從水之旅談起的複習總結

2021-10-27 15:22:44 字數 4572 閱讀 4127

教學目標:

1. 能用語言、文字或影象描述常見物質的物理特徵。能從生活和社會應用的角度,對物質進行分類。

2. 能區別固液氣三種物態。能描述這三種物態的基本特徵。

3. 能說出生活環境中常見的溫度值。會測量溫度。嘗試對環境問題發表自己的見解。

4. 通過實驗**物態變化過程。嘗試將生活和自然界中的一些現象和物質的熔點或沸點聯絡起來。

5. 能用水的三態變化解釋自然界中的一些現象。有節約用水的意識。

教學過程:

一. 溫度與溫度計

物體的冷熱程度叫溫度。溫度的高低可以憑感覺來判斷,但往往不可靠。要準確地判斷或測量溫度就要使用溫度計。

家庭和物理實驗室常用的溫度計,是利用水銀、酒精、煤油等液體的熱脹冷縮來測量溫度的。

溫度計上的字母c表示它測出的數值是攝氏溫度,攝氏溫度是這樣規定的:把冰水混合物的溫度規定為0度,把沸水的溫度規定為100度,它們之間分成100等份,每一等份是攝氏溫度的乙個單位,叫做1攝氏度。攝氏度用符號℃來表示。

宇宙中溫度的下限大約是-273℃,這個溫度叫絕對零度。要使溫度降低到接近絕對零度需要極複雜的技術。由於存在溫度的下限——絕對零度,科學家們提出了以絕對零度為起點的溫度,叫熱力學溫度。

國際單位制中採用熱力學溫度,這種溫度的單位名稱叫開爾文,簡稱開,符號是k。熱力學溫度t和攝氏溫度t的關係是t=t+273k。根據國家標準,在表示溫度差的時候可以用攝氏度(℃)代替開爾文(k)。

因此,這個式子中t的單位用k,t的單位用℃是允許的。

在使用溫度計以前,應該做到以下兩點。

1. 觀察它的量程;2. 認清它的分度值。

在用溫度計測液體的溫度時,正確的方法如下。

(1)溫度計的玻璃泡全部浸入被測的液體中,不要碰到容器底或容器壁。

(2)溫度計玻璃泡浸入被測液體後要稍候一會兒,待溫度計的示數穩定後再讀數。

(3)讀數時玻璃泡要繼續留在被測液體中,視線與溫度計中液柱的上表面相平。

二. 熔化和凝固

我們在小學自然常識課中學習過物質存在的三種狀態:固態、液態和氣態。但是物質的狀態不是一成不變的。

當物體的溫度發生變化時,物質的狀態也往往發生改變,所以物質狀態的變化也屬於熱現象。

1. 熔化和凝固

我們把物質由固態變成液態的過程叫熔化。物質由液態變成固態的過程叫做凝固。

2. 實驗:觀察海波的熔化。

我們在熔化實驗儀器中放入了少量的晶體物質海波。

將攪拌器和溫度計的玻璃泡插入試管裡的海波粉中,溫度計的玻璃泡不要接觸試管壁和底,要埋在海波粉中。

把試管放在大燒杯的水中,將燒杯放在鐵架臺的石棉網上,用酒精燈加熱。待水溫公升至30℃以上時,用攪拌器不停地攪動,每隔半分鐘記錄一次海波的溫度,並觀察海波的狀態。最後根據記錄的資料在座標紙上畫出海波的溫度隨時間變化的圖線。

海波的熔化曲線的分析:

我們將這一曲線分為ab、bc和cd三段。

(1)ab段。在這段曲線對應的一段時間內海波是固態,溫度公升高。

(2)在曲線上的b點海波開始熔化。

(3)bc段所對應的時間內海波的狀態是固態和液態共存。海波的溫度保持在48℃左右不變。此時仍在繼續對海波加熱,即海波仍在吸熱。

(4)在cd段對應的時間內海波液態,海波已經熔化完畢,繼續加熱,海波的溫度公升高。

3. 熔點

除了海波以外,其他晶體物質,如各種金屬、冰、固態酒精等,它們的熔化曲線都與海波的熔化曲線形狀相似,只是熔化時的溫度高低不同而已。這條熔化曲線反映了晶體物質熔化的乙個重要特徵——晶體的熔化是在一定的溫度下完成的,即晶體在熔化過程中,溫度保持不變。

