内容正文:
13.2熔化与凝固
本节聚焦
知道熔化与凝固,知道物质的熔点、凝固点,能运用熔化与凝固过程中的吸热和放热特点说明自然界和生活中的有关现象。
情景导入
Q:水在高温和低温会呈现什么形式?
水能在不同条件下分别呈现固态、液态或气态。与水类似,物质在一定条件下能从一种状态向另一种状态变化,人们将此称为物态变化。
知识精讲
一、什么是熔化?
1.定义:物质从固态变成液态的过程称为熔化。
例如:冰雪融化、蜡烛变软
2.探究不同固体熔化的特点
【提出问题】冰在什么情况下由固体变为液体?冰在熔化过程中与其他固体(如石蜡)在熔化过程中的温度变化情况相同吗?
【猜想和假设】当给冰和石蜡加热时,它们可能都会熔化,但其熔化过程可能相同,也可能不同,它们熔化时温度可能保持不变,也可能发生变化。
【设计实验】分别加热碎冰(或海波)和石蜡,多次测量其加热过程中的温度,比较其温度变化规律。
【实验仪器及安装】铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、冰、石蜡、温度计、停表、搅拌器、火柴。
(1)实验时用两套完全相同的实验装置,试管中分别加入适量碎冰和石蜡。
(2)安装实验装置的顺序是从下往上依次安装。
(3)烧杯中水以热传递的方式给试管中的物质加热的方法称为“水浴法”。
【进行实验与收集证据】
(1)分别将碎冰和石蜡放入两支试管中,取两个相同的酒精灯,按如图所示的器材自下而上地把仪器组装好,并且把试管放入水中合适位置,然后分别加热碎冰和石蜡,实验过程中还需不断搅拌试管中的碎冰或石蜡,使其受热均匀,观察碎冰和石蜡在熔化过程中温度及状态的变化。
(2)当温度升到-10℃时开始计时,每隔1min记录一次温度,同时认真观察冰、石蜡的状态变化,直到全部熔化后再记录3~4次。数据记录如下表。
时间t/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
...
冰的温度t/℃
-4
-3
-2
-1
0
0
0
0
1
2
3
石蜡的温度/℃
40
41
43
45
46
48
50
52
54
56
58
【分析论证】在方格纸上,纵轴表示温度,横轴表示时间,根据表格中各个时刻对应的温度在方格纸上描点,用平滑的曲线连接,便得到熔化时温度随时间变化的图像。
图甲:AB段:碎冰为固态,碎冰吸热温度升高。
BC段:碎冰处于固、液共存状态,碎冰吸热但温度不变。在B点时是固态,开始熔化,C点熔化完成,是液态。
CD段:碎冰全部熔化为液态后,温度继续升高。
图乙:石蜡在吸收热量的过程中温度一直升高。
由甲、乙两图可知:碎冰有固定的熔化温度,石蜡没有固定的熔化温度。
【实验结论】不同的物质在熔化过程中温度变化的规律不同。
(1)有的物质(如冰),在熔化过程中虽然继续对它加热,但温度保持不变;
(2)有的物质(如石蜡),在熔化过程中先变软,后变稀,最后熔化为液体,且在加热过
程中温度一直升高。
【交流与评估】(1)酒精灯要用点火工具点燃,绝不能用一盏酒精灯去点燃另一盏酒精灯;
(2)用完酒精灯必须用灯帽盖灭,不能用嘴吹灭;
(3)实验时为了使碎冰和石蜡受热均匀,试管应该选细一些的,且装入碎冰和石蜡的量不要太多;
(4)实验时,温度计的玻璃泡要与碎冰或石蜡充分接触,但不能碰到试管壁或试管底;
(5)0℃时,冰的状态不确定,有三种可能:固态、液态或固液共存态;
(6)海波由固态变成液态的温度为48℃左右,因此。有时也可用海波替代碎冰做实验。
3. 晶体和非晶体
3.1晶体
定义:像海波这样,在熔化过程中尽管外界不断加热,其温度仍保持不变。这类固体有确定的熔化温度,称为晶体。
常见的晶体:常见的晶体:金属、海波、钻石、冰、食盐、石墨等。
物理学中将晶体熔化时的温度叫做熔点。
不同晶体的熔点一般不同,例如,冰的熔点是 0℃,海波的熔点是 48℃,铁的熔点是 1535℃。
晶体的熔点也会由于外界压强的变化或杂质的存在等原因而变化,比如雪天撒盐。
3.2非晶体
定义:像石蜡这样,在熔化过程中只要外界不断加热,其温度就能不断上升。这类固体没有确定的熔化温度,称为非晶体。
常见的非晶体:石蜡、塑料、玻璃、松香、沥青等。非晶体没有熔点。
重点提醒
晶体熔化的条件
一是温度达到熔点;二是继续吸收热量。
二什么是凝固?
