内容正文:
3.2 物态变化
第3课时汽化和液化
学习目标——科学学科素养
01
科学观念
理解汽化和液化的基本概念,掌握物质状态变化过程中的能量转换原理。
02
科学思维
能够分析并解释汽化和液化现象在日常生活中的应用实例,培养科学思维能力
03
科学探究
通过实验观察,学会使用科学仪器测量物质的温度、压力等参数,探究汽化和液化的条件及影响因素
04
科学态度与责任
培养对物理现象的好奇心和探索精神,树立尊重科学、实事求是的科学态度与责任感
教学重难点
教学难点
教学重点
1. 准确理解汽化和液化的定义及其能量转换原理。
2. 掌握汽化和液化现象在日常生活中的应用实例。
1. 分析并解释复杂汽化和液化过程中的能量转换。
2. 通过实验准确测量物质的温度、压力等参数,并探究汽化和液化的具体条件及影响因素。
在塑料袋中滴入几滴酒精,将塑料袋挤瘪,排出空气后用绳把袋口扎紧,然后放入开水中。
课堂引入
你会看到塑料袋有什么变化?向开水中的塑料袋浇冷水,过一会儿它又有什么变化?在整个过程中,酒精的状态发生了哪些变化?
视频:酒精中的塑料袋的体积变化
课堂引入
提示:
(1)看到放入开水中的塑料袋由瘪变膨胀,这是因为酒精在密闭的塑料袋里受热由液态变成气态,且气态物质要比同质量的液态物质体积大。
(2)向开水中的塑料袋浇冷水后,发现塑料袋的体积变小,又瘪了。说明塑料袋里面的酒精气体遇冷又由气态变成了液态。
01
知识点1 汽化和液化
知识点1:汽化和液化
探究新知
1. 汽化
(1)情境探究:从液态到气态的变化
洒在地板上的水一段时间后不见了
太阳下的湿衣服一段时间变干
锅里的水烧开一段时间后,水量减少
地板上的水消失,湿衣服变干,锅里的水量减少,是因为水从液态变成了气态。
现象分析
(2)汽化的概念:物质从液态变成气态的过程,叫做汽化。
知识点1:汽化和液化
探究新知
2. 液化
(1)情境探究:从气态到液态的变化
水烧开后喷出的“白气”
开水喷出“白气”、草叶出现露珠和眼镜起雾,都是由于空气中的水蒸气由气态变成了液态。
现象分析
(2)液化的概念:物质从气态变成液态的过程,叫做液化。
秋天草叶上出现露珠
冬天戴着眼镜进入室内起雾
提示:平时我们看到的壶嘴喷出的“白气”,雪糕冒出的“白气”,舞台上的“白雾”,都是悬浮的小液滴,不是气体。
说明:水蒸气是无色透明的气体,肉眼无法直接观察到。
知识点1:汽化和液化
探究新知
3. 汽化和液化
汽化
液化
液态
气态
知识点1:汽化和液化
探究新知
【典例1】冬季喝热水时,常看到“白气”,其形成过程中所涉及的物态变化( )
A.只有汽化 B.只有液化
C.先汽化后液化 D.先液化后汽化
【详解】喝热水时,杯内的水汽化,产生大量的水蒸气,温度较高的水蒸气上升,遇到上方温度较低的空气液化成小水滴,形成“白气”,故C符合题意;ABD不符合题意。
C
02
知识点2 沸腾
(1)定义:在科学中,将水“开”了这一生活现象叫做沸腾(boiling)。
(2)特点:沸腾是液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。
日常生活中,我们常将冷水烧开以便饮用,所谓烧开就是将冷水加热到有大量的气泡冒出。
知识点2:沸腾
探究新知
1. 沸腾
知识点2:沸腾
探究新知
2. 探究水在沸腾前后的温度变化的特点
你认真观察过水的沸腾吗?水在沸腾时有什么特征?下面我们一起通过实验来探究水沸腾时温度变化的特点。
水在沸腾时有什么特征?水沸腾后如果继续加热,是不是温度会越来越高?
