3.5跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题 课件-2024-2025学年物理人教版八年级上册

第3章 第5节 2024人教版 八上物理（初中） 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题 熔化 吸热 汽化 吸热 液化 放热 凝固 放热 液态 气态 固态 凝华 放热 升华 吸热 物态变化 知识点回顾： 项目提出 我们可以先观察厨房中都有哪些现象与物态变化有关，再分析这些现象中的物理问题。 具体任务如下: 1、观察厨房中的物态变化，分析这些物态变化对烹任的影响。 2、从物理学的视角，对烹饪过程中发现的一些问题提出改进建议或总结认识体会。进一步说明这些改进建议是怎样进一步优化烹任过程或解决安全隐患的，并解释这些建议的科学依据。 3、实施改进建议，描述实施后的情况，并评估其效果。 《煮饺子》 厨房中的现象 涉及的物态变化分析 物态变化 为了煮熟饺子，需要持续烧水一段时间 在烧水的过程中，需要不断加热，水沸腾后温度不变，一些水会从液态变为气态的水蒸气 汽化 水沸腾后，打开锅盖会产生大量 “白雾” 水蒸气接触周围的冷空气或低温物品，会液化成小水滴 液化 沸腾的水加饺子后水停止沸腾 沸腾需要温度达到沸点和持续吸热，加了饺子后水的温度低于沸点，所以停止沸腾 汽化 优化烹任过程： 煮饺子 加大火力可以加快水的沸腾，但是水沸腾后仍然大火加热并不会使饺子更快煮熟。这是为什么? 水在沸腾后温度保持不变，继续使用大火力只会加速水的汽化浪费水和燃料。因此，在水沸腾后，应将大火改为小火。 项目实施与分析 以煮饺子为例子“探究水在沸腾前后温度变化的特点” 小明在家煮饺子时，想到物理课上的“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验，于是猜想：饺子汤沸腾后，只要能够维持饺子汤沸腾，煮饺子所用的时间与火力的大小无关。他在妈妈的帮助下设计实验进行检验。 （1）根据水在沸腾前后温度变化的特点，小明猜想“只要能够维持饺子汤沸腾，煮饺子所用的时间与火力的大小无关”的依据是______________________________________________________________________ 水沸腾后，持续吸热且温度不变 （2）小明取出A、B两个相同的锅，在两个锅中倒人等量的水，将两口锅放在火上，两口锅中的水均沸腾后，取同一批刚包好的饺子，分为数量相等的两部分，在妈妈的帮助下分别倒晶人两口锅中，此时观察到两个锅的水都停止沸腾，停止沸腾的原因是_____________________； 待两锅中的水再次沸腾时，将A锅下的火调小，使火刚好可以维持饺子汤沸腾，B锅下的火适当调大，继续加热，直到妈妈判断出饺子已经煮熟，记录两锅饺子煮熟的时间和此时饺子汤的温度，如下表所示。 水的温度低于沸点 饺子煮熟所用的时间 饺子煮熟时饺子汤的温度 A锅 6分25秒 99℃ B锅 6分20秒 99℃ ①饺子汤沸腾后，不断有“白气”从锅中冒出，这是锅里的水先________再______（前两空均填物态变化名称）形成的_________（选填“水蒸气”或“小水滴”）；“白气”扩散后又逐渐消失，消失过程中发生的物态变化是___________。 ②根据实验数据，小明认为增大火力对饺子煮熟所用时间的影响很小，为了使结论更严谨，他还可以进行的操作是___________________________。 汽化 汽化 液化 小水滴 换用不同的火力重复该实验 （3）实验结束后，小明发现厨房墙上附着有豆子大小的水珠，在煮饺子的过程中，以下措施可以避免或减少这种情况发生的是_____________。（多选，选填序号） ① 打开抽油烟机 ②开窗通风 ③适当增大煮饺子的火力 ④适当增加煮饺子的时间 ①② 与厨房有关的两个词“扬汤止沸”和“釜底抽薪’这两个词包含了什么物理道理呢? 想想议议 后者则将灶里的燃料拿出，停止热量供给使锅里的水无法再吸收热量，从而停止沸腾。 前者是指把热水舀起一部分，然后再倒回去，这部分水下落过程中蒸发加快，温度降低，再次进入锅里时会从锅里的水吸收热量，使锅里的水温度低于水的沸点，暂时停止沸腾; 知识拓展 秒变“厨房小能手” 1.炒菜放油前锅里不能有水？ 水的沸点为100℃（1标准大气压下），而食用油的沸点在200℃。如果炒菜放油之前锅里有水珠的情况下就放油，由于水的密度大于油，因此会在油下面。