1.定义:像水结成冰那样,物质从液态变为固态的过程称为凝固。
凝固是熔化的相反过程。
2.凝固点
晶体形成也有确定的温度,这个温度叫凝固点。凝固是熔化的相反过程。同一种晶体的熔点和凝固点是相同的。
非晶体既没有熔点,也没有凝固点。
晶体在熔化过程中要吸热,在凝固过程中则会放热。
凝固放热及其应用 :地窖放水
重点提醒
晶体凝固的条件
一是温度达到凝固点;二是继续放出热量。
经典例题
【晶体与非晶体】
1.(多选)关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是( )
A.晶体和非晶体在熔化过程中温度都上升 B.晶体有熔点,非晶体没有熔点
C.晶体熔化时吸热,非晶体熔化时不吸热 D.天上飘落的雪花是晶体
【答案】BD
【详解】A.晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变,故A错误;
B.根据晶体和非晶体的知识可知,晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,故B正确;
C.晶体和非晶体在熔化时都需要吸收热量,故C错误;
D.天上飘落的雪花,有固定的熔化的温度,是晶体,故D错误。
故选BD。
2.下列物质中,均属于晶体的一组是( )
A.塑料、沥青、蜂蜡 B.奈、铁、松香
C.水晶、玻璃、食盐 D.冰、食盐、黄金
【答案】D
【详解】晶体拥有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变。
A.塑料、沥青、蜂蜡是非晶体,故A不符合题意;
B.奈、铁是晶体,松香是非晶体,故B不符合题意;
C.水晶、食盐是晶体,玻璃是非晶体,故C不符合题意;
D.冰、食盐、黄金是晶体,故D符合题意。
故选D。
3.(2023·北京·中考真题)将某种金属制成的勺放入15℃的水中,金属勺没有熔化;将该金属勺放入45℃的水中,发现金属勺逐渐熔化。该金属的熔点可能是( )
A.10℃ B.30℃ C.50℃ D.60℃
【答案】B
【详解】金属属于晶体,其温度达到熔点并且继续吸热时,金属就会熔化。根据题目表述此金属的熔点在15℃到45℃之间,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.如图所示是海波和蜂蜡熔化时温度随时间变化的图象,则以下说法正确的是( )
A.甲是蜂蜡,乙是海波 B.甲从a到b内能增大
C.甲在第6min时是固态 D.甲和乙熔化过程所用的时间相同
【答案】B
【详解】A.如图所示,甲有固定的熔化温度,是晶体,海波是晶体,故甲对应的是海波,乙没有固定的熔点,是非晶体,蜂蜡是非晶体,故乙对应的是蜂蜡,故A错误;
B.如图所示,甲在ab段处于熔化过程,此时继续吸热,温度不变,但内能增大,故B正确;
C.如图所示,甲是晶体有固定的熔点,且熔点是48℃,从第4min开始熔化,到8min熔化完成,在第6min时处于熔化过程,处于固液共存状态,故C错误;
D.甲是晶体,能计算出熔化时间;乙是非晶体,无法比较熔化的时间,故D错误。
故选B。
【探究固体熔化过程中温度的变化规律】
5.如图,这是创新小组的同学在做“探究物质熔化时温度变化特点”实验时得到的图像,下列从图像中获得的信息正确的是( )
A.该物质是非晶体
B.该物质的熔点是30℃
C.该物质在段吸热,温度不变
D.该物质熔化过程用时9min
【答案】C
【详解】ABC.从图像可以看出,此物质在熔化过程中的BC段时,持续吸收热量,但温度保持50℃不变,所以此物质是晶体,且熔点为50℃,故AB错误,C正确;
D.第5min时该物质刚开始熔化到9min完全熔化,共用时4min,故D错误。
故选C。
6.如图所示,是“探究物质的熔化规律”的实验装置。实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内,再将试管放入大烧杯的水中,观察固体的熔化过程。
(1)把装着某物质的试管放在烧杯的水中加热,而不是直接用火加热试管,是为了使该物质 ;
(2)试管内物质在熔化过程中,温度 ,此时温度如上图所示,读数方法正确的是 (选填“A”、“B”或“C”),示数是 ,该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”);
(3)实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部,则测得试管内物质的温度值偏 ;
(4)依据下表探究的数据和观察的现象可知该物质的熔点是 ,熔化用了 分钟。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
温度/℃
30
33
36
39
42
45
48
48
48
48
49
51
53
状态
固态
固液共存
液态
【答案】(1)受热均匀
(2) 保持不变 B 48℃ 晶体
(3)高
(4) 48℃ 3