【提出问题】
(1)水沸腾时会产生很多气泡;
(2)水沸腾以后,如果继续加热,水的温度不变;如果继续加热,水的温度会越来越高。
【猜想和假设】
铁架台、酒精灯、石棉网、温度计、装有适量水的烧杯、带孔的硬纸板、秒表、火柴等。
【设计实验】
知识点2:沸腾
探究新知
【实验器材】
我们可以通过将水加热至沸腾,测量水的温度,根据记录的数据绘制图像,得出水在沸腾前后温度变化的特点。
温度计
盛水烧杯
石棉网
带孔的硬纸板
注意事项
(1)在烧杯上盖上硬纸板的目的是减少热量损失,缩短加热时间。
(2)硬纸板上留有小孔是为了保持内外气压相等。
(3)在烧杯中倒入适量的温水的目的是缩短给水加热的时间。
(3)为保证用酒精灯外焰加热,安装实验器材时需要先固定下面的铁圈,即安装实验装置的顺序是从下往上依次安装。
温度计
盛水烧杯
石棉网
带孔的硬纸板
知识点2:沸腾
探究新知
①在烧杯中加入水,用酒精灯加热,观察水发生的变化:水的温度、水发出的声音、水中的气泡等。
②当水温达到90℃时,每隔0.5min,记录一次温度。直到水沸腾后再持续几分钟为止。将数据记录在表格中。
③撤掉酒精灯,停止对烧杯加热,观察水的变化情况。
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 …
温度/℃
水中气泡
变化情况 沸腾前:
沸腾时:
【进行实验与收集数据】
知识点2:沸腾
探究新知
④实验数据与现象
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 …
温度/℃ 90 92 94 96 98 100 100 100 100
水中气泡
变化情况 沸腾前:气泡上升时逐渐变小,未到水面就消失不见了。
沸腾时:形成大量气泡不断上升、变大,到达水面破裂。
知识点2:沸腾
探究新知
将所记录的各组数据分别用点标在坐标纸上,然后再将这些点用平滑曲线连接起来,就得到了水沸腾时温度与时间关系的图象。
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 …
温度/℃ 90 92 94 96 98 100 100 100 100
(1)绘制水沸腾时温度和时间关系的图像
【分析与论证】
知识点2:沸腾
探究新知
AB段:水吸热,温度会不断升高;
BC段:当温度达到100℃时,水开始沸腾,虽然水还在不断的吸收热量,但温度保持不变。
水沸腾时温度
变化的图像
A
B
C
知识点2:沸腾
探究新知
从实验中可以看到, 水的沸腾是一种剧烈的汽化现象。这时形成的大量气泡不断上升、变大, 到水面破裂开来, 里面的水蒸气散发到空气中。
沸腾前,气泡上升体积变小
沸腾时,气泡
上升体积变大
知识点2:沸腾
探究新知
(2)描述水的沸腾现象
视频:水沸腾前后对比
由图像可以看出:沸腾以前,水的温度不断上升;沸腾时水的温度保持不变。
分析实验数据和图像得出探究结论:
(3)实验结论
水在沸腾过程中,吸收热量,温度保持不变。
C
A
B
知识点2:沸腾
探究新知
(1)与同学进行交流。你们观察到的现象和水的沸点与其他小组是不是相同?如果不同,怎样解释?
(2)回顾实验中的各个环节,你认为这些探究还有哪些不足和疏漏的地方?请提出来,说出改进的措施。
①在实验中,水的沸点一定是100℃吗?若不同的话,原因是什么?
可能是温度计有误差,也可能是受外界大气压的影响。
②为了既节约能源,又让水尽快沸腾,有什么比较好的措施?
提高加热前水的温度、减小水量(需要没过温度计玻璃泡)等。
【交流与评估】
知识点2:沸腾
探究新知
3. 液体沸腾的特点
知识点2:沸腾
探究新知
(1)在一定温度下进行。
(2)在液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。
(3)液体沸腾需要吸热,但温度保持不变。
各种液体沸腾时都有确定的温度,这个温度叫作沸点。
液体沸点与液体种类和大气压强有关。
4. 沸点
几种液体的沸点(标准大气压)
知识点2:沸腾
探究新知
液体 沸点/℃ 液体 沸点/℃
液态铁 2750 酒精 78
液态铅 1740 液态氨 -33
水银 357 液态氧 -183
液态碘 184 液态氮 -196
甲苯 111 液态氢 -253
水 100 液态氦 -269
由表格可知,不同液体沸点一般不同,因此可以利用沸点不同这一特性来区分不同的物质。
知识点2:沸腾
探究新知
着火点是物质可以燃烧的最低温度。纸的着火点大约是183 °C,就是说,当纸的温度达到183 °C时,它会燃烧起来,而火焰温度通常比纸的着火点高得多。
想一想:我们能用纸做的锅在火上把水烧开吗?
