資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
3.3 汽化和液化（教學設計）
年級 八年級 授課時間
課題 3.3 汽化和液化
教學 目標 1. 知道物質的液態和氣態之間是可以轉化的。了解氣化和液化，解釋生活中的有關現象。 2. 能通過實驗觀察水的沸騰現象，了解沸點的概念。 3. 能區別沸騰和蒸發。 4. 能通過實驗，用圖像描述水沸騰時溫度的變化情況。知道沸騰圖像的物理含義，進一步體會圖像在探究物理規律中的作用。
教材 分析 教材通過實驗“塑料袋中酒精的狀態變化 ”來引入汽化和液化的概念。教學中，也可以在復習熔化和凝固的基礎上引入概念。 教材重點突出“探究水沸騰前后溫度變化的特點”的實驗探究過程。雖然沸騰現象對于學生來說并不陌生，但其發生的全過程學生未必很清楚，沸騰時有什么特征學生不一定了解。與蒸發現象相比，沸騰是非常壯觀的一種物理現象，它是液體內、外同時發生的劇烈的汽化現象，教師要注意引導學生觀察。在探究過程中，為了節省時間，可就“如何讓水盡快沸騰”的問題讓學生展開討論，突出實驗的設計思想，提高學生的信息收集能力。由于受大氣壓的影響，會使在高原地區測量出水的沸點值低于100℃，這時可結合教材小資料中的文字“在標準大氣壓下”，作簡單說明。 因為小學科學已經對蒸發現象進行過定性的研究，教材對于蒸發的介紹，就沒有涉及影響蒸發快慢的因素。教材通過在手背擦上酒精后會感到涼、夏天在地面上灑水會感到涼快等例子，體現汽化吸熱的作用。 教學中，在得出沸騰的特征和溫度變化規律后，可以再將沸騰和蒸發現象加以比較，找出它們的相同點和不同點，滲透研究問題的科學方法。
學情 分析 學生通過生活中積累的日常知識，使得他們對蒸發、沸騰這樣的汽化現象比較熟悉，對于液化相對陌生一些。然而生活中的經驗和習慣用語會給學生一些誤導。例如，學生會錯誤地認為“白氣”就是水蒸氣。通過本節教學，打破學生原有的認知，讓學生接受“白氣”不是氣體，而是水蒸氣液化后形成的小水珠。 學生對物理的學習處于起始階段，對物理現象的理解不到位，往往處于識記的層次，不能很好地將知識應用與實際生活現象聯系。其實，學習過程也是引導學生將一些司空見慣的生活現象、事實與物理知識建立聯系的過程；培養學生的思維習慣，即要用客觀的物理原理來解釋生活中的物理想象，進而鍛煉學生的邏輯思考能力。例如，他們會說“炎熱的夏天，小風一吹，感覺涼快了，是帶走了身體的熱量”，學習本節后應理解為“身體表面的水分蒸發，蒸發從身體吸熱，所以會感到涼快”。 基于以上分析，本節教學設計應基于大量的生活現象為學生建立起一個既熟悉而又陌生的情景。以此激發學生的學習欲望，在認知的矛盾沖擊中加深對知識的理解。通過“紙火鍋”的實驗，激發學習興趣，進而引入課題；通過一些常見的汽化現象，引起學生共鳴，認識汽化現象的物理過程；對于學生陌生的沸騰過程的特點，要通過具體的實驗來研究；學生接受液化要比汽化困難一些，這里要通過具體的實驗現象與解釋幫助學生理解。
教學重點 1．探究水沸騰前后溫度變化的特點。 2. 水沸騰前后溫度變化的圖像，進一步體會圖像在探究物理規律中的作用。
教學難點 1. 水的沸騰實驗。2. 液化過程放熱。
教學 器材 塑料袋、酒精、水槽、熱水、鐵架臺、溫度計、燒杯、石棉網、酒精燈、硬紙板、一張光滑的厚紙、扇子、秒表、演示用溫度計、膠頭滴管、毛玻璃片。 多媒體ppt，包含視頻：《影響蒸發快慢的因素》、《酒精能使溫度計的示數發生變化嗎》、《氣體液化的兩種方式》、《紙鍋燒水》等。
