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4.3 熔化和凝固
第四章 物質的形態及其變化
知識點
熔化和凝固
知1－講
1
1. 熔化 物理學中，把物質由固態變為液態的過程，叫做熔化。如冰變成水。
2. 凝固 物理學中，把物質由液態變為固態的過程，叫做凝固。如水結成冰。
知1－講
3. 探究固體熔化時溫度的變化規律
(1)猜想與假設：有的物質在熔化過程中溫度
不變，有的物質在熔化過程中溫度升高。
(2)設計實驗與制訂方案：利用如圖1 所示的實
驗裝置，給不同物質加熱，每隔一段時間
記錄一次物質溫度，直到物質完全熔化。
知1－講
(3)獲取與處理信息：
① 在兩個分別盛有海波和石蠟的試管中各插入一支溫度計，再將試管放在盛水的燒杯中，使試管內物質均勻受熱。
②用酒精燈外焰對燒杯緩慢加熱，觀察海波和石蠟狀態的變化情況，以及溫度計示數的變化。
知1－講
③待海波的溫度升至40 ℃、石蠟的溫度升至52 ℃，每隔 1 min 記錄一次溫度計的示數，在海波和石蠟完全熔化后再記錄2 ~3次。數據記錄如表所示：
表1 海波熔化時溫度、狀態隨時間變化的情況
時間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
溫度/℃ 40 42 44 46 48 48 48 48 50 53
狀態 固態 固液共存態 液態
知1－講
(4)分析與論證：有的固體熔化時溫度升高，有的固體熔化時溫度不變。
表2 石蠟熔化時溫度、狀態隨時間變化的情況
時間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
溫度/℃ 52 55 58 61 62 63 65 66 69 72
狀態 固態 黏稠狀態 液態
知1－講
4. 探究液體凝固時溫度的變化規律
停止對海波和石蠟加熱后，它們又會從液態變為固態。在海波和石蠟凝固的過程中，每隔1 min 記錄它們的溫度和狀態，根據記錄的數據繪制出海波和石蠟凝固時的溫度—時間圖像。
知1－講
時間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
海 波 溫度/℃ 54 52 50 48 48 48 47 44 41 38
狀態 液態 固液共存態 固態 石 蠟 溫度/℃ 62 60 56 54 53 52 50 48 45 42
狀態 液態 黏稠狀態 固態
知1－講
根據實驗現象和繪制的圖像，可以看出：
(1)海波在48 ℃時開始凝固，在凝固過程中溫度保持不變；海波全部凝固為固態后，溫度繼續降低。
(2)石蠟在凝固過程中溫度不斷降低；隨著溫度降低逐漸由液態變為固態。
(3)得出結論：有的液體凝固時溫度降低，有的液體凝固時溫度不變。
知1－講
特別提醒
1. 儀器應由下向上組裝(因為實驗中必須用酒精燈溫度高的外焰對物體加熱，所以要先據此固定鐵圈和陶土網的位置)。
2.試管中裝入的海波、石蠟粉末應適量，目的是避免實驗時間過長或過短。
3.陶土網的作用：使燒杯均勻受熱。
4.攪拌棒的作用：使物質均勻受熱。
知1－講
5. 水浴法加熱：利用熱水加熱裝入試管中的海波和石蠟。該方法的優點：可以使物質受熱均勻，還可以控制物質溫度上升的速度。
6. 記錄溫度的時間間隔不能太長，否則可能記錄不到物質熔化溫度不變的過程。數據處理：根據記錄的數據，在坐標紙上以橫坐標表示時間，縱坐標表示溫度，選取合適的標度在坐標系中用平滑的曲線畫出海波和石蠟凝固時的溫度—時間圖像。如圖2所示。
知1－講
圖2
知1－練
例 1
[中考·武漢改編]某實驗小組用兩套如圖3甲所示的實驗裝置分別研究海波和石蠟的熔化過程。
知1－練
(1)如圖乙所示，溫度計顯示的是石蠟在某時刻的溫度，它的示數是______℃。
36
知1－練
解題秘方：溫度計讀數時，要先認清分度值，然后看液柱所對應的示數。
解析：由圖乙可知，溫度計的分度值是1 ℃，此時的示數是36 ℃。
知1－練
(2)海波熔化過程中不斷______(填“放出”或“吸收”)熱量，溫度______(填“升高”“不變”或“降低”)。
吸收
不變
解題秘方：海波熔化過程中，吸收熱量，溫度不變。
解析：海波熔化過程中不斷吸收熱量，溫度不變。
知1－練
(3)兩支試管中分別盛有海波和石蠟，當兩者全部熔化后，該實驗小組繼續研究海波和石蠟的凝固過程。將兩支試管從燒杯中取出，靜置于空氣中
自然冷卻，每隔2 min 同時記錄
一次溫度，根據記錄數據在同一
個坐標系中畫出它們的溫度隨時
間變化的曲線，如圖丙所示。
知1－練
下列說法正確的是_______(填標號)。
A. 石蠟凝固時溫度保持不變
B. 實驗室內環境溫度為20 ℃
C. 0~15 min 內的任一時刻，石蠟和海波的溫度都不可能相同
B
知1－練
解題秘方：根據石蠟和海波凝固特點解答，圖像中兩條曲線的交點表示溫度相同。
解析：石蠟凝固時溫度不斷降低，故A錯誤；由圖丙可知，實驗室內環境溫度為20 ℃，故B正確；由圖丙可知，5min 時，石蠟和海波的溫度相同，故C錯誤。故選B。