视频:纸锅烧水
思考:小纸锅为什么不会燃烧?
提示:水在标准大气压下的沸点是100℃,而纸的着火点(物质可以燃烧的最低温度)大约是183℃。当水沸腾时,需要从外界不断吸收热量,使与水接触的纸的温度始终保持在100℃,达不到纸的着火点。所以,纸锅不会燃烧。
知识点2:沸腾
探究新知
【典例2】如图所示是某小组“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置及根据实验数据绘制的图象,下列分析正确的是( )
A.水不断冒出“白气”是汽化现象
B.水沸腾时,水中上升的气泡由大变小
C.8~10min内水不需要吸收热量
D.该实验地点的气压低于1标准大气压
【详解】A.水不断冒出“白气”是水蒸气遇冷液化成的小水滴,故A错误;
B.水沸腾时气泡上升逐渐变大,至液面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中;水沸腾前,气泡上升变小,故B错误;
C.水沸腾,虽然温度不变,但是需要吸热,故C错误;
D.1标准大气压下水的沸点是,由图可知水的沸点为,低于1标准大气压下的沸点,所以该实验地点的气压低于1标准大气压,故D正确。
D
03
知识点3 蒸发
(1)概念:在任何温度下都能发生的,且只能发生在液体表面的汽化现象叫做蒸发(evaporation)。
蒸发和沸腾是气化的两种形式。
杯子里的水、晾在阳光下的衣服、洒了水的地面,温度没有达到水的沸点也会变干。这是由于水蒸发,变成了气体。
知识点3:蒸发
探究新知
1. 蒸发
(1)猜想:影响蒸发快慢的因素有哪些?
a.将湿衣服晾晒在阳光下和树荫下,哪种情况下会先干呢?
b.将湿衣服分别卷起来和摊开晾晒,哪种情况下会先干呢?
c.将湿衣服分别放在通风与无风处,哪种情况下会先干呢?
2. 影响蒸发快慢的因素
根据生活经验知道:蒸发的快慢可能与液体的温度、表面积和表面上气体的流动等因素有关。
知识点3:蒸发
探究新知
(2)实验:探究影响蒸发快慢的因素
① 在4块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的酒精,如图A、B、C、D所示。其中,B被摊开表面积变大;C与A的表面积相同,但用灯加热;D与A的表面积相同,用扇子使表面上方空气的流动加快。
②并测出它们变干所用的时间分別为200s、100s、50s、80s。
(3)实验结论
液体的温度越高、液体的表面积越大、液体表面上空气流动越快,蒸发越快。
知识点3:蒸发
探究新知
观看实验——《影响蒸发快慢的因素》
知识点3:蒸发
探究新知
视频:影响蒸发快慢的因素
3. 蒸发制冷
知识点3:蒸发
探究新知
把酒精反复涂在温度计的玻璃泡上,用扇子扇,温度计读数有什么变化?如果温度计上不涂酒精,用扇子扇,温度计读数会变化吗?
视频:酒精能使温度发生改变吗?
提示:用扇子扇涂酒精的温度计的读数降低,是因为酒精蒸发吸热,使玻璃泡温度下降;不涂酒精的温度计读数不变。
3. 蒸发制冷
知识点3:蒸发
探究新知
你可能有过用医用酒精擦拭皮肤消毒的经历。如果把酒精擦在手背上,手背有什么感觉?这可能是什么原因引起的?
