第13章 温度与物态变化(知识清单)物理新教材沪科版九年级全一册
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内容正文:
第13章 温度与物态变化
第1节 测量:温度
一、温度
1.温度的定义
物理学中通常用温度来表示物体的冷热程度。要准确地判断和测量温度,要用温度计来测量物体的温度。
2、 温度计及其使用
1.温度计的原理
家庭和实验室里常用的液体温度计是根据液体热胀冷缩的规律制成的。
2.温度计的单位
温度计上的符号“℃”表示摄氏温度。摄氏温度的规定:将在标准大气压下纯净的冰水混合物的温度定为0℃,水沸腾时的温度定为100℃。把0℃~100℃之间划分为100等份,每1份为 1℃。
3.温度计的使用
(1)实验室温度计测量液体温度的使用规则:
① 使用前要观察温度计的量程和分度值,被测物体的温度不能超过温度计的量程。
② 测量液体温度时,温度计的玻璃泡应浸没在液体中,不能接触容器壁或容器的底部,浸入液体后还需待温度计内液柱的液面稳定时再读数,不能将温度计从液体中拿出来读数。
③ 读数时视线要与温度计内液柱的液面相平。
(2)体温计
①量程:35-42 ℃;分度值为 0.1℃
②体温计用于测量人体的温度,可以(可以/不可以)离开人体读数。若要重新测体温,则需在测量前甩动体温计,以使直管内的汞回到玻璃泡内。
③体温计的特殊构成:玻璃泡和直的玻璃管之间有极细的、弯的细管叫做缩口。
(3)常用液体温度计总结
4、常见温度值
洗澡水温度:40℃
舒适的室温:23-25℃
人体正常体温:36-37℃
冰箱冷藏室温度:4℃ 冰箱冷冻室温度:-18℃
教材延伸 温度计
1、 提高液体温度计精确度:液体温度计是利用液体的热胀冷缩工作的,即被测物体的温度转化为测温液体上升高度,液柱上升越明显,测量越精确(分度值小),结构上可以:增大玻璃泡容积,减小玻璃管内径。
2、 温度计工作原理:红外测温仪利用通过传感器接收人体发出的红外线来测量体温,测量时间短,且不需要接触人体;伽利略气体温度计利用气体的热胀冷缩;双金属片温度计利用固体的热胀冷缩;数字式体温计根据物体导电性与温度的关系制成。
第2节 熔化与凝固
一、熔化与凝固
1.定义
(1)熔化;物质从固态变为液态的过程称为熔化。(——熔化吸热)
(2)凝固;物质从液态变为固态的过程称为凝固。(——凝固放热)
2、晶体与非晶体
自然界中有些固体(类似冰),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。冰、海波、金属、食盐、石墨、钻石等都是晶体,它们都有确定的熔化温度。
有些固体(类似石蜡),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。石蜡、松香、玻璃、沥青、塑料等都是非晶体,它们没有固定的熔化温度。
3、熔点与凝固点
(1)熔点:物理学中将晶体熔化时的温度叫做熔点。晶体有熔点,而非晶体则没有熔点。
(2)凝固点:液体凝固形成晶体时有确定的温度,这个温度叫凝固点。
(3)同一种晶体的熔点和凝固点是相同的。不同晶体的熔点是不一样的,非晶体既没有熔点,也没有凝固点。
4、晶体和非晶体熔化、凝固现象的比较
晶体
非晶体
熔化图像
熔化过程中
吸热,温度不变
吸热,温度升高
熔化条件
温度达到熔点,不断吸热
不断地吸热
凝固图像
凝固过程中
放热,温度不变
放热,温度降低
凝固条件
温度达到凝固点,不断放热
不断地放热
熔点、凝固点
有熔点、凝固点,同种晶体的熔点、凝固点相同
没有固定的熔化温度和凝固温度
物质举例
冰、海波、金属、食盐、石墨、钻石
石蜡、松香、玻璃、沥青、塑料
二、实验探究固体熔化时温度随时间的变化规律
【实验器材】
铁架台(带铁圈、铁夹)、酒精灯、石棉网、烧杯、试管、温度计、停表(或秒表)、搅拌棒(或玻璃棒)、火柴、待测固体(海波、石蜡)、水(用于水浴加热)
【实验步骤】
将海波(即硫代硫酸钠)放入试管中,用图所示装置加热海波,观察海波在熔化过程中温度及状态的变化。每隔相同的时间,将测得的温度值及对应状态填入自己设计的表格中。用同样的方法探究石蜡熔化时温度随时间变化的特点。
通过数据(或作图)分析,看看海波和石蜡在熔化过程中温度的变化分别有什么特点。
【实验数据收集】
实验数据记录表格
以纵轴表示温度,横轴表示时间,将表格数据绘制成图像:
【实验数据分析】
(1)海波
①AB段——海波处于固态,吸热温度不断升高;
②BC段——海波处于固液共存态,吸热熔化,但温度保持为48℃;
③CD段——海波完全变为液态,吸热温度不断升高.