【详解】(1)直接用火加热,会使加热物体局部温度过高,使用水浴法加热,能够保证该物质受热均匀。
(2)[1]由表格数据可知,该物质在熔化过程中温度保持不变。
[2]使用温度计读数时,应该使视线与温度计内的液面相平,故读数方法正确的是B。
[3]由图可知,该温度计的分度值为1℃,故其示数为48℃。
[4]因为该物质在熔化过程总温度保持不变,所以该物质是晶体。
(3)试管底部温度和烧杯内水的温度相同,若玻璃泡接触试管底部,将会使得测量温度偏高。
(4)[1][2]由表格数据可知,该物质在6到9分钟温度保持在48℃不变,所以该物质的熔点是48℃,熔化用了3分钟。
7.小明利用如图甲所示的实验装置研究冰的熔化特点。请你回答下列问题。
【设计与进行实验】
(1)组装实验装置的合理顺序应是 (选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)除了图甲中所示的器材外,还需要的测量器材是 。
(3)图甲中的小试管内应该放 (选填“冰块”或“碎冰粒”),其目的是 。
(4)利用烧杯中的水给试管里的冰加热而不用酒精灯直接对冰加热,是为了 。
【分析与论证】
(5)实验过程中每隔1min记录一次温度计示数,其中某时刻温度计示数如图乙所示,此时冰的温度为 ℃。
(6)根据实验数据绘制了如图丙所示的温度随时间变化的图像,分析图像可知:冰是 (选填“晶体”或“非晶体”),熔化过程是 (选填“AC”“BC”或“AD”)段,其熔化特点为 。第7min时,试管内的物质处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”)。
【交流与反思】
(7)将温度计插入试管中时,温度计的玻璃泡在放置上有什么要求? 。
(8)在冰熔化过程中撤去酒精灯,冰还会继续熔化,原因是 。
(9)根据下表所提供的数据(1个标准大气压下)可知,在北方寒冷的季节里,最低气温可达,此时应选用 (选填“酒精”或“汞”)作为温度计的测温液体。
物质
凝固点/℃
沸点/℃
酒精
78
汞
357
(10)另一组的同学采用了一样的实验装置,但冰熔化时间太短,根本来不及记录温度和观察状态,请你帮他们想一个在实验中延长冰熔化时间的方法: 。
(11)小明又分别在烧杯和试管中放入适量的碎冰,并各放了一支温度计组成如图丁所示的实验装置。实验过程中A、B两个温度计的示数随时间变化的图像如图戊所示,通过分析图像可知, (选填“实”或“虚”)线是试管内碎冰温度随时间变化的图像。试管中的碎冰第 min开始熔化,14min后持续加热,此后任意相同时刻虚线对应物质的温度 (选填“会”或“不会”)超过实线对应物质的温度。
【答案】(1)自下而上
(2)秒表
(3) 碎冰粒 使固体受热均匀
(4)使试管里的冰受热均匀,使温度缓慢上升,便于观察现象和记录数据
(5)
(6) 晶体 BC 吸收热量,温度不变 固液共存态
(7)玻璃泡完全浸没在冰中,不能碰到试管壁和底
(8)冰还能从烧杯中的水中继续吸收热量
(9)酒精
(10)减小酒精灯火焰(或增加冰的质量)
(11) 虚 10 不会
【详解】(1)组装实验装置时,因为要用酒精灯的外焰加热,所以需要先根据酒精灯的位置确定铁圈的高度,再安装其他器材,合理顺序应是自下而上。
(2)从图象知,记录的数据有温度和时间,测量温度需要温度计,测量时间需要表,所以实验器材还缺少秒表。
(3)[1][2]图甲中的小试管内应该放碎冰粒。因为碎冰粒与热源的接触面积更大,受热更均匀,加热时间短,效果明显。
(4)利用烧杯中的水给试管里的冰加热而不用酒精灯直接对冰加热,这种方法叫水浴法加热,可以使试管里的冰受热均匀,使温度缓慢上升,便于观察现象和记录数据。
(5)由图甲知,温度计的分度值为1℃,且在0℃以下,所以其示数为-12℃。
(6)[1][2][3]由图可知,冰在熔化过程中温度保持0℃不变,则BC段是熔化过程,由此可知冰是晶体,从图像可以得出冰熔化时吸收热量,温度不变。
[4]试管中碎冰从第5min开始熔化,15min完全熔化,历时10min,所以第7min,试管内的物质处于固液共存态。
(7)将温度计插入试管中时,温度计的玻璃泡应完全浸没在被测物质中,且不能接触试管壁和试管底。因为如果玻璃泡接触试管壁或试管底,测量的温度就不是被测物质的真实温度,会受到试管壁或试管底温度的影响。
(8)在冰熔化过程中撤去酒精灯,冰还会继续熔化,原因是烧杯内水的温度高于试管内冰的熔点,两者存在温度差,冰还能从烧杯中的水中继续吸收热量。
(9)由表格可知汞的凝固点是-39℃,酒精的凝固点是-117℃,在北方寒冷的季节里,最低气温可达-50℃,汞会凝固,因此应选用酒精温度计。
(10)冰的熔化时间过短,可能是外界温度太高,吸热太快,或者冰的质量太小,所以我们可以减小酒精灯火焰或者增加冰的质量。