教學過程
教師活動 學生活動
導入新課 【提問】（1）在塑料袋中滴入幾滴酒精，將塑料袋擠癟，排出空氣后用繩把袋口扎緊，然后放入開水中。你會看到什么變化 從開水中拿出塑料袋，過一會兒又有什么變化 在整個過程中，酒精的狀態發生了哪些變化 滴入酒精的塑料袋 （2）生活中我們會發現放在太陽下的濕衣服，不久以后也干了，衣服上的水到哪里去了呢？ 人們常用酒精為高燒病人降溫，包含什么物理原理？ 思考問題，進入情境。
學習新課 一、汽化和液化 1. 探究汽化和液化現象 【演示】如下圖，在透明塑料袋中滴入幾滴酒精，將袋擠癟，排盡空氣后用繩把口扎緊，然后放入熱水中。你會看到什么變化？從熱水中拿出塑料袋，放入冷水中過一會又有什么變化？怎樣解釋這些變化？ 在空氣中 放入熱水中 放入冷水中 現象：把塑料袋放入熱水中，塑料袋里的酒精不見了，而塑料袋卻馬上鼓起；從熱水中拿出塑料袋，過一會，塑料袋癟了，袋里又有酒精了。 【視頻演示】——《觀察塑料袋的變化》 學生討論交流：“酒精到哪里去了？”“為什么塑料袋會鼓起來？”“酒精為什么會失而復得？” 【歸納總結】塑料袋中的液態酒精受熱后變成了氣態酒精，降溫后氣態酒精又變成了液態酒精。物質的液態和氣態可以相互轉化。 【給出概念】 2. 汽化與液化 （1）汽化：物質從液態變為氣態的過程叫作汽化。 物質的汽化有兩種方式：蒸發和沸騰。灑在地上的水變干了，屬于蒸發；壺里的水燒開了，屬于沸騰。 （2）液化：物質從氣態變為液態的過程叫作液化。 觀察實驗現象、觀看視頻。思考酒精為什么會反復出現的原因。 建立汽化、液化概念。
學習新課 二、沸騰 1. 沸騰的概念 【提問】你在家燒過開水嗎？水沸騰時你發現了什么現象？對于沸騰現象，你還了解哪些？你能描述一下沸騰現象嗎？ 水“開”了這一生活用語在物理學中叫做沸騰。 沸騰的概念：沸騰是液體內部和表面同時發生的劇烈汽化現象。 2. 學生實驗：探究水在沸騰前后溫度變化的特點 【提出問題】水在沸騰時有什么特征？水沸騰后如果繼續加熱，是不是溫度會越來越高？水的內部又是怎樣的呢？氣泡的生成和變化情況怎么樣？ 【猜想和假設】（1）水沸騰時會產生很多氣泡； （2）水沸騰以后，如果繼續加熱，水的溫度不變； （3）水沸騰以后，如果繼續加熱，水的溫度會越來越高。 【設計實驗】 （1）實驗器材：鐵架臺、酒精燈、火柴、石棉網、燒杯、中心有孔的紙板、溫度計、水、鐘表。 （2）實驗裝置： （3）注意事項 ①為了既節約能源，又讓水盡快沸騰。燒杯里面的水用熱水，且加蓋。水不宜過多，但需要沒過溫度計的玻璃泡。 ②安裝實驗器材按照自下而上的順序進行。 ③實驗結束時，用燈帽蓋滅酒精燈。 【進行實驗與收集證據】 （1）在燒杯中加入水，用酒精燈加熱，觀察水發生的變化：水的溫度、水發出的聲音、水中的氣泡等。 （2）當水溫達到90℃時，每隔0.5min，記錄一次溫度。直到水沸騰后再持續幾分鐘為止。將數據記錄在表格中。 （3）撤掉酒精燈，停止對燒杯加熱，觀察水的變化情況。 （4）實驗數據與現象 時間/min00.511.522.53…溫度/℃水中氣泡 變化情況沸騰前：氣泡上升時逐漸變小，未到水面就消失。 沸騰時：形成大量氣泡不斷上升、變大，到達水面破裂。