(2)石蜡
石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀,逐渐熔化为液态,整个熔化过程石蜡不断吸热,温度持续升高
【实验结论】
海波:整个加热过程,海波熔化前温度不断升高,熔化时温度保持不变,熔化后温度继续升高;
石蜡:整个加热过程,熔化过程温度不断升高
【交流反思】
(1) 实验所需要的测量工具:秒表、温度计
(2) 组装器材:自下而上,先固定酒精灯,在安装石棉网时,酒精灯需要点燃,目的:确保用酒精灯外焰加热;最后固定温度计的目的:确保温度计的玻璃泡完全浸没在待测物体中且不能接触到容器
(3) 搅拌器的目的:使物质受热均匀
(4) 石棉网的作用:使烧杯底部受热均匀
(5) 水浴法加热的目的:①使物质受热均匀;②使固体的温度上升速度较慢,便于记录数据
(6) 烧杯中水量的要求:试管不能接触烧杯底且试管中的物质可以浸没在水中
(7) 实验时用碎的(或较小)固体颗粒,原因:使固体受热更均匀;或温度计液泡能与小颗粒更充分接触,测得得温度更准确;
(8) 缩短加热时间的方法:适当减少被测物体质量;换火力更大的酒精灯
(9) 记录多组数据的目的:寻找普遍规律
(10) 像海波这类固体有确定的熔化温度,称为晶体。没有确定熔化温度的,称为非晶体。晶体熔化特点:熔化过程,持续吸热,温度不变;晶体熔化条件:达到熔点,持续吸热
(11)晶体有熔点,非晶体没有熔点
第3节 探究:汽化与液化
一、汽化与液化
1.定义
(1)汽化:物质从液态变为气态的过程称为汽化。(——汽化吸热)
(2)液化:物质从气态变为液态的过程称为液化。(——液化放热)
2、沸腾与沸点
(1)沸腾是在一定温度下液体的内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。
(2)水在沸腾过程中,虽然继续吸热,但它的温度保持不变,这个温度叫做沸点。不同液体沸腾时的温度不同,因此,其沸点也不同。
物质的沸点在不同条件下也会发生变化。例如,在水中放些盐或糖,沸点会升高,如果加入酒精,则沸点会降低。海拔高的地方由于气压低,水的沸点会随之变低。通常,地势每升高 1 000 m,水的沸点就降低约 3℃。在珠穆朗玛峰上,开水的水温大约为 73.5℃。
(3)沸腾的特点:持续吸热,温度不变
(4)沸腾的条件:达到沸点,持续吸热
3、蒸发
(1)蒸发在任何温度下,只发生在液体表面的缓慢的汽化现象。
(2)影响蒸发快慢的因素
液体蒸发的快慢与液体的表面积、液体温度和表面空气流动速度有关。液体温度越高、表面积越大、表面空气流动越快,其蒸发就越快;反之,蒸发越慢。
4、液化的方法
(1)降低温度(雾、露、小水珠)
①生活中看到的“白气”、“白雾”都是水蒸气遇冷形成液态小水滴。液化的小水珠(一般出现在温度高的一侧)而不是水蒸气,水蒸气是气态,是看不见的。
②水蒸气的烫伤往往比开水烫伤更严重,这是因为水蒸气遇冷液化的时候要放热。
③对水加热过程中在离壶口近处温度高,几乎看不见“白气”;离壶口远处环境温度低,高温水蒸气遇冷液化形成小水滴,即所见到的“白气”。
(2) 压缩体积(打火机中的燃料)
二、实验探究水沸腾时温度的变化规律
【实验器材】
酒精灯、烧杯、温度计、铁架台、有孔的盖子、陶土网和秒表。
【实验设计】
实验装置如图所示。将水加热至沸腾,观察水在沸腾前后的温度变化和现象。
【实验步骤】
(1)按照图安装好器材,向烧杯中倒入适量的水。
(2)点燃酒精灯加热水,观察烧杯中水的状态变化情况和温度计示数的变化。当水温接近 90℃时,每隔0.5 min 将水的温度记录在设计的表格中,直到水持续沸腾几分钟为止。
(3)根据记录的数据,在坐标纸上以温度为纵坐标、时间为横坐标建立坐标系,并在坐标系中描出各点,再将这些点用平滑曲线连接起来。
【实验结论】
(1) 沸腾前,对水加热,水的温度不断升高;烧杯底部有气泡产生,气泡在上升过程中体积逐渐变小,直至消失。如图甲所示。
(2) 沸腾时,对水加热,水的温度保持不变;烧杯内有大量的气泡产生,气泡在上升过程中体积逐渐变大,到达水面破裂,水的内部和表面同时发生剧烈的汽化现象。如图乙所示。
【反思交流】
(1)水在沸腾过程中需要吸收热量吗?为什么?