(11)[1]冰是晶体,在熔化过程中,温度保持不变。烧杯中的冰吸收热量,温度升高到0℃时,开始熔化,温度保持不变,则试管中的冰的温度也只能升到0℃,然后保持不变,此时试管内外的温度相同,试管内的冰不能继续吸热,不能熔化。当烧杯中的冰完全熔化后,温度升高,试管中的冰吸收热量,开始熔化,温度保持不变,直到完全熔化,温度才会升高。所以图戊中的实线是烧杯中的冰温度随时间变化图像,虚线是试管内碎冰的温度随时间变化图像。
[2]试管中的碎冰在烧杯中的冰完全熔化后,才能吸收热量,开始熔化,由图戊知,试管中碎冰从第10min开始熔化,14min完全熔化,历时4min。
[3]试管中的水从烧杯中的水吸收热量,当试管内外温度相同时,没有温差,试管内的水不能继续从烧杯中的水吸收到热量,所以温度不可能超过烧杯中水的温度。
【熔化凝固在生活中的应用】
8.(2024·四川成都·中考真题)小李同学在爸爸指导下,走进厨房进行劳动实践,他发现厨房里涉及到很多物理知识,下列说法不正确的是( )
A.冷冻室取出的排骨表面有“白霜”,“白霜”是固态
B.在排骨的“解冻”过程中,排骨中的冰吸热熔化成水
C.排骨汤煮沸后冒出大量的“白气”,“白气”是液态
D.排骨汤盛出后不容易凉,是因为汤能够不断吸热
【答案】D
【详解】A.因为排骨在冷冻室的低温环境下,其表面温度极低。当空气中的水蒸气遇到这样低温的排骨表面时,会发生凝华现象,即由气态直接转变为固态,形成我们看到的“白霜”。故A正确,不符合题意;
B.物质由固态变成液态的过程叫做熔化,熔化需要吸收热量;因此在排骨的“解冻”过程中,排骨中的冰吸热熔化成水,故B正确,不符合题意;
C.“白气”是由于煮沸过程中产生的水蒸气遇到较冷的空气后迅速冷却并凝结成的小水滴,因此“白气”是液态,故C正确,不符合题意;
D.排骨汤含有大量的水,水的比热容比较大,与等条件的其他物质相比,当放出相同的热量时,水的温度变化小,故排骨汤盛出后不容易凉,故D错误,符合题意。
故选D。
实战演练
1.关于晶体和非晶体下列说法中正确的是( )
A.冰、海波、玻璃是晶体,蜡、松香、金属是非晶体
B.金属在熔化过程中,温度不断上升,同时吸热
C.对晶体,同一物质的凝固点要比它的熔点要低
D.水在凝固成冰的过程中放热,但温度不变
【答案】D
【详解】A.冰、海波、金属是晶体,玻璃、蜡、松香是非晶体,故A错误;
B.金属在熔化过程中,温度达到熔点保持不变,持续吸热,故B错误;
C.同一晶体的凝固点与它的熔点相同,故C错误;
D.水在凝固成冰的过程中持续放热,但温度保持在凝固点不变,故D正确。
故选D。
2.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.晶体和非晶体在熔化过程中温度都上升
B.晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点
C.晶体在熔化过程中吸热,非晶体在熔化过程中不吸热
D.修公路用的沥青是晶体
【答案】B
【详解】A.非晶体在熔化过程中温度上升,晶体则温度不变,故A错误;
B.晶体在熔化过程中温度不变,所以晶体有确定的熔点,而非晶体在熔化过程中温度不断上升,所以非晶体没有确定的熔点,故B正确;
C.晶体在熔化过程中吸热,非晶体在熔化过程中也持续吸热,故C错误;
D.修公路用的沥青没有确定的熔点,所以是非晶体,故D错误。
故选B。
3.下列物体属于非晶体的是( )
A.钢铁 B.玻璃 C.食盐 D.冰
【答案】B
【详解】玻璃没有固定的熔点,属于非晶体;钢铁、食盐、冰有固定的熔点,属于晶体;故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器,2023年1月22日在蒂阿蔓蒂那海沟最深点完成深潜作业,这是人类历史上首次抵达该海沟的最深点。“奋斗者”号的壳体使用了我居自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体,其熔化时温度随时间变化的图象为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】金属钛是一种晶体,有固定的熔点。
A.整个过程中温度都在不断上升,所以是非晶体的熔化图象,故A不符合题意;
B.整个过程温度有上升的趋势,且有一段时间温度保持不变,所以是晶体的熔化图象,故B符合题意;
C.整个过程温度有下降的趋势,且有一段时间温度保持不变,所以是晶体的凝固图象,故C不符合题意;
D.整个过程中温度都在不断下降,所以是非晶体的凝固图象,故D不符合题意。
故选B。
5.如图所示是甲物质吸热,乙物质放热的图线,下述结论正确的是( )
A.甲物质是晶体,乙物质是非晶体 B.甲、乙物质都是晶体
C.甲物质是非晶体,乙物质是晶体 D.甲、乙物质都是非晶体
【答案】C
【详解】甲不断吸收热量,温度不断升高,不断熔化,甲没有熔点,是非晶体.乙不断放出热量,温度首先降低,到一定温度时,放出热量,温度保持不变,这个温度是乙的凝固点,所以乙是晶体.故选C.
【点睛】晶体和非晶体的重要区别,晶体有一定的熔点和凝固点,非晶体没有.根据这个特点进行判断甲和乙各属于什么.