晶體熔化時的溫度叫熔點。純海波的熔點是48℃。

4. 凝固曲線

如果讓熔化了的海波冷卻,記下液態海波在冷卻凝固成晶體過程中的溫度隨時間變化情況,可得到凝固曲線近似下圖的形狀。

(1)de段。海波是液態,放熱,溫度下降。

(2)ef段。海波的狀態是固液共存,放熱,溫度不變。

(3)fg段。海波是固態,放熱,溫度下降。

晶體的凝固也是在一定的溫度下完成。晶體凝固時的溫度叫凝固點,同種晶體的凝固點和它的熔點相同。

5. 熔化吸熱和凝固放熱

48℃既是海波熔點也是它的凝固點。此時海波是熔化還是凝固,關鍵要看海波是吸熱還是放熱。固態海波在溫度到達熔點時,吸熱則熔化。

液態海波在溫度到這一溫度時,放熱則凝固。所以熔化時吸熱,凝固時放熱。

人們常說「下雪不冷化雪冷」,雪在熔化時溫度保持在0℃不變,但是要吸熱。雪從空氣中吸熱,氣溫下降,所以化雪時更冷。

北方的冬季較冷,為了妥善地儲存蔬菜,多在菜窖裡放幾桶水,可以利用水結冰時放出熱,窖內溫度不致太低。現在,人們研製出一種聚乙烯材料,在15℃~40℃的範圍內熔化或凝固,而熔化或凝固時,溫度保持不變。所以,人們將這種材料製成顆粒狀,摻在水泥中製成儲熱地板或牆壁,天氣熱時顆粒熔化,天氣冷時又凝固成顆粒,能調節室內的溫度。

6. 實驗:非晶體的熔化和凝固

物質除了晶體還有非晶體,松香、石蠟、玻璃等屬於非晶體。研究石蠟的熔化和凝固。

所用的實驗裝置同上,實驗步驟也完全相同。

從石蠟的熔化和凝固曲線可知,非晶體的熔化和凝固跟晶體不同。非晶體沒有一定的熔點,也沒有一定的凝固點。石蠟熔化時吸熱,溫度不斷上公升,固態石蠟由硬變軟,然後再變為液態。

凝固時放熱,石蠟由液態變為粘稠,然後由軟變硬,形成固態。

三. 汽化與液化

(一)汽化

物質由液態變成氣態叫汽化。但是汽化有兩種不同的方式。灑在地上的水,過一段時間水沒有了,地面幹了,這是水的蒸發。壺裡的水開了,水變成了水蒸氣,這是沸騰。

1. 蒸發

蒸發現象在任何溫度下都能發生。夏天溫度高,水能蒸發;冬天溫度低,水也能蒸發。所以蒸發是液體在任何溫度下都能發生,並且是只在液體表面發生的汽化現象。

影響蒸發快慢的條件

雖然蒸發能在任何溫度下發生,但是大量的事實表明,蒸發有快有慢。

通過觀察和實驗,我們得出了影響液體蒸發快慢的條件:液體溫度高,蒸發快;液體表面上空氣流動快,蒸發快;液體的表面積大,蒸發快。反之,液體也能蒸發,只是蒸發慢,這一點不可忽略。

原因是液體在任何溫度下都能蒸發。所以,以上三條是液體蒸發快慢的條件,而不是蒸發的條件。

蒸發吸熱

液體蒸發時溫度下降。正在蒸發的液體溫度下降,它必須從周圍的物體吸熱。所以,液體蒸發時溫度降低,從周圍吸熱,液體蒸發時有致冷作用。

液體蒸發時溫度降低. 吸熱,這個規律往往用來製造低溫,家中電冰箱就是利用這個道理來製冷的。電冰箱內的製冷劑極易蒸發,蒸發時溫度下降,從冰箱吸收大量的熱,將「熱」傳到了冰箱外。

