熔化与凝华

1 / 15 熔化与凝华 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 【名师解读】八年级物理精品导学学案 (北师大版 ) 第一章物质的状态及其变化 第三节温度的测量 探究目标 1.知识与技能知道物质的固态和液态之间是可以相互转化的；知道晶体、非晶体熔化与凝固规律 . 2.过程与方法知道区分晶体、非晶体的一般方法；了解图像是表示物理过程的一种方法 . 3.情感、态度与价值观能乐于探索自然现象；善于观察、实验与交流 . 探究指导 物理宫殿 1.熔化（ melting）与凝固（ solidification） 物质由固态变为液态的过程，称为熔化；物质由液态变为固态的过程，称为凝固 . 说明熔化与溶化不同，前者表示物质从固态到液态，后者表示物质溶化在溶剂中的过程 . 2.物质的熔化、凝固规律 固体物质分类晶体非晶体 吸热与放热熔化吸热凝固放热熔化吸热凝固放热 2 / 15 温度变化规律熔化、凝固的过程温度不变熔化、凝固时温度也在变化 熔化图像 凝固图像 3.常见的晶体有金属、海波、冰、固态酒精、固态氧、固态氢、固态氮等，常见的非晶体有蜂蜡、沥青、松香、玻璃等 【例 1】 (XX江西南昌市 )如图所示是海波的熔化图像，根据该图像能够获得的合理信息有： 图 信息一：海波的初温为 25 ； 信息二：； 信息三： . 思路与技巧此题考查熔化图像的知识 .分析图像可知，海波的熔化有一定的熔化温度（有一段平行于时间轴的线段），所以海波是晶体，其熔化时的温度即熔点是 48. 答案海波是晶体海波的熔点是 48. 说明（ 1）图像法是处理实验数据的一种方法； （ 2）画图像应知道横坐标、纵坐标表示什么物理量； （ 3）图像中每一点代表的物理意义 . 【例 2】冬天穿棉衣可以有效阻止人体热量向外散发，使 人感到暖和，而棉衣自身并不发热 .据说法国准备生产一种夹3 / 15 克，其衣料纤维中添加了一种微胶囊，这种胶囊所含物质在常温下呈液态，温度降低时会结晶，人们穿上它，气温较高时感到凉爽，气温降低时感到温暖 .这种服装能够调节温度的原因是什么？ 思路与技巧在环境温度变化时，胶囊内的材料经历了熔化吸热和凝固放热两个过程，从而使人体的温度没有发生较大变化 . 答案衣服内胶囊中的物质，在温度升高时熔化吸热，使人的温度不致升得太高；在温度降低时凝固放热，使人的温度不致降得太多，从而起到调节人体温度的作用 . 【例 3】固体熔化为什么要 吸热？ 思路与技巧在固体中，分子间的联系非常紧密，整块固体的分子就像一个整体，每个分子只能在自己的固有位置附近振动，如图加热时，晶体吸收热量，使分子振动得越来越快 .当能量足够大时，有些分子运动剧烈，以致脱离开它的固有位置，而在整体中运动 .这时，熔化就开始了 . 答案固体分子吸热后，分子运动加快，以致脱离开它的固有位置，运动到其他分子间，从而使固体熔化成液体 . 图 4.熔点（ meltingpoint）与凝固点 晶体物质熔化不变的温度叫熔点 .晶体溶液凝固不变的温度4 / 15 叫凝固点 . 说明（ 1）同种晶体其熔 点与凝固点相同； （ 2）熔点是区分晶体与非晶体的重要参数； （ 3）晶体的熔点跟晶体的纯度、加在晶体上的压强有关； （ 4）晶体能否熔化决定两个要素：一是吸热；二是温度应上升到熔点 . 【例 4】如图所示，烧杯与试管中均放有冰块，用酒精灯加热烧杯底部，在烧杯内冰块逐渐熔化成水的过程中（） 图 A.试管内冰块不会熔化 B.试管内冰块会熔化一部分 c.