6.沿海地区的渔民在捕捞作业中经常将捕捞的鱼放在-5℃的冰块中,保存于箱内,在返航途中气温是15℃,有部分冰融化,那么箱内冰水混合物的温度为( )
A.-5℃ B.0℃ C.10℃ D.一直在变化
【答案】B
【详解】一个标准大气压下,冰水混合物温度为0℃,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
7.(2024·广东·中考真题)《淮南子·俶真训》记载:“今夫冶工之铸器,金踊跃于炉中”。金属在炉中从固态变为液态的过程是( )
A.汽化 B.液化 C.熔化 D.凝固
【答案】C
【详解】我们要明确题目中描述的物理现象:“金属在炉中从固态变为液态的过程,属于熔化”。
A.汽化:这是物质从液态变为气态的过程,故A不符合题意。
B.液化:这是物质从气态变为液态的过程,故B不符合题意。
C.熔化:这是物质从固态变为液态的过程,故C符合题意。
D.凝固:这是物质从液态变为固态的过程,故D不符合题意。
故选C。
8.小红同学在“探究海波熔化和凝固特点”的实验中,某时刻温度计示数如图甲所示,同组的小明同学画出了“温度—时间”图像,如图乙所示,由此可知,下面说法正确的是( )
A.甲图温度计读数为
B.海波熔化经历了5min
C.海波是晶体,海波在第10min时处于液态
D.图乙可知EF段是放热过程,且温度不变
【答案】CD
【详解】A.甲图温度计的分度值是1℃,读数为36℃,故A错误;
B.图中BC段海波处于熔化过程,海波熔化经历了
故B错误;
C.海波有固定的熔化过程,说明海波是晶体,海波在第10min时的温度高于熔点,处于液态,故C正确;
D.由图乙可知,EF段为凝固过程,由于海波是晶体,此过程是放热过程,且温度不变,故D正确。
故选CD。
9.如图所示的剪纸画反映的是过去东北的风俗——“窗户纸糊在外”。用浆糊将窗户纸糊在木格子窗外侧,可以有效防止在冬季木格子上积的雪从室内 (选填“吸热”或“放热”) (填物态变化名称)成水,使窗户纸润湿而掉下来。
【答案】 吸热 熔化
【详解】[1][2]在冬季木格子上积的雪变成水,是从固态变成液态,是熔化现象,熔化过程需要吸热。
10.图甲是小王观察某固体熔化的实验装置,并根据实验数据画出了温度随时间变化的图像,如图乙所示。
(1)图甲中对该固体进行加热时,把试管放在装有水的烧杯中,其好处是 ;
(2)由图乙可以判断,该固体属于 (选填“晶体”或“非晶体”),在第15分钟,该固体处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”);
(3)加热22分钟后,温度计的示数如图丙所示,其中读数方法正确的是 (选填“A”“B”或“C”),其读数为 ℃;
(4)分析图乙中的DE段时发现试管中液体未沸腾,小王往烧杯的水中加入少量食盐后,发现试管中的液体沸腾了,说明加入食盐后水的沸点 了(选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】(1)使物质受热均匀,便于温度的记录
(2) 晶体 固液共存态
(3) B 88
(4)升高
【详解】(1)图甲中对该固体进行加热时,把试管放在装有水的烧杯中,这是水浴法加热,采用水浴法加热可以使物体受热均匀,便于温度的记录。
(2)[1]晶体熔化时有固定的熔化温度,而非晶体没有,由图乙可以判断,其有固定的熔点,是晶体物质。
[2]由图乙知,固体在第10分钟开始熔化,第20分钟熔化完成,在第15分钟,固体在其熔化过程中,该物质处于固液共存态。
(3)[1]温度计读数时,视线应与温度计液柱的液面相平,其中A是俯视读数、C是仰视读数,AC读数错误,读数方法正确的是B。
[2]图丙是实验中某时刻温度计的示数,温度计分度值是1℃,其读数为88℃。
(4)当该固体完全熔化后,持续加热,得到乙图中的DE段,水沸腾时吸热温度不变,所以对应这段时间,试管中的液体不能处于沸腾状态,这是因为液体虽然温度达到了沸点,但是试管内水温和烧杯内水温相同,试管内的水不能继续从烧杯吸收热量;在烧杯的水中加入少量食盐后,发现试管中的水沸腾了,说明加入食盐后,烧杯中的水温度升高了,高于试管中的水的温度,试管中的水才能继续吸热,沸腾起来,所以加入食盐后水的沸点升高了。
11.如图甲是探究“固体熔化特点”的实验装置。两个相同的试管中分别放入海波和蜂蜡碎块及A、B两只温度计,烧杯中装入适量的水。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
海波的温度/℃
40
42
44
46
48
48
48
48
50
51
蜂蜡的温度/℃
40
41
42
44
46
47
48
49
51
(1)在组装实验装置时,应先确定 的位置(选填“陶土网”或“温度计”);
(2)待温度升高到40℃时,小宇同学每隔1min记录一次物质的温度,数据记录如丙表所示,同时观察物质的 。第9min时,B温度计的示数如图乙所示,温度值为 ℃;
(3)由实验现象和数据可知,蜂蜡在熔化过程中温度 ,两种物质熔化过程相同特点是都需要 ;
(4)另一小组小泽同学发现,在海波熔化的过程中撤去酒精灯,该物质还会继续熔化,出现这种现象的原因是 。
【答案】(1)陶土网
(2) 状态 52
(3) 升高 吸热
(4)水的温度高于海波的熔点,海波继续吸热熔化
【详解】(1)在组装实验装置时,需要用酒精灯的外焰加热,所以要先根据酒精灯外焰的高度确定陶土网的位置,这样才能保证加热效果良好。
(2)[1]在记录物质温度的同时,要观察物质的状态,看其是固态、液态还是固液共存态。
[2]如图乙,温度计的分度值为2℃,温度值为52℃。
(3)[1][2]由实验现象和数据可知,蜂蜡在熔化过程中温度不断升高,海波在熔化过程中温度保持不变;两种物质熔化过程中都需要从外界吸收热量。
(4)海波熔化过程利用水浴加热法,撤去酒精灯,烧杯内水的温度仍然高于海波的温度,海波还可以继续从水中吸热,继续熔化。
学霸笔记
物质从固态变为液态的过程称为熔化。物质从液态变为固态的过程称为凝固。
自然界中有些固体,像冰那样,在熔化过程中尽管外界不断加热,但其温度仍保持不变。这类固体有确定的熔化温度,称为晶体。
有些固体没有确定的熔化温度,而是随着温度的升高逐渐由硬变软,最后变为液体,在熔化过程,外界不断加热,其温度会持续上升。这类固体没有确定的熔化温度,称为非晶体。
物理学中,将晶体熔化时的温度称为熔点,凝固时的温度称为凝固点。
晶体熔化的条件:(1)达到熔点;(2)继续吸热。
晶体凝固的条件:(1)达到凝固点;(2)继续放热。
晶体熔化吸热,凝固放热。
2
1
学科网(北京)股份有限公司
$
13.2熔化与凝固
本节聚焦
知道熔化与凝固,知道物质的熔点、凝固点,能运用熔化与凝固过程中的吸热和放热特点说明自然界和生活中的有关现象。
情景导入
Q:水在高温和低温会呈现什么形式?