水沸腾过程中需要吸收热量,一旦撤去酒精灯,过一会儿,沸腾就停止了。
液体在沸腾过程中,大量分子会挣脱周围分子的引力而飞出,若要使沸腾过程继续,必须对液体继续加热,以便更多的分子飞出(图13—24)。在沸腾过程中,来自外界的热量为分子挣脱引力提供了能量,但无多余能量使液体温度升高。
(2)观察烧杯盖子上是否有小水滴,思考它们是从哪里来的。
水沸腾后变成水蒸气,水蒸气遇到温度较低的盖子就变成了小水滴(液化现象)。
(3)用纸杯代替烧杯做此实验,能使纸杯中的水沸腾吗?
纸杯中的水能够沸腾,沸腾过程,水持续吸收纸杯的热量,且温度不变,纸杯达不到着火点(纸的着火点183℃),不会被点燃。
(4)缩短加热时间的方法:①提高水的初温;②减少实验的水量;③调大酒精灯火焰,并用外焰加热;④在烧杯上加带小孔(孔的作用:使烧杯内外气压相同)的盖子,以减少热损失。
(5)撤去酒精灯后,水不会立即停止沸腾的原因:铁圈和石棉网有余温,温度高于水的沸点,水可以持续吸热。
(6)要探究水在沸腾过程中是否需要吸热,应该撤去酒精灯,停留片刻,再观察水是否沸腾。
(7)沸点与气压的关系
①水的沸点低于 100 ℃是因为当地大气压低于一个标准大气压;水的沸点高于 100 ℃是因为沸腾后未取下硬纸板,导致杯内气压高于标准大气压。
②将装有刚沸腾的水的烧瓶塞紧瓶塞后倒置,用冷水浇烧瓶的底部,看到水又重新沸腾起来。原因是用冷水浇时,烧瓶中的水蒸气液化,瓶内气压降低,水的沸点降低。
(7)实验中收集多组数据的目的:寻找普遍规律
(8)液体沸腾特点:持续吸热,温度不变;液体沸腾条件:达到沸点,持续吸热
第4节 升华与凝华
1、 升华与凝华
1.定义
(1)物质从固态直接变为气态的过程称为升华,升华吸热。
(2)物质从气态直接变为固态的过程称为凝华,凝华放热。
(3)升华与凝华是固气之间的直接转化,不经过液态
2、常见的升华与凝华现象
生活现象
解释
升华
在北方的冬天,冰冻的衣服也能直接晾干,冰雕、雪人变小
冰直接变成了水蒸气
樟脑球放一段时间后会自动消失
樟脑球由固态变成了气态
舞台上的淡淡薄雾所用的干冰
干冰(固态二氧化碳)升华吸收大量的热量,使周围的温度快速下降,空气中的水蒸气遇冷液化形成的
干冰保持食物新鲜
还利用干冰升华吸热的特点来保持食物新鲜
人工降雨
将干冰“喷”入冷空气层,干冰会很快升华,在升华过程中将吸收大量的热量,使其周围冷空气层的温度急剧下降;这时,冷空气层中的水蒸气便会变成小冰晶;小冰晶逐渐变大后下落,在下落中遇到暖气流就会熔化而形成雨
凝华
深秋或初春,当夜间气温低于 0℃时,空气中的水蒸气会在温度较低的枝叶、木头和瓦片等物体上凝成白色晶状的小冰粒,这就是霜
水蒸气直接变成的固体冰晶
寒冷冬天窗玻璃上的冰花
树枝上“雾凇”
用久的白炽灯泡灯壁变黑
白炽灯的灯丝在高温下变成气态,遇到较冷的灯泡壁变成了固态钨,附着在灯泡内壁
3、物态变化总结
(1) 物质常见的三种状态是固态、液态和气态。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。
(2) 六种物态变化及其条件
(3) 自然界的水循环
云过冷
雾凇(树挂)、霜
云
凝华现象:霜、雪、窗玻璃上的冰花、雾凇;液化现象:雾、露、白气
教材延伸 吸热与放热
当一个高温物体和一个低温物体接触时,热量会自发地从高温物体向低温物体传递(热传递的条件:有温度差)。发生热传递时,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,直到两个物体最后温度相同,不再进行热传递。
第5节 全球变暖与水资源危机
一、全球变暖及其影响
1.原因:化石燃料燃烧排放CO₂等温室气体
2.影响:海平面上升、动植物受影响、农业受影响、人类健康受威胁
3.积极措施
(1)中国计划“碳达峰”(2030年前)与“碳中和”(2060年前)
(2)碳中和——减排+移除→净零排放
二、水资源危机及其影响