烧杯内水温保持 0D. 烧杯内水温高于 0 思路与技巧冰块熔化要同时满足两个条件：吸热且温度达到0 ，这两个条件缺一不可 .当烧杯底被加热后，其温度高于冰块 温度，杯底部冰块将吸热并开始熔化，烧杯中出现冰水混合状态，但其温度仍保持 0. 因试管中冰块温度也为 0 ，它们之间不存在温度差，无热传递发生 .所以试管中冰块不会熔化 . 答案 A、 c. 说明晶体只在熔点熔化，且在熔化时是由固态变成液态，但温度不变 .只有当相接触的两个物体存在温度差时，才会有由高温物体向低温物体的热传递，温度相同的两个物体间，5 / 15 是不会出现相互吸热、放热现象的 . 【例 5】根据下表中所列出的几种物质的熔点，判断下列说法是否正确 . 物质名称固态水银金铜钢钨固态氢固态氦 熔点 () -391064108313003410-259-272 （ 1）电灯泡的灯丝用钨制成，不会熔化； （ 2）纯金掉在钢水中不会熔化； （ 3）水银温度计在 -40 时已无法使用； （ 4）在 -265 时氢气是固态 . 思路与技巧当物体温度达到熔点，并能继续吸热，就能熔化 .如金的熔点是 1064 ，常温下金处于固态，温度升至 1064 ，且继续吸热就熔化了 .物体温度高于熔点处于液态，低于熔点处于固态，等于熔点时可能处于固态、液态或固液共存 . 答案（ 1）正确 .白炽灯丝正常发光时的温度约为 2000 左右，而钨的熔点是 3410 ，故灯丝工 作时不会熔化 （ 2）错误 .钢的熔点是 1300 ，钢水的温度高于 1300 ，而固态金的最高温度（即熔点）为 1064 ，故纯金掉入钢水中会熔化 （ 3）正确 .水银的凝固点是 -39 ，在 -40 时水银呈固态，而水银温度计是利用液体热胀冷缩的性质工作的，故在-40 时水银温度计不能工作 （ 4）正确 .固态氢的熔点是 -259 ， -265 低于熔点，这时6 / 15 氢呈固态 . 说明进行材料选择时，熔点、凝固点是重要的参考要素之一 . 【例 6】为了研究熔化、凝固现象，小明给某种物质加热，然后再让该物质在空气中冷却，每 1 分钟记录一 次温度 .下表列出了他的记录数据： 时间 (min)012345678910 温度（ ） 7476787980808080818284 时间 (min)1314151617181920212223 温度（ ） 8683818080808079787674 由上表数据得出的初步结论是（写两种即可）： （ 1）； （ 2） . 思路与技巧由实验记录数据可以看出，该物质的温度变化先后经历了升温、温度不变、升温、降温、温度不变、降温六个阶段，根据题中条件在 0 13min 是熔化现象， 13 23min是 凝固现象，在熔化过程中体现出吸热、温度不变的特征；在凝固过程中体现出放热、温度不变的特征 . 答案（ 1）该物质是晶体（ 2）熔点是 80 （ 3）该物质的熔点和凝固点相同（ 4）熔化时吸热温度不变（ 5）凝固时放热温度不变 . 5.科学探究的几个要素 第一：提出问题 .其实就是探究什么；第二：猜想与假设 .7 / 15 实质是根据生活经验对提出的问题进行猜想；第三：制定计划与设计实验 .实质就是怎样探究；第四：进行实验与收集数据 .实质就是实验过程；第五：分析与论证 .就是对现象、数据归纳总结；第六：结论与评估 .就是得出结论以及对该探究进 行反思 .第七：交流与合作 .实质是对探究做出简单的报告 . 探究体验 问题情景小玉漫步在雪后的海边，发现道路上的水都结了冰，但海水却没有结冰 .