水能在不同条件下分别呈现固态、液态或气态。与水类似,物质在一定条件下能从一种状态向另一种状态变化,人们将此称为物态变化。
知识精讲
一、什么是熔化?
1.定义:物质从固态变成液态的过程称为熔化。
例如:冰雪融化、蜡烛变软
2.探究不同固体熔化的特点
【提出问题】冰在什么情况下由固体变为液体?冰在熔化过程中与其他固体(如石蜡)在熔化过程中的温度变化情况相同吗?
【猜想和假设】当给冰和石蜡加热时,它们可能都会熔化,但其熔化过程可能相同,也可能不同,它们熔化时温度可能保持不变,也可能发生变化。
【设计实验】分别加热碎冰(或海波)和石蜡,多次测量其加热过程中的温度,比较其温度变化规律。
【实验仪器及安装】铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、冰、石蜡、温度计、停表、搅拌器、火柴。
(1)实验时用两套完全相同的实验装置,试管中分别加入适量碎冰和石蜡。
(2)安装实验装置的顺序是从下往上依次安装。
(3)烧杯中水以热传递的方式给试管中的物质加热的方法称为“水浴法”。
【进行实验与收集证据】
(1)分别将碎冰和石蜡放入两支试管中,取两个相同的酒精灯,按如图所示的器材自下而上地把仪器组装好,并且把试管放入水中合适位置,然后分别加热碎冰和石蜡,实验过程中还需不断搅拌试管中的碎冰或石蜡,使其受热均匀,观察碎冰和石蜡在熔化过程中温度及状态的变化。
(2)当温度升到-10℃时开始计时,每隔1min记录一次温度,同时认真观察冰、石蜡的状态变化,直到全部熔化后再记录3~4次。数据记录如下表。
时间t/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
...
冰的温度t/℃
-4
-3
-2
-1
0
0
0
0
1
2
3
石蜡的温度/℃
40
41
43
45
46
48
50
52
54
56
58
【分析论证】在方格纸上,纵轴表示温度,横轴表示时间,根据表格中各个时刻对应的温度在方格纸上描点,用平滑的曲线连接,便得到熔化时温度随时间变化的图像。
图甲:AB段:碎冰为固态,碎冰吸热温度升高。
BC段:碎冰处于固、液共存状态,碎冰吸热但温度不变。在B点时是固态,开始熔化,C点熔化完成,是液态。
CD段:碎冰全部熔化为液态后,温度继续升高。
图乙:石蜡在吸收热量的过程中温度一直升高。
由甲、乙两图可知:碎冰有固定的熔化温度,石蜡没有固定的熔化温度。
【实验结论】不同的物质在熔化过程中温度变化的规律不同。
(1)有的物质(如冰),在熔化过程中虽然继续对它加热,但温度保持不变;
(2)有的物质(如石蜡),在熔化过程中先变软,后变稀,最后熔化为液体,且在加热过
程中温度一直升高。
【交流与评估】(1)酒精灯要用点火工具点燃,绝不能用一盏酒精灯去点燃另一盏酒精灯;
(2)用完酒精灯必须用灯帽盖灭,不能用嘴吹灭;
(3)实验时为了使碎冰和石蜡受热均匀,试管应该选细一些的,且装入碎冰和石蜡的量不要太多;
(4)实验时,温度计的玻璃泡要与碎冰或石蜡充分接触,但不能碰到试管壁或试管底;
(5)0℃时,冰的状态不确定,有三种可能:固态、液态或固液共存态;
(6)海波由固态变成液态的温度为48℃左右,因此。有时也可用海波替代碎冰做实验。
3. 晶体和非晶体
3.1晶体
定义:像海波这样,在熔化过程中尽管外界不断加热,其温度仍保持不变。这类固体有确定的熔化温度,称为晶体。
常见的晶体:常见的晶体:金属、海波、钻石、冰、食盐、石墨等。
物理学中将晶体熔化时的温度叫做熔点。
不同晶体的熔点一般不同,例如,冰的熔点是 0℃,海波的熔点是 48℃,铁的熔点是 1535℃。
晶体的熔点也会由于外界压强的变化或杂质的存在等原因而变化,比如雪天撒盐。
3.2非晶体
定义:像石蜡这样,在熔化过程中只要外界不断加热,其温度就能不断上升。这类固体没有确定的熔化温度,称为非晶体。
常见的非晶体:石蜡、塑料、玻璃、松香、沥青等。非晶体没有熔点。
重点提醒
晶体熔化的条件
一是温度达到熔点;二是继续吸收热量。
二什么是凝固?