提示:手背感觉特别凉,是因为酒精蒸发吸热引起的。
思考:为什么扇扇子感到凉快扇
扇子不能降低空气温度,只是加快了空气流动速度,从而加快了人体表面汗液的蒸发,而蒸发吸热,所以人感到凉快。
蒸发吸热的实例
酒精为高烧病人降温
人们常用酒精为高烧病人降温、夏天在地面上洒水会感到凉爽,是利用水在蒸发时吸热来降低温度。
人们在高温的天气里大汗淋漓,是人体自我保护的生理现象,汗液蒸发吸热,使体温不致升的太高。
知识点3:蒸发
探究新知
比较 蒸发 沸腾
相同点
不
同
点 发生部位
温度条件
剧烈程度
温度变化
影响因素
都是汽化现象且都要吸热
液体表面
任何温度
缓慢
降低
液体的温度、表面积和
表面上的空气流动快慢
内部及表面同时进行
达到沸点
剧烈
不变
液面上气压的大小
4. 蒸发与沸腾的异同点
知识点3:蒸发
探究新知
知识点3:蒸发
探究新知
【典例3】我国劳动人民常在生活中运用科学知识解决实际问题,如图所示,以前有人在炎热的夏天将纱布盖在盛有剩饭剩菜的篮子上,用此方法保存的食物,不容易因气温过高而过快变质。关于此方法说法正确的是( )
A.纱布盖住食物,可以减缓食物散热达到保鲜目的
B.这种方法的原理是蒸发放热
C.为了效果更好,要将篮子放在通风的地方
D.这样可以使食物的温度保持在零摄氏度以下
【详解】AB.纱布盖住食物,主要利用水蒸发过程吸收热量达到致冷的目的,达到保鲜食物的目的,故AB错误;
C.为了效果更好,装置应放在阴凉通风的地方,这样可以加快蒸发吸热,故C正确;
D.纱布盖住食物并通过水蒸发吸热,只能降低食物周围的温度,不能使食物的温度降低到零摄氏度以下,故D错误。
C
04
知识点4 液化
知识点4:液化
探究新知
思考:如何用所学的物理知识来解释以下现象呢?
北方的冬天,户外的人们不断呼出“白气”;
秋天的早上,会发现花草上有晶莹的露珠
1. 液化现象实例探究
北方的冬天,可以看到室外的人不断地呼出“白气”,这是因为呼出的水蒸气遇到冷空气液化成的雾状小水滴。
注意:
水蒸气是气态,人眼看不到,看到的“白气”是液体。
知识点4:液化
探究新知
戴眼镜的人从寒冷的室外进入温暖的室内,镜片会蒙上一层小水珠,这是因为室内空气中的水蒸气遇到冷镜片凝结成的
定义:物质从气态变为液态叫液化。
雾、露都是指空气中的水蒸气液化的液态水(小水滴)。
傍晚或夜间,地面附近或地物的温度降低,空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠,依附在草木上,就形成了露,依附在浮尘上,就形成了雾。
雾、露的形成:
知识点4:液化
探究新知
2. 液化的方法
(1)液化的方法一:降低气体的温度
实验一:在烧瓶中注入适量的水,用酒精灯加热。观察瓶内和平口的上方,你看到了什么现象?
a. 实验现象:烧瓶内的水未沸腾时,在瓶口上方可见少量“白雾”;水沸腾以后,瓶口上方的“白雾”增多,但在靠近平口的地方却看不见“白雾” 。
b. 分析现象:对水加热,水变为水蒸气,水蒸气遇到温度比较低的瓶壁、瓶口变为小水珠“白雾”(液态)。水沸腾以后,靠近瓶口的地方温度较高,水蒸气不容易液化,所以却看不见“白雾”。
知识点4:液化
探究新知
实验二:如图所示,在瓶口上方倾斜放置一个金属盘,观察金属盘的底面,你看到了什么现象?(室温较高时,可以在金属盘上放一些冰块)
视频:水蒸气的液化
知识点4:液化
探究新知
a. 现象:
有许多水滴附着在金属盘的底面,并不断往下滴。
b. 分析现象:在实验中水汽化后状态发生了什么变化?需要什么条件?