1.表现:土地沙化、河流污染、缺水普遍
2.我国现状:人均水资源仅为世界平均35%,北方水资源紧缺
3.积极措施
(1)世界水日(3月22日)与中国水周(3月22-28日)
(2)个人行动:节水、节能、垃圾分类、低碳生活
易错点01 认为所有温度计都是液体热胀冷缩制成的错因:记成所有温度计都是液体热胀冷缩制成的。
深度辨析:温度计的原理是根据液体热胀冷缩制成的,只针对液体温度计,伽利略气体温度计依据气体热胀冷缩制成;双金属片温度计依据固体热胀冷缩制成。
【对点训练1】如图所示,为某物理兴趣小组自制的“温度计”,直角玻璃管与烧瓶相连,烧瓶内是大气,玻璃管水平部分封有一段红色的水柱,烧瓶活塞不漏气。
(1)此“温度计”是根据 ___________(填“液体”或“气体”)热胀冷缩的规律制成的;
(2)将该“温度计”从室内移至室外,发现玻璃管内红色水柱向左移动了一段距离,说明此时室外的温度 ___________(填“高于”、“等于”或“低于”)室内的温度。
【答案】 气体 高于
【详解】(1)[1]此“温度计”是气体温度计,气体温度计的原理是气体的热胀冷缩。
(2)[2]将该“温度计”从室内移至室外,发现玻璃管内红色水柱向左移动了一段距离,说明烧瓶内气体受热膨胀,此时室外的温度高于室内温度。
【对点训练2】在进行实践活动展示时,几位同学都带来了自制的温度计,如图甲所示。他们所用的玻璃小瓶大小相同,里面装满同种带颜色的水,在小瓶口的橡皮塞上各插进一根粗细不同的吸管。观察这两支自制温度计的结构,其中______温度计对温度的反应更灵敏(选填“A”或“B”)。已知在相同条件下,铝的热膨胀比铜显著。如图乙所示,是一个由铜铝组成的双金属片,在30℃时是平直的,则在80℃时,双金属片将向______弯曲。(选填“铝”或“铜”)
【答案】 A 铜
【详解】自制温度计是利用了液体的热胀冷缩原理,瓶子大小相同,温度变化相同时,水膨胀体积一样;吸管越细,液面上升高度越大,灵敏度越高,即A更灵敏;
相同条件下,铝热膨胀比铜更显著。温度升高到80℃,铝伸长的长度比铜更长,铝片变长更多,图中铜片在下方,铝在上方,双金属片会向膨胀小的一侧,也就是铜那一侧弯曲。
易错点02 温度计读数不区分正还是负错因:所有温度计都按正的来读数。
深度辨析:如图温度计以零刻度线为基准,往左/下(为负)数值变大,往右/上(为正)数值变大,读数时先看数值变大还是变小,同时注意分度值。
【对点训练】如图所示,甲温度计示数________℃,乙温度计示数________℃,丙温度计示数________℃。
【答案】 29 -11 36.3
【详解】甲乙两图中温度计的分度值是1℃,甲刻线越往上示数越大,读数为29℃;
乙刻线越往下示数越大,读数为-11℃;
丙图中体温计分度值是0.1℃,读数为36.3℃。
易错点03 分不清“白气”是气还是液错因:”白气“误认为是水蒸气,气态。
深度辨析:”白气“不是水蒸气,水蒸气存在空气中,是看不见的;我们看到的”白气“是水蒸气遇冷液化形成的”小水滴“,是液态。即“白气”是高温水蒸气遇冷(温度更低的环境,通常0℃以上)液化形成的小水滴,它出现在水蒸气温度较高、外界环境温度较低的那一侧。
常见的液化现象:雾、露、白气均是液化现象
【对点训练】如图所示是一款新能源智能汽车,车顶覆盖薄膜式太阳能电池板,车窗采用“智能玻璃”。
冬天行车时,汽车挡风玻璃的 容易出现一层白雾遮挡视线,此时应该将“智能玻璃”的温度调__________(选填“高”或“低”)。而夏天时,汽车从阴凉的地下车库出来后,会在玻璃窗的_________(选填“内”或“外”)侧结出一层水雾。
【答案】内侧 高 外
【详解】冬天行车时,车内的水蒸气遇到冷的玻璃后会液化变成小水珠凝结在汽车挡风玻璃的内侧,此时应将“智能玻璃”温度调高,可使其蒸发,避免水蒸气液化。
夏天汽车从阴凉的地下车库出来后,车外温度较高的水蒸气遇到温度低的玻璃液化形成水雾,水雾出现在玻璃窗的外侧。