1.定义:像水结成冰那样,物质从液态变为固态的过程称为凝固。
凝固是熔化的相反过程。
2.凝固点
晶体形成也有确定的温度,这个温度叫凝固点。凝固是熔化的相反过程。同一种晶体的熔点和凝固点是相同的。
非晶体既没有熔点,也没有凝固点。
晶体在熔化过程中要吸热,在凝固过程中则会放热。
凝固放热及其应用 :地窖放水
重点提醒
晶体凝固的条件
一是温度达到凝固点;二是继续放出热量。
经典例题
【晶体与非晶体】
1.(多选)关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是( )
A.晶体和非晶体在熔化过程中温度都上升 B.晶体有熔点,非晶体没有熔点
C.晶体熔化时吸热,非晶体熔化时不吸热 D.天上飘落的雪花是晶体
2.下列物质中,均属于晶体的一组是( )
A.塑料、沥青、蜂蜡 B.奈、铁、松香
C.水晶、玻璃、食盐 D.冰、食盐、黄金
3.(2023·北京·中考真题)将某种金属制成的勺放入15℃的水中,金属勺没有熔化;将该金属勺放入45℃的水中,发现金属勺逐渐熔化。该金属的熔点可能是( )
A.10℃ B.30℃ C.50℃ D.60℃
4.如图所示是海波和蜂蜡熔化时温度随时间变化的图象,则以下说法正确的是( )
A.甲是蜂蜡,乙是海波 B.甲从a到b内能增大
C.甲在第6min时是固态 D.甲和乙熔化过程所用的时间相同
【探究固体熔化过程中温度的变化规律】
5.如图,这是创新小组的同学在做“探究物质熔化时温度变化特点”实验时得到的图像,下列从图像中获得的信息正确的是( )
A.该物质是非晶体
B.该物质的熔点是30℃
C.该物质在段吸热,温度不变
D.该物质熔化过程用时9min
6.如图所示,是“探究物质的熔化规律”的实验装置。实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内,再将试管放入大烧杯的水中,观察固体的熔化过程。
(1)把装着某物质的试管放在烧杯的水中加热,而不是直接用火加热试管,是为了使该物质 ;
(2)试管内物质在熔化过程中,温度 ,此时温度如上图所示,读数方法正确的是 (选填“A”、“B”或“C”),示数是 ,该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”);
(3)实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部,则测得试管内物质的温度值偏 ;
(4)依据下表探究的数据和观察的现象可知该物质的熔点是 ,熔化用了 分钟。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
温度/℃
30
33
36
39
42
45
48
48
48
48
49
51
53
状态
固态
固液共存
液态
7.小明利用如图甲所示的实验装置研究冰的熔化特点。请你回答下列问题。
【设计与进行实验】
(1)组装实验装置的合理顺序应是 (选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)除了图甲中所示的器材外,还需要的测量器材是 。
(3)图甲中的小试管内应该放 (选填“冰块”或“碎冰粒”),其目的是 。
(4)利用烧杯中的水给试管里的冰加热而不用酒精灯直接对冰加热,是为了 。
【分析与论证】
(5)实验过程中每隔1min记录一次温度计示数,其中某时刻温度计示数如图乙所示,此时冰的温度为 ℃。
(6)根据实验数据绘制了如图丙所示的温度随时间变化的图像,分析图像可知:冰是 (选填“晶体”或“非晶体”),熔化过程是 (选填“AC”“BC”或“AD”)段,其熔化特点为 。第7min时,试管内的物质处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”)。
【交流与反思】
(7)将温度计插入试管中时,温度计的玻璃泡在放置上有什么要求? 。
(8)在冰熔化过程中撤去酒精灯,冰还会继续熔化,原因是 。
(9)根据下表所提供的数据(1个标准大气压下)可知,在北方寒冷的季节里,最低气温可达,此时应选用 (选填“酒精”或“汞”)作为温度计的测温液体。
物质
凝固点/℃
沸点/℃
酒精
78
汞
357
(10)另一组的同学采用了一样的实验装置,但冰熔化时间太短,根本来不及记录温度和观察状态,请你帮他们想一个在实验中延长冰熔化时间的方法: 。
(11)小明又分别在烧杯和试管中放入适量的碎冰,并各放了一支温度计组成如图丁所示的实验装置。实验过程中A、B两个温度计的示数随时间变化的图像如图戊所示,通过分析图像可知, (选填“实”或“虚”)线是试管内碎冰温度随时间变化的图像。试管中的碎冰第 min开始熔化,14min后持续加热,此后任意相同时刻虚线对应物质的温度 (选填“会”或“不会”)超过实线对应物质的温度。
【熔化凝固在生活中的应用】
8.(2024·四川成都·中考真题)小李同学在爸爸指导下,走进厨房进行劳动实践,他发现厨房里涉及到很多物理知识,下列说法不正确的是( )
A.冷冻室取出的排骨表面有“白霜”,“白霜”是固态
B.在排骨的“解冻”过程中,排骨中的冰吸热熔化成水
C.排骨汤煮沸后冒出大量的“白气”,“白气”是液态
D.排骨汤盛出后不容易凉,是因为汤能够不断吸热
实战演练
1.关于晶体和非晶体下列说法中正确的是( )
A.冰、海波、玻璃是晶体,蜡、松香、金属是非晶体
B.金属在熔化过程中,温度不断上升,同时吸热
C.对晶体,同一物质的凝固点要比它的熔点要低
D.水在凝固成冰的过程中放热,但温度不变
2.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.晶体和非晶体在熔化过程中温度都上升
B.晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点
C.晶体在熔化过程中吸热,非晶体在熔化过程中不吸热
D.修公路用的沥青是晶体
3.下列物体属于非晶体的是( )
A.钢铁 B.玻璃 C.食盐 D.冰
4.“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器,2023年1月22日在蒂阿蔓蒂那海沟最深点完成深潜作业,这是人类历史上首次抵达该海沟的最深点。“奋斗者”号的壳体使用了我居自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体,其熔化时温度随时间变化的图象为( )
