探究水沸騰時(shí)溫度的變化特點(diǎn)

孟凡軍

要點(diǎn)提煉

1. 注意事項(xiàng)：（1）加蓋紙板的作用：①減少熱量散失，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間；②幫助固定溫度計(jì)的位置。（2）紙板上小孔的作用：使燒杯內(nèi)、外的氣壓平衡（水的沸點(diǎn)的高低與氣壓有關(guān)）。（3）器材的組裝順序：應(yīng)自下而上安裝，目的是：①確保使用酒精燈外焰加熱；②確保溫度計(jì)的玻璃泡完全浸沒在水中。（4）實(shí)驗(yàn)中水要適量的原因：①水太多會延長實(shí)驗(yàn)時(shí)間；②水太少不容易觀察沸騰現(xiàn)象。（5）繪制水沸騰圖象：在用描點(diǎn)法作水沸騰圖象時(shí)，應(yīng)將所得的點(diǎn)用平滑的曲線相連，水沸騰圖象如圖1所示。

2. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論：（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：水沸騰前，有少量氣泡產(chǎn)生，在上升過程中，氣泡逐漸變小直至消失（圖2甲）；水沸騰時(shí)，有大量氣泡產(chǎn)生，在上升過程中，氣泡逐漸變大直至在水面破裂（圖2乙）。（2）結(jié)論：水在沸騰過程中，不斷吸收熱量，溫度保持不變。

拓展提升

1. 驗(yàn)證水沸騰需要吸熱的方法：撤去酒精燈，觀察水是否停止沸騰。

2. 撤去酒精燈后，水未立即停止沸騰的原因：石棉網(wǎng)的溫度高于水的沸點(diǎn)，水可以從石棉網(wǎng)中繼續(xù)吸熱。

3. 縮短加熱至沸騰所需時(shí)間的方法：（1）減少需要的熱量：①提高水的初溫；②減少水的質(zhì)量。（2）增加熱量輸入：加大酒精燈火焰。（3）減少散熱：給燒杯加蓋。

4. 水的沸點(diǎn)不是100 ℃的原因：（1）水的沸點(diǎn)隨水面上方的氣壓的增大（或減?。┒撸ɑ蚪档停?，當(dāng)?shù)卮髿鈮焊哂诨虻陀跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓，會導(dǎo)致水的沸點(diǎn)高于或低于100 ℃；（2）杯蓋密封較嚴(yán)，導(dǎo)致燒杯內(nèi)氣壓高于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，會導(dǎo)致水的沸點(diǎn)高于100 ℃；（3）水中有雜質(zhì)，導(dǎo)致水的沸點(diǎn)不是100 ℃。

5. 水沸騰前后氣泡變化的特點(diǎn)分析：氣泡的成分是水蒸氣。水沸騰前，氣泡上升過程中，由于水溫上冷下熱，氣泡內(nèi)部的水蒸氣遇冷液化，氣泡變小；水沸騰時(shí)，在氣泡上升過程中，周圍的水不斷汽化形成水蒸氣進(jìn)入氣泡，同時(shí)氣泡受到的壓強(qiáng)隨深度減小而減小，氣泡變大。

探究應(yīng)用

（原創(chuàng)）如圖3甲所示是“探究水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置。

【制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）組裝器材時(shí)，應(yīng)先固定圖3甲中的 __________（選填“A”或“B”），在安裝溫度計(jì)時(shí)，溫度計(jì)的玻璃泡碰到了燒杯底，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)將

（選填“A處向上”或“B處向下”）調(diào)整。

（2）加熱時(shí)燒杯上所蓋紙板上留有小孔的目的是 ______________________________。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】（3）實(shí)驗(yàn)過程中，小明觀察到水沸騰前水中氣泡的情景為圖3乙中 __________（選填“a”或“b”）圖。

在水溫升高到90 ℃后，小明每隔1 min觀察1次溫度計(jì)的示數(shù)，記錄在下表中，直到水沸騰，持續(xù)3 min后停止讀數(shù)。

【分析與論證】（4）在第7 min小明忘記記錄數(shù)據(jù)，此時(shí)的溫度應(yīng)為__________℃。

（5）由表格數(shù)據(jù)可以判斷此時(shí)大氣壓__________（選填“小于”或“大于”）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

（6）由以上現(xiàn)象及數(shù)據(jù)知，水沸騰過程中要不斷__________，溫度__________。

【交流評估】（7）小明和小紅選用相同的實(shí)驗(yàn)裝置完成該實(shí)驗(yàn)，他們分別繪制了溫度隨時(shí)間變化的圖象如圖4所示，得到a、b兩個(gè)不同圖象的原因可能是__________。

答案：（1）B A處向上 （2）保持燒杯內(nèi)外氣壓平衡 （3）b （4）99（5）小于（6）吸熱 保持不變 （7）水的質(zhì)量不同

（作者單位：山東省棗莊市嶧城區(qū)教學(xué)研究中心）