开火加热后，油的温度和水的温度都在升高，到达100℃时，水会首先沸腾迅速产生气泡“爆开”，这时会把热油溅到外面烫伤人。所以放油之前一定要保证锅里面没有水珠。 2. 为什么用小火煲汤？ 我们经常说“武火炒菜，文火煲汤”。从物理学角度说，大火爆炒使得食材表面的水分在高温下迅速蒸发，使得表面变干并形成一层薄壳。这有助于锁住内部的汁液。 文火煲汤的一个重要原因，是液体在沸腾时吸收热量但温度保持不变。也就是当水沸腾后，不论是大火烧和小火烧，水沸腾的温度保持在沸点不变，如此小火煲汤有利于节省燃料。此外，小火煲汤通常维持在接近但不达到100°C的温度范围内。这避免了剧烈的沸腾，从而减少了汤中的水蒸气泡上升带来的扰动。剧烈沸腾会导致汤液翻滚，使得溶解在汤中的蛋白质和其他微颗粒悬浮起来，影响汤的清澈度。 3.炸鸡为什么外酥里嫩？ 鸡排、鸡米花等在下油锅之前，是要在表面沾水、淀粉以及蛋液，最后还要拍上一层面包糠。因为水的沸点远远低于热油的温度（180摄氏度左右），所以鸡排周围的水分在热油里面迅速沸腾，形成的气泡撑起了蛋液、面包糠等食材，因此整个鸡排的外层是疏松多孔的。 4. “油锅”比“清汤锅”先沸腾？ 由于油的密度小于水，所以油锅中的油会漂在水上，阻挡了加热时锅内水的蒸发吸热，从而起到类似“锅盖”的保温作用。而清汤锅是没有这样的“保温层”的，加热时表面的水分会大量蒸发从而散失大量的热。因此，在加热速度和水量相同的情况下，油锅的水会先于清汤锅沸腾。 5.热水蒸气烫伤比开水更严重？ 烧水、做饭时，如果被锅喷出的水蒸气烫到会感觉特别疼，甚至比被相同温度的热水烫到更严重。这是因为热的水蒸气到外界会发生液化，这时候还会放出额外的一部分热量。 “蒸”这种烹饪方法，用的就是烧水后水蒸气液化放出的热量加热食材。  6.热“白气”和冷“白气” 这是生活中遇到的最容易弄错的热学问题。如果某一种气体是无色透明的，那它是不能被人眼看见的，比如氧气、氮气、二氧化碳，也包括水蒸气。我们看到的白“气”，实际上是大量的水分子聚集在一起形成的小水滴。比如加湿器喷出的白“气”，就是被超声波打碎的小水滴，火锅上方的白“气”是热水蒸气上升时降温液化变成的小水滴，冰棍周围的白“气”，是周围热空气中的水蒸气遇冷液化变成的小水滴。 值得一提的是，冰棍周围“白气”向下流，热水上方白气向上走，这是因为热水上方空气温度高，热空气因密度小上升，冰棍周围冷空气密度大下降。 7.高压锅的原理是什么？ 如果你去过西藏，肯定知道这样在高原地区煮鸡蛋、煮面条不容易熟，这是因为高原地区的气压比较低，导致水的沸点比较低。比如海拔6000米的地方，水的沸点是80℃左右。 高原地区如果想得到100℃的沸水，需要用到高压锅。加热水时，高压锅内部的气压可以上升至1标准大气压，甚至更高，这样水的沸点甚至可以高于100℃。 8.为什么盐水不容易结冰？ 冬天，放在室外的水缸里的水很容易结冰，但是咸菜罐子的盐水并不容易结冰，这是为什么呢？水的凝固点为0℃，盐溶解在水里后会使得水的凝固点降低到0℃以下。具体来说，当食盐溶解在水中时会电离出钠离子、氯离子等，这些离子在水中不停地不规则运动，速率远大于水分子的分子运动速率，即使水温降到凝固点，因有离子的运动作用，水分子不容易形成晶体状态，所以使得水不容易凝固结晶。 如果在冰雪里面混入盐，还可以降低冰的熔点从而加快熔化，融雪盐就是这个原理。  9.冰镇可乐真的“出汗”了吗？ 夏天时从冰箱里拿出的冰镇可乐放在外面，外壳上很快就会变得湿漉漉的，貌似可乐“出汗”了。实际上，可乐出的“汗”来源于外界热空气中的水蒸气，水蒸气遇冷变成小水珠附着在可乐罐表面，这个过程叫做液化。 与之相似的现象有：冬天车窗内部的雾是车内温暖的水蒸气遇到冷的玻璃液化而成；吃泡面时，眼镜起雾花掉是泡面筒内的水蒸气要到冷的镜片液化而成，夏天空调滴水，是因为压缩机压缩空气液化后变成的小水滴。 10.大厨如何用水珠判断锅的温度？ 上文说到了，一般在炒菜之前要先把锅热一下把水分蒸发掉，但是如果给空锅加热过度，就会发生下列的现象——在锅里面滴几滴水，会发现水不会在锅里迅速的汽化，而是像滴在荷叶上一样滚来滚去，外观也很完整。这就是所谓的“爆炒水珠”，是一种特殊的热学现象——莱顿弗罗斯效应。 水在接触炙热的铁勺后，水滴底部立即形成一层水蒸气，把水珠与铁表面隔开，就使得水滴悬浮起来，悬浮起来的水滴暂时不能吸收更多的热量，减慢了汽化速度。产生这种现象的条件是，灼热的固体的温度要比液体沸点高100℃左右。所以如果铁锅的温度100℃~200℃之间，这种现象就不会发生了。据传说，一些有经验的大厨只需要在烧热的锅上滴几滴水，就可以估测空锅的温度高低，用的就是这个原理。 $$