A. B.
C. D.
5.如图所示是甲物质吸热,乙物质放热的图线,下述结论正确的是( )
A.甲物质是晶体,乙物质是非晶体 B.甲、乙物质都是晶体
C.甲物质是非晶体,乙物质是晶体 D.甲、乙物质都是非晶体
6.沿海地区的渔民在捕捞作业中经常将捕捞的鱼放在-5℃的冰块中,保存于箱内,在返航途中气温是15℃,有部分冰融化,那么箱内冰水混合物的温度为( )
A.-5℃ B.0℃ C.10℃ D.一直在变化
7.(2024·广东·中考真题)《淮南子·俶真训》记载:“今夫冶工之铸器,金踊跃于炉中”。金属在炉中从固态变为液态的过程是( )
A.汽化 B.液化 C.熔化 D.凝固
8.小红同学在“探究海波熔化和凝固特点”的实验中,某时刻温度计示数如图甲所示,同组的小明同学画出了“温度—时间”图像,如图乙所示,由此可知,下面说法正确的是( )
A.甲图温度计读数为
B.海波熔化经历了5min
C.海波是晶体,海波在第10min时处于液态
D.图乙可知EF段是放热过程,且温度不变
9.如图所示的剪纸画反映的是过去东北的风俗——“窗户纸糊在外”。用浆糊将窗户纸糊在木格子窗外侧,可以有效防止在冬季木格子上积的雪从室内 (选填“吸热”或“放热”) (填物态变化名称)成水,使窗户纸润湿而掉下来。
10.图甲是小王观察某固体熔化的实验装置,并根据实验数据画出了温度随时间变化的图像,如图乙所示。
(1)图甲中对该固体进行加热时,把试管放在装有水的烧杯中,其好处是 ;
(2)由图乙可以判断,该固体属于 (选填“晶体”或“非晶体”),在第15分钟,该固体处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”);
(3)加热22分钟后,温度计的示数如图丙所示,其中读数方法正确的是 (选填“A”“B”或“C”),其读数为 ℃;
(4)分析图乙中的DE段时发现试管中液体未沸腾,小王往烧杯的水中加入少量食盐后,发现试管中的液体沸腾了,说明加入食盐后水的沸点 了(选填“升高”“降低”或“不变”)。
11.如图甲是探究“固体熔化特点”的实验装置。两个相同的试管中分别放入海波和蜂蜡碎块及A、B两只温度计,烧杯中装入适量的水。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
海波的温度/℃
40
42
44
46
48
48
48
48
50
51
蜂蜡的温度/℃
40
41
42
44
46
47
48
49
51
(1)在组装实验装置时,应先确定 的位置(选填“陶土网”或“温度计”);
(2)待温度升高到40℃时,小宇同学每隔1min记录一次物质的温度,数据记录如丙表所示,同时观察物质的 。第9min时,B温度计的示数如图乙所示,温度值为 ℃;
(3)由实验现象和数据可知,蜂蜡在熔化过程中温度 ,两种物质熔化过程相同特点是都需要 ;
(4)另一小组小泽同学发现,在海波熔化的过程中撤去酒精灯,该物质还会继续熔化,出现这种现象的原因是 。
学霸笔记
物质从_____变为_____的过程称为熔化。物质从液态变为固态的过程称为_____。
自然界中有些固体,像冰那样,在熔化过程中尽管外界不断加热,但其温度仍保持不变。这类固体有_____的熔化温度,称为_____。
有些固体没有确定的熔化温度,而是随着温度的升高逐渐由硬变软,最后变为液体,在熔化过程,外界不断加热,其温度会持续上升。这类固体__________的熔化温度,称为_____。
物理学中,将晶体熔化时的温度称为熔点,凝固时的温度称为凝固点。
晶体熔化的条件:(1)达到熔点;(2)继续吸热。
晶体凝固的条件:(1)达到凝固点;(2)继续放热。
晶体熔化吸热,凝固放热。
2
1
学科网(北京)股份有限公司
$