資源簡介

問題45. 如何進行沸騰實驗？
◇學生提問
在做“觀察水沸騰”的實驗時，甲、乙、丙三組同學分別從如圖45-1A、B兩套器材中任選一套來完成實驗：（實驗室已準備多套A、B裝置）
圖45-1
（1）甲組同學發現所測水的沸點高于100℃，他們選擇的是_______（填“A”或“B”）套裝置。
（2）乙、丙兩組同學雖然選用的實驗裝置相同，但水開始沸騰的時刻不同，他們繪制的沸騰圖像如圖C所示：a、b兩種圖像不同的原因是水的_______不同。
（3）通過分析圖像C，歸納出水沸騰的特點是：
①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
老師，第（3）問我知道答案：水沸騰時的特點是溫度保持不變；沸騰時繼續吸熱。但另兩問應該從哪些方面對水的沸騰實驗進行評估呢？
◇問題探究
水沸騰時的特征以及沸騰條件（重要性：★★★）
老師：要想對這個實驗進行評估，就得明白怎樣進行沸騰實驗。你想想，液體沸騰時有什么特征？
學生：課本上介紹，液體沸騰時雖然繼續吸熱，但溫度保持不變；在水的內部產生了大量氣泡，這些氣泡在上升過程中逐漸變大，到水面處破裂，釋放出里面的水蒸氣。
老師：那水的沸騰滿足什么條件呢？
學生：水沸騰時應該滿足兩個條件：溫度達到沸點，繼續吸熱。
老師：很好，那探究水的沸騰需要用到哪些器材呢？
探究水的沸騰所用器材及注意事項（重要性：★★★）
學生：從圖中可知，探究水的沸騰要有水；有盛水的容器燒杯；有使燒杯均勻受熱的石棉網；有支撐燒杯和懸掛溫度計的的鐵架臺、鐵圈；有加熱水用的酒精燈；還有測量水溫的溫度計；當然還有點火用的火柴或打火機了！還應有測量時間的鐘表吧！
老師：嗯，那你有沒有注意過A圖與B圖中的不同之處呢？
學生：B圖中燒杯上蓋了個蓋子，起的作用是防止水蒸氣過多的散失到空氣中，這樣熱量損失少，能使水溫升高的快些吧？
老師：對，但如果用不好會物極必反，你想想，如果硬紙蓋密封性非常好，產生的水蒸氣很少散發出去，會出現什么結果？紙蓋應怎樣加工？
學生：水蒸氣如果散失的少，那燒杯內水面上的氣壓會越來越大，那樣水的沸點會隨之升高。
我明白了：第（1）問甲組同學發現所測水的沸點高于100℃，是因為他們選擇了B套裝置，由于紙蓋的密封性較好，使燒杯內氣壓高于1標準大氣壓，所以測出的水沸點高于100℃！
那樣的話紙蓋上應該打兩個小孔，正中間的小孔插入溫度計，溫度計的玻璃泡要全部浸入水中，不能碰到燒杯壁和燒杯底；旁邊的小孔能使多余的水蒸氣散發出去，使燒杯內外的氣壓基本相同。
老師，我說的對嗎？
老師：非常好？那你認為除了水蒸氣過多散失會使水溫上升得慢，還有其他原因嗎？
減少水沸騰前加熱時間的方法（重要性：★★★★）
學生：在家中用電磁爐燒水的時候，把半壺水燒開用的時間短；把一壺水燒開用的時間長；所以我覺得水質量的多少會影響水溫度升高的快慢。
那第（2）問乙、丙兩組同學雖然選用的實驗裝置相同，但水開始沸騰的時刻不同，他們繪制的沸騰圖像如圖C所示：a、b兩種圖像不同的原因可能是水的質量不同！
老師：很好，還有原因影響水溫升高的快慢嗎？
學生：我想想，如果用溫度較高的熱水做水的沸騰實驗，加熱到沸騰所用時間能大大減少！還可以采取的辦法是調整好酒精燈火焰的大小和高度，用外焰加熱，這樣也能使水溫升高得快。
老師，我覺得這些器材的安裝順序應該是由下到上。先點燃酒精燈，根據火焰的高度確定支持燒杯的鐵圈高度，然后用燈帽熄滅酒精燈，調整好鐵圈高度，并放上石棉網；之后將適量熱水倒入燒杯，將燒杯放在石棉網上；再通過紙蓋中間的小孔插入溫度計，溫度計的上端用段棉線系個繩套，懸掛在鐵架臺上的小鐵圈上，適當調整溫度計的位置，使玻璃泡浸沒在水的中間，同時紙蓋蓋住燒杯口。最后點燃酒精燈開始加熱。
表格的設計（重要性：★）
老師：非常好！你分析的真全面！那你再設計出記錄溫度的表格吧。
學生：可以在水溫升高到90℃后，每隔2分鐘記錄一次溫度值，直到水沸騰一段時間。
t/min
0
2
4
6
8
10
12
14
16
……
t/℃
◇學生筆記