易错点04 分不清“霜”“窗玻璃上的冰花”是凝固还是凝华
错因:霜、冰花都是固态,误认为是凝固现象
深度辨析:霜、冰花指的是空气中的水蒸气遇到温度极低(0℃以下)的物体表面上形成固态冰晶,是由气态直接到固态,凝华现象;
与雾、”白气“的区别:雾、”白气“是空气中的水蒸气遇到温度较低(通常0℃以上)液化形成的小水滴;
常见凝华现象:霜、雪、冰花、雾凇是凝华
【对点训练1】填写下列诗句中涉及到的物态变化,“月落乌啼霜满天”,“霜”的形成是___________现象;“雾失楼台,月迷津渡”,“雾”的形成是___________现象;“已是悬崖百丈冰,犹有花枝俏”,“冰”的形成是___________现象。
【答案】 凝华 液化 凝固
【详解】[1]霜是空气中的水蒸气遇冷直接变为固态小冰晶,是凝华现象。
[2]雾是空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴悬浮于空中,属于液化现象。
[3]冰是液态的水遇冷凝固形成的。
【对点训练2】冰箱的冷冻室(温度为-15℃)需要除霜,更换冷冻室门上的密封条后,结霜明显减少,这是因为减少了外部空气进入冷冻室,其中的水蒸气发生_______(填一种物态变化名称)形成的霜就相应减少。厨房里使用的瓶装液化气,是采用在一定温度下_______的方法使气体液化的。
【答案】 凝华 压缩体积
【详解】霜是固态,水蒸气是气态,物质由气态直接变为固态的物态变化为凝华,因此外部进入的水蒸气减少,发生凝华形成的霜就相应减少;使气体液化的方法有降低温度和压缩体积两种,瓶装液化气是在一定温度下,通过压缩体积的方法使气态液化气液化,以此方便储存和运输。
易错点05 认为沸腾、晶体熔化过程温度不变,所以不吸热错因:生活中水在加热过程越来越烫(温度越来越高),缺乏对实验过程的分析及应用
深度辨析:对水加热,沸腾前,水的温度不断升高;达到沸点,继续加热,水持续沸腾(泡泡由小变大),水的温度保持不变;停止加热,过一段时间,水就停止沸腾了。
沸腾的条件:达到沸点,持续吸热(两个条件缺一不可)
同理:晶体熔化的条件:达到熔点+持续吸热
【对点训练1】小志和小丽分别利用如图甲所示装置探究“水沸腾时温度变化的特点”,根据实验数据绘制出了如图乙所示图像;
(1)由图像可知:水的沸点低于,原因是气压__________(填“高于”、“等于”或“低于”)标准大气压。水沸腾时持续吸热,温度__________;
(2)根据图像判断,__________实验时用的水的质量大。(填写“小丽”或“小志”);
(3)实验结束后,小志想到妈妈在煮饺子时加入一些冷水,锅内的水停止沸腾。原因是水__________(填“温度低于沸点”或“不能继续吸热”);
(4)撤去酒精灯后,同学们发现水很快停止沸腾,说明水在沸腾过程中需要不断__________。
【答案】(1) 低于 不变
(2)小志
(3)温度低于沸点
(4)吸热
【详解】(1)标准大气压下水的沸点是100°C,气压越低,沸点越低,水的沸点低于100°C,所以当地的大气压低于1个标准大气压;
由图像可知,水沸腾的特点是吸收热量,但温度不变。
(2)从图像可以看出,两人实验中水的初温、最终沸点都完全相同,小丽的水仅需要6分钟就达到沸点,小志的水需要9分钟才升温至沸点,加热到沸腾的耗时更长,说明小志实验时用的水的质量更大。
(3)加入冷水后,锅内的整体水温会快速下降,低于水的沸点,不满足沸腾的温度条件,因此水会停止沸腾。
(4)撤去酒精灯,热源消失,无法吸热,水很快停止沸腾,说明沸腾需要不断吸热。
【对点训练2】关于物态变化,下列说法正确的是( )
A.苹果长时间放置后表皮干瘪,这是因为汽化只发生在液体表面
B.将一小块的冰放到0℃的水中,冰将会熔化,水温不变
C.舞台上喷洒干冰后形成的大量“白气”是干冰升华产生的二氧化碳气体
D.北方的冬天,户外的人不断呼出“白气”,“白气”的形成过程需要放热