她想到水的凝固点是否与水中含盐量的多少有关呢？ 猜一猜含盐越多凝固点越（高 /低）； 做一做设计实验： 主要器材和装置：箱门透明的冰箱，三只烧杯，足量水，一些盐，三支温度计 . 实验步聚： 在杯中装相同质量的水，分别加质量的盐； 将烧杯置于； 观察温度计，记录的温度 . 下表是某组同学记录的数据 . 含盐量 5%10%15% 凝固点 / -1-3-6 议一议通过分析上述数据，你可初步得出的结论是： . 探究点拨想一想，自己的探究过程和探究结果是否合理，猜8 / 15 想与所得的结果间是否有差异 .注意发现新问题，吸取教训改进探究方案 . 聊天室 话题：人在冰面上为什么容易滑动？ 胖胖：老师，运动员为什么在冰面上比在地面上运动更轻松流畅？ 老师：同学们在生活中有这样的体会，人在刚拖的地板砖上容易滑倒，是因为地板有水；运动员在冰面上能轻松滑动也是因冰面上有水 . 胖胖：温度低于 0 时，冰面上的水是怎样产生的呢？ 老师：你看滑冰运动员脚下穿的是带冰刀的鞋（如图）冰刀作用在冰面上，产生很大压强，使冰的熔点降低很多，冰刀接触的冰熔化成水，水有利于冰鞋的滑动 .雪地上滚雪球越滚越大也是这个道理 .当挤压雪时，因压强增大冰的熔点降低，部分雪熔化；当松开后熔化成的水迅速凝固，这样循环下去所以雪球越滚越大 . 胖胖：这个议论使我明白熔点跟压强有关，增大压强可降低熔点 .同时我也知道了钢丝穿过冰块而不留痕迹的原因（如图） . 图冰刀鞋图无缝的冰砖 9 / 15 快乐套餐 1.用钢浇铸铜像的过程，发生的物态变化是（） A.一个凝固过程 B.一个熔化过程 c.先熔化后凝固 D.先凝固后熔化 2.在图四个图像中，表示海波熔化的图像是（） 图 3.水的 “ 自白 ” ：我是水，我现在的体温如图所示，并且我还在放热 .请你告诉我，我现在的体温是 ，我正在（填 “ 熔化 ” 或 “ 凝固 ” ） . 图 4.在日常生活中熔化吸热、凝固放热给我们带来不利影响的事例有、 . 5.上物理课复习时，老师写下一副热学对联，上联是 “ 杯中冰水，水结冰冰温未降 ” ；下联是 “ 盘内水冰，冰化水水温不升 ”. 对联中包含的物态变化是和，反映的一个共性是 . 6.甲、乙两 个试管中装有白色粉末状的物质，要判断哪个试管中装的是晶体，哪个试管中装的是非晶体，张海采用如图装置，对两试管分别加热，并绘制出图像 . （ 1）图中，是晶体，是非晶体（填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ” ）； 10 / 15 图图 （ 2）实验中将试管放人水中加热，它的好处是，为达到这个目的还应采取的措施有： . 7.冬季，菜农贮菜时，常在菜窖里放几桶水如图甲，这利用了 .高烧的病人常用冰袋降温（如图乙），这利用了 . 图 8.根据最新的天气预报，晚上气温将继续下降，这可急坏了橘子场主，因为严寒的天气可能毁掉一年的收获 .怎么办？农场主 只好吩咐他的工人给橘子树喷水，随着气温降低，水结成了冰（如图），橘子保住了 .请你说说农场主这样做的物理原理 . 图 9.当我们买来冻鱼、冻鸡、冻肉等食品时，为了化开冰把它放在凉水中浸泡 .泡到相当长时间，就会发现冻鱼外面结了一层冰 .当这层冰的厚度不再增加时，揭掉鱼身的冰层可见到鱼已化冻，有人把这种现象说成是 “ 冷水拔冰 ”. 请你解释为什么要用冷水而不用热水？ 11 / 15 10.在一标准大气压下冰水混合物的温度一定为 0 吗？请设计实验用温度计测一测，并说明理由 . 11.随看生活水平的提高，热疗已走 进我们的生活，如家里的 “ 热敷 ” （如图） .