c. 实验结论:液化需要降低气体温度。
(2)液化的方法二:压缩气体的体积
实验:如图,取一支大注射器,拉动活塞使注射器里吸进一些乙醚。取下针头,用橡皮帽把注射器的小孔堵住。先向外拉动活塞时,然后再推活塞(压缩乙醚),观察两种情况下乙醚状态的变化。
a. 现象:向外拉动活塞到一定程度时,注射器里的液态乙醚消失,然后推活塞到一定程度时,可以观察到会有液态乙醚出现。
b. 实验结论:
用压缩体积的方法可以使气体液化。
知识点4:液化
探究新知
上述实验中,用手试摸金属盘,感觉温度有什么变化?
a. 现象:
用手试摸金属盘时,感觉金属盘温度升高。
b. 实验结论:
水蒸气液化时放热。
金属盘烫手
3. 液化放热
知识点4:液化
探究新知
(1)在一定温度下,将气体液化的最大好处是体积缩小,便于储存和运输。
有些家庭利用石油加工时产生的可燃气体做饭,这些气体也是液化后储存在钢罐里的,叫液化石油气。
火箭中用做燃料和助燃剂的氢和氧,都是以液体装在火箭里的。
4. 液化的实例
知识点4:液化
探究新知
②为什么被100℃ 的水蒸气烫伤比100℃的开水烫伤更严重?
100℃ 的水蒸气
100℃的开水
100℃ 的水蒸气
100℃的开水
液化
放出热量
水蒸气液化时要放出大量的热,放了这些热之后才变成100ºC的水,其还能继续对人造成烫伤。
知识点4:液化
探究新知
知识点4:液化
探究新知
【典例4】在“探索厨房中的物态变化问题”跨学科实践活动中,某同学在家和父母一起煮饺子,针对观察到的现象,下列说法正确的是( )
A.冰冻水饺放到热水中变软是液化现象
B.煮饺子时,当水沸腾后仍然用大火加热,可以使饺子更快煮熟
C.水沸腾后打开锅盖,锅内水蒸气液化产生大量“白雾”
D.锅中冒出的水蒸气造成的烫伤要比热水烫伤更严重,因为水蒸气液化吸热
【详解】A.冰冻水饺放到热水中变软,是冻饺子中的冰熔化为水,是熔化现象,故A错误;
B.煮饺子时,当水沸腾后,温度不再上升,仍然用大火加热,也不可以使饺子更快煮熟,故B错误;
C.水沸腾后打开锅盖,锅内水蒸气上升过程中遇冷会液化变为水珠,即“白雾”,故C正确;
D.锅中冒出的水蒸气造成的烫伤要比热水烫伤更严重,因为水蒸气液化放热,故D错误。
C
05
知识点5 青藏高原上的“冰箱”
1. 电冰箱的构造和原理
知识点5 青藏高原上的“冰箱”
探究新知
液体制冷剂通过毛细管子进入冷冻室
液体制冷剂在冷冻室汽化吸热,降低冰箱内的温度
压缩机将制冷剂蒸汽压入冷凝管
蒸汽液化、放热,通过冰箱上的管子将热放出来。
制冷剂极易液化和汽化
知识点5 青藏高原上的“冰箱”
探究新知
2. 热棒的工作原理
液态氨慢慢沉入棒底
冷季,液态氨从冻土中吸热、汽化
气态氨上升到热棒上端
通过散热片向空气中放热,液化
氨极易液化和汽化
知识点5 青藏高原上的“冰箱”
探究新知
视频:热棒的工作原理
知识点5 青藏高原上的“冰箱”
探究新知
【典例5】青藏铁路沿线冻土区竖立了许多热棒,如图所示,其下端插在冻土中,里面填充了低沸点的液态氨。在寒冷的季节,热棒下端的液态氨变成气态氨上升到热棒的上端,将冻土里的热量“搬运”出去,以确保路基稳定。下列说法正确的是( )
A.若温度升高,冻土会液化,导致路基下沉
B.可以使用液态水替代液态氨
C.液态氨在热棒下端汽化吸热
D.气态氨在热棒上端凝固放热
【详解】A.若温度升高,冻土会由固态变成液态,发生熔化现象,导致路基下沉,故A错误;
B.水的沸点较高,在低温下不容易变成气态;低沸点的液态氨,在低温下容易变成气态,所以不可以使用液态水替代液态氨,故B错误;
C.物质从液态变为气态的过程叫作汽化,这一过程需要吸收热量。液态氨在热棒下端汽化吸热,故C正确;
D.气态氨在热棒上端由气态变为液态,液化放热,故D错误。
C
06
课堂小结
课堂小结
探究新知
定义:物质从液态变为气态的过程叫汽化.