【答案】D
【详解】A.苹果表皮干瘪是因为水分蒸发,蒸发是汽化的一种方式,但汽化包括蒸发和沸腾,蒸发只发生在液体表面,沸腾是在液体表面和内部同时发生的,故A错误;
B.将-6℃的冰放入0℃的水中,发生热传递,水向冰放热,导致水温降低(甚至结冰),冰吸热温度升高,冰熔化需要达到熔点0℃并继续吸热,但水向冰放热后自身温度会降低,无法使冰继续吸热熔化,故冰不会熔化,水温会下降,故B错误;
C.舞台上的“白气”不是干冰升华的二氧化碳,而是干冰升华吸热,使周围空气温度降低,空气中的水蒸气液化形成的小水滴,故C错误;
D.北方冬天呼出的“白气”,是嘴里的热水蒸气遇到周围的冷空气液化形成的小水珠,液化过程需要放热,故D正确。
故选D。
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第13章 温度与物态变化
第1节 测量:温度
一、温度
1.温度的定义
物理学中通常用 来表示物体的冷热程度。要准确地判断和测量温度,要用 来测量物体的温度。
2、 温度计及其使用
1.温度计的原理
家庭和实验室里常用的液体温度计是根据 的规律制成的。
2.温度计的单位
温度计上的符号“℃”表示 。摄氏温度的规定:将在标准大气压下 的温度定为0℃, 的温度定为100℃。把0℃~100℃之间划分为 ,每1份为 。
3.温度计的使用
(1)实验室温度计测量液体温度的使用规则:
① 使用前要观察温度计的 ,被测物体的温度不能超过温度计的量程。
② 测量液体温度时,温度计的玻璃泡应 在液体中,不能接触 ,浸入液体后还需待温度计内液柱的液面 再读数, 将温度计从液体中拿出来读数。
③ 读数时视线要与温度计内液柱的液面 。
(2)体温计
①量程: ℃;分度值为 ②体温计用于测量 的温度, (可以/不可以)离开人体读数。若要重新测体温,则需在测量前 体温计,以使直管内的汞回到玻璃泡内。
③体温计的特殊构成:玻璃泡和直的玻璃管之间有极细的、弯的细管叫做 。
(3)常用液体温度计总结
4、常见温度值
洗澡水温度:
舒适的室温:
人体正常体温:
冰箱冷藏室温度: 冰箱冷冻室温度:
教材延伸 温度计
1、 提高液体温度计精确度:液体温度计是利用液体的热胀冷缩工作的,即被测物体的温度转化为测温液体上升高度,液柱上升越明显,测量越精确(分度值小),结构上可以:增大玻璃泡容积,减小玻璃管内径。
2、 温度计工作原理:红外测温仪利用通过传感器接收人体发出的红外线来测量体温,测量时间短,且不需要接触人体;伽利略气体温度计利用气体的热胀冷缩;双金属片温度计利用固体的热胀冷缩;数字式体温计根据物体导电性与温度的关系制成。
第2节 熔化与凝固
一、熔化与凝固
1.定义
(1)熔化;物质从 的过程称为熔化。(——熔化 )
(2)凝固;物质从 的过程称为凝固。(——凝固 )
2、晶体与非晶体
自然界中有些固体(类似冰),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 ,称为 。 、食盐、石墨、钻石等都是晶体,它们都有确定的熔化温度。
有些固体(类似石蜡),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 ,称为 。 、沥青、塑料等都是非晶体,它们没有固定的熔化温度。
3、熔点与凝固点
(1)熔点:物理学中将 叫做熔点。晶体有熔点,而非晶体则没有熔点。
(2)凝固点:液体凝固形成晶体时 ,这个温度叫凝固点。
(3)同一种晶体的熔点和凝固点是 。不同晶体的熔点是不一样的,非晶体既没有熔点,也没有凝固点。
4、晶体和非晶体熔化、凝固现象的比较
晶体
非晶体
熔化图像
熔化过程中
熔化条件
凝固图像
凝固过程中
凝固条件
熔点、凝固点
物质举例
、食盐、石墨、钻石
、沥青、塑料
二、实验探究固体熔化时温度随时间的变化规律
【实验器材】
铁架台(带铁圈、铁夹)、酒精灯、石棉网、烧杯、试管、 、 、搅拌棒(或玻璃棒)、火柴、待测固体(海波、石蜡)、水(用于水浴加热)