知1－練
1. [中考·黔東南州改編]在“探究冰熔化時溫度的變化規律”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示。
(1)實驗時應將______(填“碎冰”或“整塊冰”)
放入圖甲裝置試管中，將試管放入裝有水的燒
杯中加熱的優點是使冰_________，便于觀察
試管中冰的狀態變化。
碎冰
受熱均勻
知1－練
(2)觀察圖乙，溫度計的示數為______℃。
－3
知1－練
(3)某同學根據記錄的數據繪制了冰熔化時溫度隨時間變化的圖像(如圖丙所示)，由圖像可知：冰熔化過程中溫度 _________(填“不斷升高”或“保持不變”)。
保持不變
知2－講
知識點
晶體和非晶體
2
1. 晶體 有些固體熔化過程中，不斷吸熱但溫度保持不變，有固定的熔化溫度，這類固體屬于晶體。常見的晶體有：海波、冰、食鹽、石墨、金屬等。
2. 非晶體 有些固體熔化過程中，不斷吸熱溫度升高，沒有固定的熔化溫度，這類固體屬于非晶體。常見的非晶體有：石蠟、松香、玻璃、瀝青等。
知2－講
3. 熔點 晶體熔化時的溫度。
4. 凝固點 液體凝固成晶體時的溫度。
同種物質的熔點和凝固點相同。
知2－講
延伸拓展
晶體中摻入雜質，其本身的熔點和凝固點就會發生改變。比如：冬天，雨雪天道路結冰，撒鹽可使冰的熔點降低，更易熔化。在水中加酒精可使水的凝固點降低，作為汽車冷卻劑使用。
知2－講
5. 晶體與非晶體的比較
晶體 非晶體 熔化 凝固 熔化 凝固
圖像
知2－講
續表：
晶體 非晶體 熔化 凝固 熔化 凝固
熔點 (凝固點) 有 有 沒有 沒有
溫度變化 吸收熱量，溫度不變 放出熱量，溫度不變 吸收熱量，溫度升高 放出熱量，溫度降低
特征 熔化(凝固)時固液共存，溫度不變 先變軟再變稀 先變稠再變硬
知2－講
規律總結
熔化圖像的總體趨勢是上升的，凝固圖像的總體趨勢是下降的；晶體的熔化、凝固圖像都有一段與時間軸平行的線段。
知2－練
[中考·婁底]圖4甲是觀察物質熔化和凝固現象的實驗裝置，圖乙
是根據實驗
數據繪制的
溫度隨時間
變化圖像。
例 2
知2－練
以下說法正確的是( )
A. 安裝圖甲所示的器材時，應按A、B、C的先后順序進行安裝
B. 實驗中，需要觀察試管內物質的狀態，并記錄溫度和加熱時間
C. 由圖乙可知，該物質的熔點為90 ℃
D. 該物質屬于非晶體
知2－練
解題秘方：圖像反映的是物質先熔化后凝固過程中溫度隨時間的變化規律，可結合晶體熔化和凝固規律判斷與分析相關問題。
若物質熔化或凝固圖像存在一段平行于時間軸的線段，則該固體為晶體，反之為非晶體；該平行于時間軸的線段對應的溫度即為該物質的熔點或凝固點。
知2－練
解析：實驗中應由下而上組裝器材，故A錯誤；實驗中，需要觀察試管內物質的狀態，記錄溫度和加熱時間，故B 正確；由圖乙可知，該物質在第10～20 min 之間一直吸收熱量，溫度不變，可見該物質是晶體，其熔點為80 ℃，故C、D錯誤。
答案：B
知2－練
2. 如圖所示是根據實驗數據繪成的溫度—時間圖像。下列分析中正確的是(　　)
A. 該物質是非晶體，其熔點為80 ℃
B. 在第16 min 時，物質處于凝固過程
C. 在第12 min 時，物質已完全是固態
D. 物質只在第8~18 min時，向外放熱
B
知3－講
知識點
熔化吸熱、凝固放熱
3
1. 固體熔化要吸熱，液體凝固要放熱。
2. 晶體熔化的條件 一是溫度達到熔點；二是繼續吸熱。
知3－講
3. 液體凝固成晶體的條件 一是溫度達到凝固點，二是繼續放熱。
4. 應用 北方冬天菜窖里放幾桶水，利用水凝固放熱防止蔬菜凍壞；超市里用冰塊熔化吸熱給海產品保鮮。考
知3－講
趣味物理
知3－練
[蘇州模擬]下列現象中不是利用了熔化吸熱的是(　　)
A. 夏天，吃冰棒降溫
B. 天熱時向地上灑水會感到涼快
C. 在發燒的病人頭上放冰袋以緩解癥狀
D. 向飲料中加冰塊會使飲料變得更涼
例 3
知3－練
解題秘方：此題主要考查的知識點有兩個：一是各種物態變化的定義；二是各種物態變化過程中的吸放熱情況。
知3－練
解析：夏天吃冰棒，利用的是冰棒熔化吸熱，可以降溫，故A不符合題意；天熱時向地上灑水會感到涼快，是利用蒸發吸熱，故B符合題意；在發燒的病人頭上放冰袋以緩解癥狀，利用的是熔化吸熱，故C不符合題意；向飲料中加冰塊，利用了冰塊會在飲料中熔化吸熱，使飲料溫度降低，變得更涼，故D 不符合題意。
答案：B
知3－練
3. 王亞平老師在太空進行“冰雪”實驗，她用沾了結晶核的毛根輕輕觸碰由過飽和乙酸鈉溶液形成的“液體球”， “液體球”迅速變成了固態“冰球”。這一過程發生的物態變化是______；王亞平老師用手摸它，還有發熱的感覺，說明這一過程要______(填“ 吸熱”或“放熱”)。
凝固
放熱
熔化和凝固
晶體
非晶體
固態
熔化(吸熱)
凝固(放熱)
液態

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