【分析論證】 （1）繪制并分析水沸騰前后溫度變化的圖像 將所記錄的各組數據分別用點標在坐標紙上，然后再將這些占用平滑曲線連接起來，就得到了水沸騰時溫度與時間關系的圖象。 AB段：水吸熱，溫度會不斷升高；BC段：當溫度達到100℃時，水開始沸騰，雖然水還在不斷的吸收熱量，但溫度保持不變。 水沸騰前后溫度變化的圖像 甲 乙 （2）描述水的沸騰現象 從實驗中可以看到，水的沸騰是一種劇烈的汽化現象。這時形成的大量氣泡不斷上升、變大，到水面破裂開來，里面的水蒸氣散發到空氣中。 （3）沸騰吸熱 停止加熱，水不能繼續沸騰。可見，沸騰過程中需要吸熱。 【歸納總結】從實驗現象和圖像得出實驗結論： 對水加熱，水的溫度不斷升高，達到某一溫度時，水開始沸騰，此后，雖然繼續對水加熱，但水溫度不再升高，停止加熱后，水的沸騰停止。 3. 沸騰的特點 （1）在一定溫度下進行； （2）在液體內部和表面同時發生的劇烈汽化現象； （3）液體沸騰需要吸熱，但溫度保持不變。 （4）液體沸騰的條件：一是達到一定溫度（沸點）；二是繼續吸熱。 【交流與評估】 與同學進行交流。你們觀察到的現象和水的沸點與其他小組是不是相同？如果不同，怎樣解釋？回顧實驗中的各個環節，你認為這些探究還有哪些不足和疏漏的地方？請提出來，說出改進的措施。 ①在實驗中，水的沸點一定是100℃嗎？若不同的話，原因是什么？ 【分析】可能是溫度計有誤差，也可能是受外界大氣壓的影響。 ②為了既節約能源，又讓水盡快沸騰，有什么比較好的措施？ 【分析】提高加熱前水的溫度、減小水量（需沒過溫度計玻璃泡）等。 4. 沸點 （1）沸點：各種液體沸騰時都有確定的溫度，這個溫度叫做沸點。不同液體的沸點不同。因此可以利用這一特性來區分不同的物質。 【學生閱讀】小資料—一些液體的沸點/ C（標準大氣壓） 液體沸點/oC液體沸點/oC液態鐵2750酒精78液態鉛1740液態氨-33.4水銀357液態氧-183液態碘184液態氮-196甲苯111液態氫-253水100液態氦-269
【歸納】由沸點表可看出： ①不同的液體的沸點是不同的。 ②1個標準大氣壓下的水的沸點是100 C。 （2）液體的沸點與氣壓的關系 【提問】液體的沸點變不變？與什么因素有關？ 【演示實驗】如圖使燒瓶中的水沸騰，移去酒精燈，水會停止沸騰。迅速塞上瓶塞，把燒瓶倒置并向瓶底澆冷水。可以看到什么現象？說明什么問題？ 【實驗現象】燒瓶中的水重新沸騰。 【實驗分析】在向瓶底澆冷水后，瓶內氣體遇冷，氣壓減小，同時水的溫度也降低。此時水又沸騰，說明水的沸點降低了。 【歸納結論】 液體的沸點與氣壓有關。氣壓減小，沸點降低；氣壓增大，沸點升高。 （3）紙鍋燒水 【演示】我們現在用一張光滑的厚紙，做成小紙鍋，紙鍋里裝些水，放到火上加熱。注意不要讓火苗燒到水面以上。給紙鍋加熱一會兒，發現水沸騰，而紙鍋并沒有燃燒。 【分析】因為紙的著火點大約是183℃，而水燒開時的溫度約為100℃不變，沒有達到紙的著火點，所以紙不會燃燒起來。 【播放視頻】——《紙鍋燒水》 （4）現象與應用 ①用火煮雞蛋，當鍋內水沸騰后，是繼續用大火加熱還是改用小火？試用本堂課所學的知識說說你的理由。 【分析】大火和小火的效果相同。因為水沸騰后，繼續吸熱但溫度不變，保持在沸點。所以還是用小火更省燃料，還保護環境。 ②高壓鍋的原理是什么？ 【分析】鍋內氣壓越大，液體的沸點越高，可以提高鍋內的溫度。 【例題1】物理實驗小組用如圖1所示的裝置探究“水的沸騰”的實驗。 （1）請指出圖1中的兩個錯誤之處：①_______，②_______。 （2）組裝下列實驗器材時，其合理的先、后順序是_____（填序號）。 ①溫度計 ②石棉網 ③裝水的燒杯 ④酒精燈 （3）實驗前，向燒杯中倒入熱水而不是冷水，這樣做是為了______。 （4）圖中a、b是兩個小組用初溫相同的水進行實驗時繪制的沸騰圖像，從圖可知水的沸點是____℃，實驗即將結束，李利同學發現：移開酒精燈，水很快停止沸騰。這說明沸騰過程中需要繼續______，但溫度_______。 【答案】（1）見解析；（2）④②③①；（3）縮短加熱時間；（4）98，吸熱，保持不變。 【解析】（1）由圖1可以看出，實驗中的錯誤之處有：①溫度計的玻璃泡接觸容器底；②視線沒有與溫度計中液柱的上表面相平。 （2）酒精燈要使用外焰加熱，所以合理順序應先放好酒精燈，由其外焰高度確定鐵圈及石棉網的高度；溫度計測量液體溫度時，玻璃泡要浸沒在液體中，不能接觸容器底和側壁，所以接著應放置燒杯，最后安裝溫度計，即順序為：④②③①。 （3）實驗前，向燒杯中倒入熱水而不是冷水，這樣做是為了縮短加熱至沸騰的時間，提高實驗效率。 （4）由圖像知，當水的溫度達到98℃時，溫度不再變化，說明此時是水的沸騰過程，沸點是98℃，水在沸騰過程中，不斷吸熱，但溫度保持不變。 思考回答。 小組相互討論問題、進行思考和猜想，代表進行發言。 進行并展示實驗方案。 學生分工進行實驗，一人看表計時，一人讀溫度。 把數據及觀察到的現象記入表格中。 作出水沸騰時溫度變化的圖像。 描述沸騰前后，水中氣泡變化情況。 分析實驗現象和圖像得出水沸騰前后溫度變化的特點。 知道沸騰的特點。 進行評估：回顧各個環節，找出這些探究還有哪些不足和疏漏的地方。 閱讀P73“一些液體的沸點”，看看得出哪些規律并回答。 觀看演示實驗，思考回答，歸納出液體的沸點與氣壓的關系。 解釋紙鍋燒水的原因。 觀看視頻，小組討論并回答。 理解水的沸點。 會用液體的沸點與氣壓的關系解釋現象，知道應用。 做題且進行解析，考察對所學知識掌握情況。
學習新課 三、蒸發 1. 蒸發 【提問】晾曬濕衣服時，無論是在溫度高的夏天還是在溫度低的的冬天，都能變干，這說明什么？同樣的衣服，在夏天干的快還是冬天干的快？衣服上的水分是在常溫下發生了汽化，叫做蒸發。 【給出蒸發概念】 （1）蒸發：蒸發是在任何溫度下都能發生的汽化現象。 （2）蒸發的特點 ①蒸發不受溫度限制，在任何溫度下都能發生。 ②蒸發只發生在液體的表面，是緩慢的汽化現象。 2. 蒸發制冷 （1）實驗探究——蒸發吸熱 【實驗】把酒精反復涂在溫度計的玻璃泡上，用扇子扇，溫度計讀數有什么變化？如果溫度計上不涂酒精，用扇子扇，溫度計讀數會變化嗎？ 【現象】用扇子扇，涂酒精的溫度計的讀數降低；不涂酒精的溫度計讀數不變。 【歸納結論】液體蒸發吸熱。 （2）蒸發制冷 液體蒸發時，要從周圍的物體吸收熱量，致使液體及周圍的物體溫度降低，因此蒸發有制冷作用。液體蒸發得越快，制冷效果越好。 【視頻演示】——《酒精能使溫度改變嗎？》 （3）蒸發吸熱的實例 ①人們常用酒精為高燒病人降溫、夏天在地面上灑水會感到涼爽，是利用水在蒸發時吸熱來降低溫度。人們在高溫的天氣里大汗淋漓，是人體自我保護的生理現象，汗液蒸發吸熱，使體溫不致升的太高。 ②人游泳之后剛從水中出來，即使在太陽下，為什么感覺比在水里還冷？在炎熱的夏天，狗常常會伸出舌頭，你知道這是為什么嗎？ 游泳后上岸，風加快了皮膚表面空氣的流動，從面加快了人身上水的蒸發速度，使得皮膚溫度下降。狗無汗腺，不能靠出汗來散熱，只能伸長舌頭，大口喘氣，靠加快呼吸，增加蒸發來散熱。 3. 影響蒸發快慢的因素 【提問】影響蒸發快慢的因素有哪些？ ①將濕衣服晾曬在陽光下和樹蔭下，哪種情況下會先干呢？ ②將濕衣服分別卷起來和攤開晾曬，哪種情況下會先干呢？ ③將濕衣服分別放在通風與無風處，哪種情況下會先干呢？ 【猜想】根據生活經驗知道：蒸發的快慢可能與液體的溫度、表面積和表面上氣體的流動等因素有關。 【進行實驗】 ①實驗器材：四塊相同的玻璃片、酒精燈、水、酒精、膠頭滴管、扇子。 ②探究方法：控制變量法。 ③探究過程： a. 在4塊相同的玻璃板上各滴一滴質量相同的酒精，如圖A、B、C、D所示。其中，B被攤開表面積變大；C與A的表面積相同，但用燈加熱；D與A的表面積相同，用扇子使表面上方空氣的流動加快。 b. 并測出它們變干所用的時間分別為200s、100s、50s、80s。 【實驗結論】影響蒸發快慢的因素： 液體的溫度越高、表面積越大、液體表面上的空氣流動越快，蒸發越快。 【視頻播放】——《影響蒸發快慢的因素》 4. 蒸發與沸騰的異同點 【例題2】小明在4塊相同的玻璃板上各滴一滴質量相同的水，進行如圖所示的實驗“探究水蒸發快慢與哪些因素有關”。 （1）通過B、D兩圖的對比，可以得出水蒸發快慢與水的_____有關； （2）通過_____兩圖的對比，可以得出水蒸發快慢與水的表面積有關； （3）通過_____兩圖的對比，可以得出水蒸發快慢與水面的空氣流動快慢有關； 【答案】（1）溫度，（2）B、C，（3）A、B。 【解析】（1）B、D兩圖中，水的表面積和上方空氣的流動速度相同，只有溫度不同，故通過B、D兩圖對比，可得出水蒸發快慢與水的溫度有關。 （2）要想得出水蒸發快慢與水的表面積有關，應控制水的溫度和上方空氣的流動速度相同，只改變水的表面積，故B、C兩圖符合要求。 （3）要想得出水蒸發快慢與水面的空氣流動快慢有關，應控制水的溫度和表面積相同，只改變水面的空氣流動快慢，故A、B兩圖符合要求。 思考問題，知道蒸發的概念。 進行實驗，看視頻，得出蒸發吸熱制冷的特點。 會分析蒸發吸熱的現象。 思考問題，進行猜想，設計探究方案。 進行實驗，歸納出影響蒸發快慢的因素。 觀看視頻。 比較蒸發與沸騰的異同點。 做例題2，進一步理解影響蒸發快慢的因素。
學習新課 四、液化 【提問】北方的冬天，可以看到戶外的人們不斷呼出“白氣”；秋天的早上，會發現花草上有晶瑩的露珠，它是怎樣形成的呢？你能用所學的物理知識來解釋嗎？ 1. 液化方法 （1）探究液化的方法 學生分析下列現象，分析原因，找出共性。 ①北方的冬天，可以看到室外的人不斷地呼出“白氣”。 ②戴眼鏡的人從寒冷的室外進人溫暖的室內，室內空氣中的水蒸氣遇到冷鏡片凝結成一層小水珠。 ③液化石油氣以液體狀態儲存在鋼瓶內。 ④氫和氧以液體狀態裝在火箭里。 ⑤秋天的早上，會發現花草上有晶瑩的露珠。 【總結】上述現象中，①、②與⑤都是水蒸氣遇到冷空氣液化成的霧狀小水滴。說明降低溫度，可以使氣體液化。③與④是通過壓縮氣體的體積，使氣體液化的。 （2）探究歸納：液化的兩種方法 ①降低溫度。所有氣體在溫度降到足夠低時都可以液化。 ②壓縮體積。有的氣體單靠壓縮體積不能使它液化，必須同時使它降低到一定溫度，例如氮氣。 2. 液化放熱 （1）理論與事例表明：液化放熱 液體汽化時要吸熱，與此相反，氣體液化時要放熱。 燒水、做飯的時候，水蒸氣引起的燙傷往往比開水燙傷更嚴重，這是因為水蒸氣和開水的溫度雖然差不多，但是水蒸氣液化的時候還要放出大量的熱。 （2）實驗探究——液化放熱 【實驗】如圖所示，在燒屏中注入適量的水，用酒精燈加熱。在瓶口上方傾斜放置一個金屬盤，觀察金屬盤的底面，你看到了什么現象？