【实验步骤】
将海波(即硫代硫酸钠)放入试管中,用图所示装置加热海波,观察海波在熔化过程中温度及状态的变化。每隔相同的时间,将测得的温度值及对应状态填入自己设计的表格中。用同样的方法探究石蜡熔化时温度随时间变化的特点。
通过数据(或作图)分析,看看海波和石蜡在熔化过程中温度的变化分别有什么特点。
【实验数据收集】
实验数据记录表格
以纵轴表示温度,横轴表示时间,将表格数据绘制成图像:
【实验数据分析】
(1)海波
①AB段——海波处于固态,吸热温度不断升高;
②BC段——海波处于固液共存态,吸热熔化,但温度保持为48℃;
③CD段——海波完全变为液态,吸热温度不断升高.
(2)石蜡
石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀,逐渐熔化为液态,整个熔化过程石蜡不断吸热,温度持续升高
【实验结论】
海波:整个 ,海波熔化前温度不断升高, ,熔化后温度继续升高;
石蜡:整个 ,
【交流反思】
(1) 实验所需要的测量工具:
(2) 组装器材: ,先固定酒精灯,在安装石棉网时, ,目的: ;最后固定温度计的目的:
(3) 搅拌器的目的:
(4) 石棉网的作用:
(5) 水浴法加热的目的:① ;②
(6) 烧杯中水量的要求:
(7) 实验时用 固体颗粒,原因: ;或温度计液泡能与小颗粒更充分接触,测得得温度更准确;
(8) 缩短加热时间的方法:
(9) 记录多组数据的目的:
(10) 像海波这类固体有确定的熔化温度,称为晶体。没有确定熔化温度的,称为非晶体。晶体熔化特点: ;晶体熔化条件:
(11)晶体 熔点,非晶体 熔点
第3节 探究:汽化与液化
一、汽化与液化
1.定义
(1)汽化:物质从 的过程称为汽化。(——汽化 )
(2)液化:物质从 的过程称为液化。(——液化 )
2、沸腾与沸点
(1)沸腾是 。
(2)水在沸腾过程中,虽然继续吸热,但它的 保持不变,这个温度叫做 。不同液体沸腾时的温度 ,因此,其沸点 。
物质的沸点在不同条件下也会发生变化。例如,在水中放些盐或糖,沸点会 ,如果加入酒精,则沸点会 。海拔高的地方由于气压低,水的沸点会随之 。通常,地势每升高 1 000 m,水的沸点就降低约 3℃。在珠穆朗玛峰上,开水的水温大约为 73.5℃。
(3)沸腾的特点:
(4)沸腾的条件:
3、蒸发
(1)蒸发 。
(2)影响蒸发快慢的因素
液体蒸发的快慢与 有关。液体温度越高、表面积越大、表面空气流动越快,其蒸发就 ;反之,蒸发 。
4、液化的方法
(1) (雾、露、小水珠)
①生活中看到的“白气”、“白雾”都是 。液化的小水珠( )而不是水蒸气,水蒸气是气态,是看不见的。
②水蒸气的烫伤往往比开水烫伤更 ,这是因为水蒸气遇冷 的时候要 。
③对水加热过程中在离壶口近处温度 ,几乎看不见“白气”;离壶口远处环境温度 ,高温水蒸气 ,即所见到的“白气”。
(2) (打火机中的燃料)
二、实验探究水沸腾时温度的变化规律
【实验器材】
酒精灯、烧杯、 、铁架台、有孔的盖子、陶土网和 。
【实验设计】
实验装置如图所示。将水加热至沸腾,观察水在沸腾前后的温度变化和现象。
【实验步骤】
(1)按照图安装好器材,向烧杯中倒入适量的水。
(2)点燃酒精灯加热水,观察烧杯中水的状态变化情况和温度计示数的变化。当水温接近 90℃时,每隔0.5 min 将水的温度记录在设计的表格中,直到水持续沸腾几分钟为止。
(3)根据记录的数据,在坐标纸上以温度为纵坐标、时间为横坐标建立坐标系,并在坐标系中描出各点,再将这些点用平滑曲线连接起来。
【实验结论】
(1) 沸腾前,对水加热,水的温度 ; 。如图甲所示。
(2) 沸腾时,对水 ,水的温度 ;烧杯内有大量的气泡产生, ,到达水面破裂,水的内部和表面同时发生剧烈的汽化现象。如图乙所示。
【反思交流】
(1)水在沸腾过程中需要吸收热量吗?为什么?