水的沸騰實驗操作方法：
1.注意器材的組裝順序；
2.用適量熱水做實驗，并用另開小孔的紙蓋蓋住杯口，盡量減少加熱過程中的熱量損失；
3.每隔一定的時間記錄水溫，并觀察水沸騰后的現象。
◇要點訓練
1.在“觀察水的沸騰”實驗中：
（1）如圖45-2所示，是小明同學用溫度計測小燒杯中水的初溫時的操作圖。A是操作過程，B是讀數過程，C是讀取的溫度。
①A圖中操作的錯誤是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
②B圖中讀數的錯誤是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
③若操作正確無誤，根據C圖可知此時燒杯中水的實際溫度是＿＿＿＿℃。
（2）小明同學在利用圖45-3所示的裝置做實驗時，發現從開始給水加熱到水開始沸騰所用的時間過長，請你幫助他找出可能存在的原因。（寫出兩種即可）
①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
圖45-2　　圖45-3
答案：（1）①溫度計的玻璃泡接觸了容器的底部；②讀數時溫度計的玻璃泡離開了水；③48；
（2）水量太多；水的初溫太低。
解析：（1）液體溫度計的用法是：測量液體溫度時，①要把溫度計的玻璃泡全部浸入被測液體，同時玻璃泡不能接觸容器底和容器壁；②讓溫度計在被測液體中稍候一會兒，等示數穩定后再讀數；③讀數時要讓溫度計的玻璃泡繼續停留在被測液體中，視線要與溫度計玻璃管中液柱的上表面相平。讀數前要認清溫度計的分度值。
（2）從開始加熱到水開始沸騰用時過長，原因有很多，比如水量太多；水的初溫太低；酒精燈火焰太小等。
2.為了研究水的沸騰，張怡然同學觀察了水在加熱過程中溫度隨加熱時間的變化情況，并記錄有關數據如表所示：
t/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
t/℃
90
92
94
96
97
98
99
99
99
99
（1）請根據記錄的數據在圖45-4中先描點，再用平滑的曲線畫出溫度隨時間變化的圖象。
（2）由實驗結果可以看出水的沸點不到100℃，你認為原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）由實驗結果可以看出水沸騰時的規律是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）水沸騰時，可以看到水面上不停的冒“白氣”，此現象產生的原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
圖45-4圖45-5
答案：（1）如圖45-5所示。
（2）氣壓過低(其它合理說法也算正確)。
（3）繼續吸熱，溫度不變。
（4）水蒸氣遇冷液化成小水滴。
解析：（1）利用函數圖像可直觀描述物理規律，以時間為x值、以溫度為y值，找出對應坐標點，然后用光滑的曲線連接出溫度隨時間變化的圖像。（2）測出水的沸點不到100℃，原因有很多：如氣壓低于一標準大氣壓、溫度計不標準、讀數存在誤差等。（3）總結水沸騰時的規律，要現象與數據相結合。從繼續加熱現象中可知水要繼續吸熱；從數據中可知溫度不變。（4）“白氣”是液態的小水滴，是由沸騰產生的水蒸氣遇到溫度低的空氣液化而成的。
3. “燉”菜是雞西人喜歡的一道美食，最好的“燉”菜是應用煮食法，即把湯料和水置于燉盅內，而燉盅則浸在大煲的水中，并用蒸架把盅和煲底隔離，如圖45-6所示。當煲中的水沸騰后，盅內的湯水是否能沸騰? 為什么?(設湯水的沸點與水的沸點相同)
答案：不能沸騰。因為盅內的湯水雖然溫度能達到沸點，但盅內外的水溫相同，就不能再吸收熱量了，只滿足了溫度條件而沒有同時滿足熱量條件。
解析：盅內湯水能否沸騰，只要分析盅內的湯水是否同時滿足液體沸騰的兩個條件即可。如果只滿足了其中一個條件，則不能沸騰；如果兩個條件都滿足，則能沸騰。

展開更多......

收起↑