市面上的 “ 足疗 ” 、体育场上的 “ 蜡浴 ”. 其中 “ 蜡浴 ” 就是将熔化的蜡用刷子刷在肿胀部位，一段时间后，肿胀消失，疼痛减轻 .请问 “ 蜡浴 ” 运用了什么物理原理？ 图 12.为了从酒精和水的混合溶液中分离水和酒精，张明同学依据已学过的知识，提出了一种方案 .依据水和酒精凝固点不同可将水和酒精分开 .为此，他利用家中电冰箱的冷冻室做了如下实验：他将配有不同比例的水和酒精的混合物放入冷冻室中，并用温度计监测混合液的温度，定时观察，他所测的数据和观察到的现象如下表： 酒精（ mL）水 (mL)酒精 /混合液 （ V/V）观察现象 /2-8 未发现凝固 /4-8 未发现凝固 /6-8 混合液开始凝固，酒精并未从水中分离 1/30 -6 混合液开始凝固，酒精并未从水中分离出来 12 / 15 1/60 -4 混合液开始凝固，酒精并未从中分离出来 说明：所用冰箱的冷冻室的最低温度为 -8. （ 1）请你仔细看一看表中的数据和记录的现象，张明同学是否能将水和酒精从混合液中分开？ （ 2）在水中添加酒精对水的凝固点有何影响？ （ 3）这个结论在实际中有何应用？ 13.（海口实验区中考题）关 于 “ 纯水和盐水哪一个结冰更快 ” 这一问题，小红作出了如下猜想：纯水可能比盐水结冰更快 .利用家中冰箱和其他器材，请你设计实验对小红的猜想加以验证 . 14.在做研究某物质熔化时的规律的实验时得出如下数据： 加热时间（分） 0246810121416182022 温度（ ） 646872768080808084889296 则由上表可知： （ 1）此物质一定属于体（填 “ 非晶体 ” 或 “ 晶体 ” ）； （ 2）此物质的熔点是，开始加热 8 分钟时，物质处于态； （ 3）在图中用笔线画出温度随时间变化的图线： 图 13 / 15 15.阅读材料 冰冻豆腐 寒冷的冬天，吃上一碗热乎乎的 “ 冻豆腐 ” ，那真算得上是一种别具风味的美菜 .豆腐本来是光滑细嫩的，冰冻之后，它的模样为什么会变得像泡沫塑料呢？豆腐的内部有无数的小孔，这些小孔大小不一，有的互相连通，有的闭合成一个个小的容器，这些小孔里面充满了水分，我们知道，水有一种奇异的性质：在 4 时，它的密度最大，体积最小；到0 时，结成冰，这时体积不是缩小而是胀大了，比常温水的体积要大 10左右 .当豆腐的温度降到 0 以下时，里面的水分结成冰，原来的小孔便被冰撑大了，整块豆腐就被挤压成网 络形状 .等到冰融化成水从豆腐里跑掉以后，就留下数不清的孔洞，使豆腐变得像泡沫塑料一样，冻豆腐经过烹饪，这些孔洞里都灌进了汤汁，吃起来不但富有弹性，而且味道也格外鲜美可。近年来，工业生产上出现了一种巧妙的新工艺 “ 冰冻成型 ” ，也是冰冻膨胀原理的应用，办法是：根据零件的形状用强度很大的金属，做一个凹形的阴模和一个凸形的阳模，把要加工的金属板放在这两个模的中间，在阳模和密闭的外壳之间，灌满 4 左右的水，然后把这个装置冷却到 0 以下 .这时，由于水结冰，体积变大，所产生的巨大力量把阳模压向阴模，便会把金属板压成一定形状 的部件 .由于水在 4 时，密度最大，体积最小，水温低于 4 时14 / 15 体积反而增大，所以，在 4 时水就不再上下对流了，因此，到了冬季，寒冷地区的江河湖泊，表面上虽然结了厚厚的冰层，但下面的水的温度却保持在 4 左右，这就给水生物创造了生存的环境 .冰冻也会给人们带来危险，它能使水缸冻破，自来水管冻裂 .因此在冬季来临的时候，要及时做好保暖防冻工