（室溫較高時，可在金屬盤上放一些冰塊）用手試摸金屬盤時，感覺金屬盤的溫度有什么變化？ 【現象與分析】有許多水滴附著在金屬盤的底面，并不斷往下滴。用手試摸金屬盤時，感覺金屬盤溫度升高。 【實驗結論】（1）液化需要降低氣體溫度；（2）水蒸氣液化時放熱。 【播放視頻】—《氣體液化的兩種方式》 【例題3】 下列現象中不屬于液化現象的是（ D ） A. 夏天自來水管出“汗” B. 冬天，人口中呼出“白氣” C. 夏天，從冰柜中拿出的冰棒周圍冒出“白氣” D. 放在敞口瓶中的酒精逐漸減少 【解析】夏天自來水管出“汗”；冬天，人口中呼出“白氣”；夏天，從冰柜中拿出的冰棒周圍冒出“白氣”；這些都是空氣中的水蒸氣液化成的小水滴，故ABC均為液化現象。 D. 放在敞口瓶中的酒精逐漸減少，屬于蒸發現象。故選D。 【例題4】無論是嚴冬還是酷暑，在使用空調的房間窗戶玻璃表面，常會出現小水珠，那么，關于這種現象的說法中正確的是（ B ） A．夏天，小水珠附著在玻璃的內表面，冬天，小水珠附著在玻璃的外表面 B．夏天，小水珠附著在玻璃的外表面，冬天，小水珠附著在玻璃的內表面 C．無論冬夏，小水珠都是出現在玻璃的內表面 D．無論冬夏，小水珠都是出現在玻璃的外表面 【解析】夏天，室內溫度低，室外空氣中的水蒸氣遇冷液化為小水珠，附著在玻璃的外表面；冬天，室外溫度低，室內空氣中的水蒸氣遇冷液化為小水珠，附著在玻璃的內表面。故選B。 【例題5】如圖所示是模擬大自然中雨的形成的實驗裝置圖。
①往燒瓶中注入適量的熱水，點燃酒精燈給燒杯加熱，觀察從燒瓶口冒出時生成的“白霧”。往瓶口的上方，傾斜著放置一金屬盤，一段時間后，觀察到金屬盤的底部出現水滴，握金屬盤手的感覺是______，說明了_______。 ②加熱時燒瓶里的水發生的是______現象，金屬盤底部出現的水發生的是______現象（上述兩空均填物態變化）。某同學在觀察燒瓶中的水沸騰時，從瓶口噴出一股“白氣”，在最靠近瓶口的地方反而看不見“白氣”，這是為什么？ ③自然界中雨的形成過程所與實驗展示的水的變化類似：水蒸氣與熱空氣一起上升，在高空________液化凝結成雨落下． 【答案】①變熱，液化放熱；②汽化，液化，瓶口溫度較高，水蒸氣不容易液化。③遇冷。 【解析】①燒杯中汽化的水蒸氣上升遇到冷金屬盤就會液化形成小水滴，由于液化放熱，金屬盤吸收熱量，溫度升高； ②燒杯里的水吸熱汽化為水蒸氣，水蒸氣上升遇冷液化成小水珠（白氣）；因為靠近瓶口的地方溫度較高，水蒸汽不容易液化。 ③大自然中，雨的形成過程是：水蒸氣與熱空氣一起上升，在高空遇冷液化凝結成雨落下． 分析5種現象，歸納出液化的兩種方法。 通過實驗及生活中的現象，歸納得出液化放熱的特點。 觀看視頻，了解液化的兩種方式。 做例題，進行解析，會辨別生活中的汽化與液化現象，知道汽化與液化的吸放熱情況。加深對汽化與液化的理解。
學習新課 五、青藏高原上的“冰箱” 1. 問題 【提問】我國的青藏鐵路是世界上海拔最高的鐵路。鐵路穿過多年凍土區時，為了減小凍土因融化對路基產生的影響，需要使凍土保持低溫。你知道工程師是采用了什么技術攻克這個難題的嗎 在回答這個問題前，我們先來了解一下電冰箱制冷的原理。 2. 電冰箱的構造和原理 電冰箱利用制冷劑作為熱的“搬運工”，把冰箱里的“熱” “搬運”到冰箱的外面。制冷劑采用既容易汽化又容易液化的物質，汽化時它吸熱，液化時它放熱。 液態制冷劑經過很細的毛細管進入冰箱內冷凍室的管子，在這里汽化、吸熱，使冰箱內溫度降低。