于外部。当可乐罐从冰箱里拿出来的时候，因为可乐罐的温度很低，空气中温度相对比较高的水蒸气遇到冷的可乐罐外壁就放热液化成小水滴，附着在罐外壁，于是就出现了所谓的“出汗”现象。二、熔化和凝固现象 从电冰箱冷冻室里拿出来的冻肉，摸上去会感觉到“粘”手，请简述其中的过程并且说明为什么会有“粘”手的感觉。解析 从冰箱中拿出的冻肉温度很低，而人手的温度比较高，当手摸冻肉时，与手接触的冻肉表面的冰会受热熔化成小水珠，同时手指被这部分冰熔化而吸走了热量，因此手指接触冻肉的表面温度也很快下降，在手指的温度下降至水的凝固点且冻肉内部的温度依然低于0情况下，刚刚熔化的这部分水又开始在手指和冻肉之间凝固。另外，因为手指表面有少量的汗水，这部分汗水也会凝固，同时，从手指蒸发出来的水蒸气遇到冷的冻肉也会凝华，这众多的原因使得刚从冰箱里拿出来的冻肉会有“粘”手的感觉。当然，这些原因中，第一种原因是主要的。三、升华和凝华现象 我们发现，当我们在冰箱冷冻室内储存了大量的食品后，经过一段时间之后打开冰箱门，会发现冰箱的内壁上会结有一层厚厚的白霜，你知道这是为什么吗？解析 存放在冰箱冷冻室内冻结的食品，在关闭了冰箱门之后，食品中的冰会缓慢的升华成水蒸气在冷冻室内飘动，随着电冰箱制冷过程的进行，冷冻室的内壁温度越来越低，水蒸气遇到冷冻室更冷的内壁就会凝华成小冰晶附着在冷冻室内壁，经过一段时间之后就形成了厚厚的霜。