資源簡介

(共35張PPT)
第3節 汽化和液化
沸騰
蒸發
液化
學習目標
為什么灑在帶上的水過一會就不見了？
晾在太陽下的濕衣服不久后就干了
你一定看過電視上的火箭發射吧，當火箭扶搖直上時，下面伴隨的是大片的“白氣”，這些“白氣”是火箭噴出的嗎？
你認真觀察過水的沸騰嗎？將冷水加熱至沸騰的過程中，水的溫度升高了。如果持續加熱，水的溫度是不是會越來越高？水在沸騰前后溫度變化有什么特點？
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（如圖所示），然后放入開水中你會看到塑料袋有什么變化？從開水中拿出塑料袋，過一會兒它又有什么變化？在整個過程中，酒精的狀態發生了哪些變化？
物質從液態變成氣態的過程
叫汽化，需要吸熱。
物質從氣態回到液態的過程
叫液化，需要放熱。
試驗效果
沸騰
水加熱到有大量的氣泡冒出。水“開”了這一生活用語在物理學中叫作沸騰，沸騰是液體內部和表面同時發生的劇烈汽化現象。
沸騰
探究水在沸騰前后溫度變化的特點
實驗思路
與上一節的固體熔化實驗類似，我們可以通過將水加熱至沸騰，測量水的溫度，根據記錄的數據繪制圖像，得出水在沸騰前后溫度變化的特點。
實驗過程
如圖所示，用酒精燈（或家庭常用的電磁爐、電熱水壺等）將水加熱，使其沸騰。用實驗室用溫度計測量水溫，當水溫接近90℃時開始計時，每隔0.5 min讀數一次并將溫度填入下表中，直到水沸騰4～5 min后為止。
沸騰
探究水在沸騰前后溫度變化的特點
時間/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
溫度/°C
實驗結論
通過上表，你能直接看出水在沸騰前后溫度變化的特點嗎？為了進一步發現規律，我們還可以在圖中繪制水沸騰前后溫度與時間關系的圖像。
根據你對實驗數據的整理和分析，總結水在沸騰前后溫度變化的特點：_____________
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沸騰
溫度計
鐵架臺
燒杯
酒精燈
石棉網
蓋子
組裝原則:
自下而上
實驗步驟
1.把水倒入燒杯中，按圖安裝實驗儀器
2.用酒精燈給水加熱至沸騰
3.當水溫接近90℃時。每隔1分鐘記錄一次溫度，并觀察水的沸騰現象
4.根據記錄的溫度值作出水的沸騰圖像。
進行實驗
沸騰前
沸騰時
實驗現象
1.沸騰前聲音 ，沸騰時聲音 。
2.沸騰前氣泡 ，沸騰時氣泡 。
3.在沸騰過程中水 ，溫度 。
4. 沸騰:在一定溫度下 (沸點) 且在 和 同時發生的 汽化現象。
大
小
由大到小
由小到大
繼續吸熱
保持不變
實驗結論
內部
劇烈
表面
各種液體沸騰時都有確定的溫度，這個溫度叫作沸點。
不同液體的沸點不同。液體在沸騰的過程中不斷吸熱。
著火點是物質可以燃燒的最低溫度。紙的著火點大約是183℃，就是說，當紙的溫度達到183℃時，它會燃燒起來，而火焰溫度通常比紙的著火點高得多。想一想：我們能用紙做的鍋在火上把水燒開嗎？
取一張光滑的厚紙，照圖那樣做成一個小紙鍋。小紙鍋里裝些水，放到火上加熱。注意不要讓火苗燒
到水面以上的紙。過一會兒水就會沸騰，而小紙鍋不會燃燒。
實際做一做，說一說小紙鍋為什么不會燃燒。
想想做做
想想做做
1.水的沸點和紙的著火點之間的差異：水的沸點是100℃ （標準大氣壓下） ，而紙張開始著火的溫度約在183℃左右。這意味著只要紙盆內的水未全部蒸發，水分的存在就可以防止紙張的溫度超過183℃。
2.水的汽化吸熱作用：水在轉化為蒸汽的過程中，需要大量的能量用于破壞水分子間的氫鍵，實現從液態到氣態的轉變。這一過程稱為汽化，并伴隨著大量熱量的吸收。因此，當火源對紙鍋加熱時，紙鍋中的水首先吸收大部分熱量并逐漸升溫至沸點，然后在沸騰階段，繼續吸收的熱量幾乎都被用來促進水分子的汽化，而不會使紙鍋本身溫度上升超過100℃。
3.傳導和對流的作用限制：當紙鍋底部接觸火源時，雖然局部可能會迅速受熱，但由于水的持續沸騰和汽化，這些熱量會被快速轉移，通過水的對流和整個容器的熱傳導均勻分布，有效地控制了紙材料的平均溫度。
蒸 發
1.第一幅圖中，衣服由濕變干，水去了哪里？
2.剛游泳上岸的人為什么會覺得冷？
3.每次抽血前，醫務人員會給你擦酒精。被擦酒精后，你的皮膚會有什么樣的感覺？
灑在地上的水過一會兒就不見了，晾在太陽下的濕衣服不久后也干了。水為什么會不見了呢？
這是因為，雖然沒有達到沸點，但是水也發生了汽化，變成了氣體。這種在任何溫度下都能發生的汽化現象叫作蒸發。
蒸發只發生在液體的表面。要加快液體的蒸發，可以升高液體的溫度，增大液體的表面積，加快液體表面上的空氣流動；而要減慢蒸發，應該采取相反的措施。
蒸發和沸騰是汽化的兩種形式。
想想做做