這樣反覆工作,冰箱內的溫度能大幅度下降。

夏天在室內地面上灑些水感到涼爽,盛暑天氣人身體出汗保持正常體溫,這都是利用蒸發吸熱、降溫。

2. 沸騰

水沸騰的現象。水沸騰時,內部出現大量的汽泡,汽泡越來越大,同時上公升。當汽泡上公升到水面時破裂,汽泡裡的水蒸氣放出來。

水沸騰時,溫度保持100℃不變。

水在沸騰過程中,繼續加熱,即水沸騰時吸熱。

蒸發是在任何溫度下都能發生,但是沸騰是在一定的溫度下才能發生。例如,水的沸騰是在100℃的溫度下發生的。蒸發時,液體的溫度下降,而沸騰時液體的溫度保持不變。

所以,沸騰是在一定的溫度下從液體內部和表面同時發生的劇烈的汽化現象。

其他液體沸騰跟水的沸騰一樣,只是沸騰時的溫度不同而已。

液體沸騰時的溫度叫沸點。水的沸點是100℃。

沸騰吸熱

我們在實驗中還注意到水沸騰時還應繼續加熱,否則沸騰就會停止。生活中也經常見到此類現象:一壺水開了,從火上提下來,水的沸騰立刻停止;鍋裡的水開了,關上火,沸騰也立刻停止。

可見液體在沸騰時需要吸熱。

液體的沸騰是在一定的溫度下從液體內部和表面同時發生的劇烈的汽化現象。液體沸騰時的溫度叫沸點。液體沸騰的條件是溫度到達沸點,同時還要吸熱。

(二)液化

水蒸氣遇熱公升到高空,遇冷後變成液態的水落回地面,這就是雨。冬季廚房裡的水蒸氣遇到冷的玻璃窗,變成了水。

燒瓶中裝入熱水,用酒精燈加熱,待水沸騰時,水蒸氣從瓶口的細玻璃管內噴出,吹到玻璃片上,我們發現水蒸氣吹到玻璃片上,有水珠在玻璃片上生成。這就是物質由氣態變成了液態,叫液化。

大量的實驗表明,所有氣體在溫度降低到足夠低的時候都可以液化。

但是要使氣體的溫度足夠低,需要非常複雜的低溫技術。人們探索能不能使氣體在常溫下,或者在溫度不太低的情況下實現液化?

用壓縮體積的方法也可以使氣體液化。

所以,氣體液化的方法是使氣體的溫度降到足夠低;或者是氣體的溫度雖然沒有降到足夠低,但是只要溫度降到一定程度,採用壓縮體積的方法也可以使氣體液化。

家庭用的液化石油氣,打火機內的可燃氣體都是液態的,是採用在溫度不太低的條件下壓縮體積的方法實現液化的。液化後,氣體的體積大大縮小,便於運輸和貯存。

液化放熱

我們從實驗中看到,水蒸氣只有遇冷時才能液化。所以液化時放熱。被100℃的水蒸氣燙傷要比被100℃的沸水燙傷更嚴重,原因就是水蒸氣液化時放熱,它比同溫度的沸水放出的熱要多。

四. 昇華和凝華

衛生球放在箱子裡直接變成氣態,我們開啟箱子可聞到衛生球的氣味,天長日久衛生球變小直至消失。初冬時分,天氣變冷時可以見到霜,霜是水蒸氣直接變成了細小的冰的結晶。

物質由固態直接變成氣態叫昇華。物質由氣態直接變成固態叫凝華。

我們在燒杯中放入少量的碘,用玻璃片蓋住杯口,用酒精燈對燒杯加熱,觀察實驗現象。我們看到燒杯**現了紫色的氣態碘,這就是碘的昇華。在這一現象中,碘並沒有先熔化成液體然後再汽化,而是直接由固態變成氣態,所以是昇華。

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