之后生成的蒸氣又被壓縮機壓入冷凝器，在這里液化并把從冰箱內帶來的熱通過冰箱壁上的管子放出。氟利昂這樣循環流動，冰箱冷凍室里就可以保持相當低的溫度。 3. 利用熱管技術獲得低溫 在青藏鐵路工程中，為了保證多年凍土區路基的穩定性，鐵路兩側豎立了許多熱管。這種熱管又被稱為熱棒。熱棒是封閉的中空長棒，里面一般填充低沸點的液態氨作為“制冷劑”。如圖所示，熱棒的下端插在凍土中，液態氨從凍土中吸熱汽化成氣態氨。 在寒冷的季節，氣態氨上升到熱棒的上端，通過散熱片向空氣中放熱，變回液態氨，又沉入棒底。如此循環，凍土中的熱不斷被散發出去，熱棒就可以像“冰箱”一樣使地下凍土層溫度降低、厚度增加。 即使到了暖季，熱棒中的氣態氨不會變回液態氨，熱棒不再工作，凍土也不會完全融化。這樣，凍土層因溫度變化對路基產生的影響就變小了。 【例題6】如圖是鋪在青藏鐵路凍土區路基兩側的“熱棒”示意圖。為了保持路基凍土不熔化，使用它能對路基進行主動_______（選填“升溫”或“降溫”）。在熱棒內封裝有一定量的氨，棒內下端的氨發生的物態變化是_________；棒內上端的氨發生物態變化時______（選填“吸熱”“放熱”或“既不吸熱也不放熱”） 【答案】降溫，汽化，放熱。 【解析】裝在熱棒下端的液態氨在路基溫度升高時會汽化，從路基內部吸熱，使路基溫度降低，凍土就不會熔化。棒內上端的氨氣遇冷液化，液化過程中要放熱。 學生閱讀課本第76頁《科學·技術·社會·環境》，了解電冰箱的制冷原理。 會解釋青藏鐵路使凍土保持低溫的原理。 做例題6，知道“熱棒”發生的物態變化及其吸放熱情況。
課 堂 練 習 課 堂 練 習 1. 如圖二氧化碳滅火器使用時需要手先握住鋼瓶的塑料柄，然后再打開螺帽，否則會因液態二氧化碳在_______（填物態變化名稱）時，要_________（選填“吸收”或“放出”）大量的熱而對使用者造成傷害。 【答案】汽化，吸熱。 【解析】液態二氧化碳在常溫下會迅速汽化，因此使用時需要注意手先放到鋼瓶的塑料柄上，然后再打開螺帽，否則會因液態二氧化碳汽化時要吸收大量的熱而對使用者造成傷害。 2．夏天，打開冰箱門時，門附近會出現“白氣”，過一會“白氣”又消失了。它們所發生的物態變化依次是（　　） A．熔化、汽化 B．汽化、液化 C．汽化、升華 D．液化、汽化 【答案】D. 【解析】夏天打開冰箱門時，在冰箱門附近會出現“白氣”，是因為空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水珠，屬于液化現象；過一會“白氣”又消失了，是小水珠又發生了汽化。故選D。 3．下列四個實例中，能夠使蒸發加快的是（　　） A．將水果放在低溫冷藏柜中 B．將新鮮的蔬菜封裝在保鮮袋中 C．給播種后的農田覆蓋地膜 D．將新采摘的辣椒攤開晾曬在陽光下 【答案】D 【詳解】影響蒸發快慢的因素：液體的溫度越高、表面積越大、液體表面空氣的流速越快，蒸發越快。選項ABC使蒸發變慢，不符合題意；選項D符合題意。故選D。 4．如圖所示是水沸騰時溫度隨時間變化關系的圖象，下列說法正確的是（ 　） A．實驗中加熱4min后停止了加熱 B．沸騰溫度低于100℃是由于供熱不足造成的 C．水沸騰的過程中不斷吸熱，但溫度不變 D．液面上方氣壓高于1個標準大氣壓 【答案】C 【詳解】A．水沸騰過程中也在加熱，故A錯誤； B．沸騰溫度低于100℃是由于此時的氣壓低于一標準大氣壓造成的，故B錯誤； C．水沸騰的過程中雖然不斷吸熱，但溫度不變，故C正確； D．