淺談物態(tài)變化中的吸熱

卯進軍

炎熱的夏天，有的同學(xué)為了涼快就在地上灑些水；有的同學(xué)喜歡吃冰棍來解熱；也有的同學(xué)用扇扇子來解熱；還有的同學(xué)用水洗臉來解熱。這里面有什么科學(xué)道理呢？學(xué)習(xí)自然界中的一些現(xiàn)象，能讓我們對周圍的各種物質(zhì)變化有進一步的了解。

一、物態(tài)變化中的吸熱過程探究

讓學(xué)生在課前自主探究這些活動：將冰塊握在手中直至熔化，感受熔化是吸熱過程；酒精涂在手臂上，感受酒精的蒸發(fā)是一個吸熱過程；將水燒至沸騰，然后將水壺從液化氣灶上拎到地上，觀察水是否沸騰。然后讓學(xué)生在課堂進行探究。

1、如圖，把盛有碎冰塊的大試管插入燒杯的碎冰塊里，用酒精燈對燒杯底部慢慢加熱，觀察甲、乙兩支溫度計的溫度是否變化，大試管中的冰什么時候開始熔化。由此得出熔化的條件：①必須達到熔點；②繼續(xù)吸熱。如果要使熔化過程繼續(xù)進行，物質(zhì)需要繼續(xù)吸熱，以便更多的分子能夠自由“游動”，因此晶體融化必須繼續(xù)吸熱，同時要提醒學(xué)生注意：晶體融化雖然吸收了熱量但是是溫度保持不變，其原因是分子吸收熱量都是用來減小分子間的束縛力。

2、裝置同右圖，將碎冰塊換為熱水，把盛有熱水的大試管插入燒杯里的熱水中，用酒精燈對燒杯底部加熱，觀察甲、乙兩支溫度計的溫度是否變化，什么時候燒杯中水沸騰？水沸騰時，溫度是否變化？燒杯中的水沸騰時，大試管中水是否沸騰？甲溫度計的示數(shù)是多少？并由此分析得出液體沸騰的條件。沸騰必須在一定溫度下，在液體內(nèi)部和表面上同時發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。

3、把兩張同樣的紙片（濾紙或餐巾紙）浸入酒精中同時取出，分別貼在裝有冷水和熱水的燒杯外壁上，過一會取下，看哪張紙片干得快；將上述的兩張紙片一張折疊起來，一張攤開，都貼在同一個裝有熱水的燒杯外壁兩側(cè)，過一會取下，看哪張紙片干得快；用棉球蘸些酒精擦在黑板上（液跡要均勻）；一部分液跡用紙片蓋住，另一部分用扇子扇，看哪部分干得快。通過分析上述實驗，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出影響蒸發(fā)快慢的因素：①溫度②液體表面積③液體表面上的空氣流動速度。所以蒸發(fā)是在任何溫度下，發(fā)生在液體表面上的汽化現(xiàn)象。

4、取兩只相同的溫度計，讓學(xué)生觀察兩者的示數(shù)相同，然后在一支溫度計的玻璃泡上涂一些酒精，過一會就發(fā)現(xiàn)其示數(shù)與另一支溫度計相比明顯下降。若對涂有酒精的玻璃泡吹風(fēng)，其示數(shù)下降更快。引導(dǎo)學(xué)生分析原因，從而得出液體汽化是吸熱過程。

從分子的動理論的觀點看，當液體加熱至沸點時由于大量分子會擺脫周圍分子的束縛力，而向外擴散，這種劇烈的汽化現(xiàn)象就是沸騰。若要使沸騰繼續(xù)進行，外界必須繼續(xù)加熱，以便使更多的分子向外擴散，所以沸騰必須繼續(xù)吸熱。液體沸騰時，溫度保持不變，其原因是液體內(nèi)部吸收熱量，，使分子擺脫束縛力的本領(lǐng)增強了，所以溫度不會升高。

5、升華是一個吸熱過程，可以通過書本迷你實驗室“碘的升華”來演示。但實驗過程中要注意，一定要蓋好瓶口，因為碘有較強的氧化性，吸人后，會對人體有較大傷害。比如，在插有小樹枝的封閉燒瓶內(nèi)，放入一些衛(wèi)生球碾碎后的粉末，如圖所示，然后把它放在酒精燈的火焰上微微加熱，停止加熱后燒瓶內(nèi)的樹枝上會出現(xiàn)潔白、玲瓏的人造“雪景”.衛(wèi)生球常用樟腦這種物質(zhì)制成，樟腦受熱非常容易升華，遇冷也常容易凝華.當加熱時樟腦升華成氣體，停止加熱后樟腦氣體在樹枝上凝華成白色固體。因此，衛(wèi)生球受熱升華，在樹枝上遇冷凝華成固態(tài)。

二、熔化、汽化和升華在生活中的應(yīng)用

物態(tài)變化過程中的吸熱過程在生活、生產(chǎn)、科技中得到了廣泛的應(yīng)用，這些應(yīng)用對提高我們的生活質(zhì)量、提高生產(chǎn)、科技水平起到了重要的作用。

1、物質(zhì)的熔化吸熱的應(yīng)用：俗話說“下雪不冷，化雪冷?！被r發(fā)生的物態(tài)變化是熔化，冰熔化時吸熱，使得氣溫降低，所以人會感到冷就是這個道理，建造房屋的保溫材料：現(xiàn)在出現(xiàn)了一種新型的建筑材料，這種材料在溫度升高到一定溫度時熔化，它熔化時吸收熱量，使房間中的溫度降低，當溫度下降到一定溫度時它會凝固，凝固時放出熱量，房間內(nèi)的溫度升高，使室溫維持在一個適宜的溫度。

2、物質(zhì)的汽化吸熱的應(yīng)用：

①夏天天熱時向地上灑水會感到?jīng)隹欤涸诘厣蠟⒘怂?，蒸發(fā)需要吸收熱量，水蒸發(fā)吸熱有降溫制冷作用，故天熱時向地上灑水會感到?jīng)隹臁?/p>

②夏天天熱，洗把臉就感到?jīng)隹欤合戳四樅?，臉上有水分，水蒸發(fā)需要吸收熱量，水蒸發(fā)吸熱有降溫制冷作用，所以夏天天熱，洗把臉就感到?jīng)隹臁?/p>

③擦酒精為中暑病人緩解癥狀：給中暑病人擦酒精，酒精容易蒸發(fā)，蒸發(fā)需要吸收熱量，蒸發(fā)吸熱有降溫制冷作用，酒精蒸發(fā)快，從病人身上帶走熱量快，使中暑病人緩解癥狀。夏天用電風(fēng)扇吹風(fēng)感到?jīng)隹欤寒斘覀冊谘谉岬南奶焓褂秒婏L(fēng)扇的時候，電風(fēng)扇的工作，加快了室內(nèi)空氣的流動，因而加快人體汗液的蒸發(fā)，蒸發(fā)需要吸收熱量，故人們會感覺到?jīng)鏊?/p>

3、物質(zhì)的升華吸熱的應(yīng)用：人工降雨，人們利用干冰升華吸熱的特點進行人工降雨。當干冰進入冷空氣層，會很快升華，在升華過程中將吸收大量的熱量，使冷空氣層的氣溫急劇下降，這時高空中的水蒸氣就會變成小冰晶，小冰晶逐漸變大后下落，在下落過程中遇到暖氣流就會熔化而形成雨。