你可能有過用醫用酒精擦拭皮膚消毒的經歷。把酒精擦在手背上，手背有什么感覺？這可能是什么原因引起的？
把酒精反復涂在溫度計的玻璃泡上，用扇子扇，溫度計的示數有什么變化？
如果溫度計上不涂酒精，用扇子扇，溫度計的示數會變化嗎？
當您用醫用酒精擦拭皮膚時，尤其是手背這樣的部位，您可能會感覺到涼意和緊繃。這是因為酒精具有較強的揮發性，它會迅速蒸發并帶走皮膚表面的熱量，導致皮膚表面溫度下降，從而產生涼感。同時，酒精是一種溶劑，它可以穿透皮膚表層，導致皮膚的蛋白質發生變性，這可能引起緊繃感。此外，酒精還具有一定的刺激性，可能會激活皮膚上的神經末梢，引起不適或輕微的疼痛。
當您把酒精反復涂在溫度計的玻璃泡上并用扇子扇動時，酒精會加速蒸發。酒精蒸發時會吸收周圍的熱量，這是一個吸熱過程。因此，溫度計的玻璃泡會因為酒精蒸發而失去熱量，導致溫度計的示數下降。一旦酒精蒸發完畢，如果沒有外部熱量的持續供給，溫度計的示數將會上升，最終趨于穩定，與周圍環境的溫度相等。
如果溫度計上不涂酒精，只用扇子扇動，溫度計的示數通常不會有顯著變化。這是因為溫度計的玻璃泡通常是密封的，其中的液體（如水銀或酒精）不會因為風扇的吹拂而蒸發。因此，沒有蒸發吸熱的過程發生，溫度計的示數不會因為風扇的吹拂而下降。
人游泳之后剛從水中出來，會感覺很冷。
天熱時，狗常把舌頭伸出來。
你能解釋這些現象嗎？
人體從水中出來時，皮膚表面會附著大量水分。這些水分在蒸發時會吸收大量的潛熱，即從皮膚表面吸收熱量，導致皮膚溫度下降，從而使人感覺冷。此外，如果有風吹過，會加速皮膚表面水分的蒸發，進一步加快熱量的損失，使得人感覺更加寒冷。
狗通過張開嘴巴，伸出舌頭，增加唾液的分泌和舌頭的表面積，使得唾液能夠快速蒸發。當水分從液態轉變為氣態時，會吸收周圍環境的熱量，包括狗的體熱，從而降低體溫。
你能解釋這些現象嗎？
在北方的冬天，可以看到戶外的人不斷呼出“白氣”，這是呼出的水蒸氣遇到冷空氣凝結成的小霧滴。
你能解釋這些現象嗎？
戴眼鏡的人從寒冷的室外進入溫暖的室內，鏡片會蒙上一層小水珠，這是室內空氣中的水蒸氣遇到冷鏡片凝結成的。
你能解釋這些現象嗎？
清晨，人們有時會看到路邊的草、樹葉或昆蟲身上結有露珠，這是空氣中的水蒸氣遇冷凝結成的小水滴。
你能解釋這些現象嗎？
實驗表明，所有氣體在溫度降到足夠低時都可以液化。另外，在一定的溫度下，壓縮氣體的體積也可以使氣體液化。將氣體液化的最大好處是體積縮小，便于儲存和運輸。火箭中用作燃料和助燃劑的氫和氧，都是以液體狀態裝在火箭里的。有些家庭利用石油加工時產生的可燃氣體做飯，這些氣體也是液化后儲存在鋼瓶內的，稱作液化石油氣。
1、物質由氣態變為液態叫做液化。
水
水蒸氣
小水滴
遇冷
2、氣體液化時會放熱。
汽化
液化
①降溫
液化的方法
②壓縮體積
液化的方法
青藏高原上的“冰箱”
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冷凝產生的影響，需要使凍土保持低溫。你知道工程師器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。
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。圖3.3—7是一種電冰箱的構造和原理圖。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。制冷劑這樣循環流動，冰箱冷凍室里就可以保持相當低的溫度。
電冰箱通過壓縮機使制冷劑不斷地液化和汽化而獲得低溫，熱管技術不使用壓縮機也能達到同樣的目的。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。
吐魯番是全國有名的“火爐”，常年高溫少雨。當地流行使用坎兒井，它大大減少了輸水過程中水的蒸發和滲漏。坎兒井由明渠、暗渠和豎井組成。暗渠即地下水道，是坎兒井的主體，寬約1.2m。井的深度因地勢和地下水位的高低不同而有深有淺，最深的井深度超過90m。井內的水在夏季比外界低5～10℃。請你分析一下坎兒井是如何減少水的蒸發的。
小試牛刀
坎兒井通過以下幾種方式減少水的蒸發：
地下結構：坎兒井的暗渠在地下，這減少了直接暴露在陽光下的面積，從而減少了水分因陽光照射而蒸發。
溫度較低：井內的水由于受到地熱的影響，其溫度通常比外界環境低5～10℃，這樣的低溫有助于減緩水分的蒸發速率。
通風條件差：暗渠內部通風條件較差，空氣流動少，減少了水面與空氣接觸的機會，從而降低了水分蒸發的速度。
土壤和巖石的隔熱作用：暗渠周圍的土壤和巖石具有一定的隔熱效果，能夠在一定程度上阻隔熱量傳遞，保持井內較低的溫度，進而減緩蒸發。
小試牛刀

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