沸點低于100℃，故液面上方氣壓低于1個標準大氣壓，故D錯誤。 故選C。 5．“燉湯”因味道好而深受人們喜愛。如圖所示“燉湯”就是把湯料和水置于燉盅內，而燉盅則浸在大煲的水中，并用蒸架把盅與煲底隔離，下面說法錯誤的是（　　） A．打開煲蓋時，不小心被熱氣燙傷，比開水燙傷更嚴重，是因為水蒸氣溫度更高 B．若湯的沸點與水的沸點相同，當煲中的水沸騰后盅內的湯不會沸騰 C．喝湯時用嘴吹氣可以使湯迅速降溫，是因為蒸發吸熱 D．沸騰后加大火焰，但是湯的溫度不變 【答案】A。 【詳解】A．水蒸氣的溫度與開水的溫度是相同的，由于水蒸氣液化放熱，所以被水蒸氣燙傷比開水燙傷更嚴重，故A錯誤； B．沸騰需要達到沸點和持續吸熱，在燉湯時，經過熱傳遞，燉盅中的溫度達到沸點，和外面的水的溫度相等，沒有溫度差，就不會再發生熱傳遞，也就不會繼續給燉盅中的水加熱，里面的水溫度只能達到沸點而不能沸騰起來，故B正確； C．對著湯吹氣，增大湯表面空氣流速，湯表面空氣流速越大，湯里的水蒸發越快，蒸發吸熱，使湯的溫度降低，故C正確； D．湯燒開后，不論是大火還是小火，湯的溫度都保持在沸點不變，D正確。 故選A. 6．某小組在做“探究水的沸騰”的實驗時，實驗裝置如圖甲所示。 （1）圖甲中A、B、C三種讀溫度計示數的方法正確的是____ ；圖乙中，表示水在沸騰時的現象是其中的_____（選填“左”或“右”）圖。 （2）圖甲中，燒杯上方加蓋紙板的作用是什么__________ 。 （3）根據實驗記錄的數據，作出了水的溫度隨時間變化的圖象，如圖丙所示，由圖像可知，在當時條件下，水的沸點是_____℃，說明此時的大氣壓_______（選填“大于”“等于”或“小于”）1標準大氣壓。 （4）為了說明水沸騰過程中是否需要吸熱，應____________觀察水是否繼續沸騰。 【答案】（1）B，左；（2）減少散熱；（3）99，小于；（4）移去酒精燈。 【詳解】（1）溫度計讀數時，視線要與溫度計內液柱的上表面相平，所以，圖甲中A、B、C三種讀溫度計示數的方法正確的是B。 水沸騰時，燒杯內上下水溫相同，氣泡上升時水不斷汽化變為水蒸氣進入氣泡，氣泡體積變大，所以，圖乙中，表示水在沸騰時的現象是其中的左圖。 （2）圖甲中，燒杯上方加蓋紙板的作用是減少水蒸發時散熱，縮短水達到沸騰所用的時間。 （3）水沸騰時溫度保持在沸點不變，由圖可知，在當時條件下，水的沸點是99℃；一標準大氣壓下，水的沸點是100℃，水的沸點隨氣壓增大而升高，所以，此時的大氣壓小于一標準大氣壓。 （4）為了說明水沸騰過程中是否需要吸熱，應移動酒精燈，停止對水加熱，觀察水是否繼續沸騰。
板 書 設 計 第3節 汽化和液化 一、汽化 1. 汽化：物質從液態變成氣態的過程。 2. 汽化的兩種方式：蒸發和沸騰。 二、沸騰 1. 沸騰是在液體內部和表面同時進行的劇烈的汽化現象。 2. 沸點：液體沸騰時都有確定的溫度，這個溫度叫做沸點。 3. 沸騰的條件：溫度達到沸點，繼續吸熱。 三、蒸發 1. 蒸發：在任何溫度下都能發生的汽化現象。 2. 影響蒸發快慢的因素： ①液體的溫度；②液體的表面積；③液體表面上的空氣流動速度。 3. 蒸發吸熱。 四、液化 1. 液化：物質從氣態變成液態的過程叫做液化。 2. 液化的方法：①降低溫度；②壓縮體積。 3. 液化放熱。
課 堂 小 結 第3節 汽化和液化
作 業
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