①定义:在液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象.
②特点:沸腾时温度不变,但仍吸热.
③沸点:液态沸腾时的温度叫沸点,与气压有关.
①定义:只在液体表面发生的汽化现象.
②特点:任何温度下都能发生,液体蒸发吸热
③影响蒸发快慢的因素:
液体的温度、表面积、液体表面空气的流速.
沸腾
①定义:物质由气态变为液态叫做液化.
②液化方法:降低温度、压缩体积.
③特点:气体液化的过程会放热.
蒸发
汽化
液化
液化和汽化
汽化
方式
07
课堂练习
课堂练习
探究新知
1.小明利用电水壶探究水在沸腾前后温度变化的特点实验中,以下说法不正确的是( )
A.沸腾前,水的温度不断升高
B.沸腾中,继续加热,水温几乎不变
C.沸腾时,气泡上升过程中体积减小
D.沸腾时,停止加热,沸腾将会停止
C
课堂练习
探究新知
2.如图所示是电冰箱的构造及原理图,制冷剂经压缩机-冷凝器-冷冻室再以气态回到压缩机,如此循环,以保证冷藏、冷冻室等内部“冷环境”维持低温状态,下列说法正确的是( )
A.压缩机将气态制冷剂压入冷凝器里凝华放热
B.液态制冷剂进入冰箱冷冻室里汽化吸热
C.制冷剂在冷凝器内凝固吸热,使冰箱内的温
度降低
D.冷凝器应该位于冰箱的内部“冷环境”中
B
课堂练习
探究新知
3.图所示为“制造云和雨”的实验装置,在一只烧杯里铺一层饱含水分的湿沙,杯口盖一个金属皿,在金属皿里放些冰块,给烧杯加热。观察实验中各种现象,下列说法不正确的是( )
A.烧杯中出现“白气”,金属皿下表面出现小水珠
B.金属皿下底面的小水珠是由冰块熔化形成的
C.实验中涉及到的物态变化有汽化、液化和熔化
D.给烧杯加热,目的是加快湿沙中水的蒸发
B
课堂练习
探究新知
4.图是缺电地方的人们发明的一种陶制的罐中罐“冰箱”。盛夏季节里,有利于给“冰箱”中食物降温的做法是( )
A.把罐间湿沙子换成干沙子
B.经常给两罐间的沙子浇水
C.把“冰箱”放在密闭房间内
D.把“冰箱”放在潮湿环境中
B
课堂练习
探究新知
5.北方秋天的早晨,居民楼的玻璃窗上会出现“哈气”,“哈气”是水蒸气 (填物态变化的名称)生成的,出现在玻璃窗的 表面(选填“内” 或“外”),中午在阳光照射下“哈气”消失,这是因为发生了 (填 物态变化的名称)现象,该现象是 过程。 (填“吸热”或“放热”)
液化
内
汽化
吸热
课堂练习
探究新知
6.在探索厨房中的物态变化活动中,细心的小敏观察到,妈妈拿刚出笼的热馒头时,总要先往手上沾点水,这样就不至于太烫手,这是因为手上的水 (填物态变化名称)吸热,使手的温度不至于太 (填“高”或“低”)。小敏还了解到,蒸馒头时水蒸气造成的烫伤比开水烫伤更严重,主要是由于水蒸气液化成同温度的热水时,还要 (填“放出”或“吸收”)大量的热。
汽化
高
放出
课堂练习
探究新知
7.如图1所示,是瑞瑞同学在实验中拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照片,其中 (选填“甲”或“乙”)是沸腾时的情况。图2是水沸腾时的温度计的示数,据此可判断当时的气压 (选填“高于”或“低于”)标准大气压。
甲
低于
课后作业
探究新知
作业内容
同步作业
完成课后作业:“练习与应用”
自主安排
配套同步分层作业
谢谢聆听
谢谢聆听
Lavf58.45.100
$