水沸腾过程中需要吸收热量,一旦撤去酒精灯,过一会儿,沸腾就停止了。
液体在沸腾过程中,大量分子会挣脱周围分子的引力而飞出,若要使沸腾过程继续,必须对液体继续加热,以便更多的分子飞出(图13—24)。在沸腾过程中,来自外界的热量为分子挣脱引力提供了能量,但无多余能量使液体温度升高。
(2)观察烧杯盖子上是否有小水滴,思考它们是从哪里来的。
水沸腾后变成水蒸气,水蒸气遇到温度较低的盖子就变成了小水滴( 现象)。
(3)用纸杯代替烧杯做此实验,能使纸杯中的水沸腾吗?
(4)缩短加热时间的方法:① ;② ;③ ;④ (孔的作用: ) (5)撤去酒精灯后,水不会立即停止沸腾的原因: 。
(6)要探究水在沸腾过程中是否需要吸热,应该 ,停留片刻,再观察水是否沸腾。
(7)沸点与气压的关系
①水的沸点低于 100 ℃是因为当地大气压 一个标准大气压;水的沸点高于 100 ℃是因为沸腾后 取下硬纸板,导致杯内气压 标准大气压。
②将装有刚沸腾的水的烧瓶塞紧瓶塞后倒置,用冷水浇烧瓶的底部,看到水又重新沸腾起来。原因是用冷水浇时,烧瓶中的水蒸气 ,瓶内气压 ,水的沸点 。
(7)实验中收集多组数据的目的:寻找普遍规律
(8)液体沸腾特点: ;液体沸腾条件:
第4节 升华与凝华
1、 升华与凝华
1.定义
(1)物质从 的过程称为升华,升华 。
(2)物质从 的过程称为凝华,凝华 。
(3)升华与凝华是固气之间的直接转化,不经过液态
2、常见的升华与凝华现象
生活现象
解释
升华
在北方的冬天,冰冻的衣服也能直接晾干,冰雕、雪人变小
冰直接变成了水蒸气
樟脑球放一段时间后会自动消失
樟脑球由固态变成了气态
舞台上的淡淡薄雾所用的干冰
干冰(固态二氧化碳)升华吸收大量的热量,使周围的温度快速下降,空气中的水蒸气遇冷液化形成的
干冰保持食物新鲜
还利用干冰升华吸热的特点来保持食物新鲜
人工降雨
将干冰“喷”入冷空气层,干冰会很快升华,在升华过程中将吸收大量的热量,使其周围冷空气层的温度急剧下降;这时,冷空气层中的水蒸气便会变成小冰晶;小冰晶逐渐变大后下落,在下落中遇到暖气流就会熔化而形成雨
凝华
深秋或初春,当夜间气温低于 0℃时,空气中的水蒸气会在温度较低的枝叶、木头和瓦片等物体上凝成白色晶状的小冰粒,这就是霜
水蒸气直接变成的固体冰晶
寒冷冬天窗玻璃上的冰花
树枝上“雾凇”
用久的白炽灯泡灯壁变黑
白炽灯的灯丝在高温下变成气态,遇到较冷的灯泡壁变成了固态钨,附着在灯泡内壁
3、物态变化总结
(1) 物质常见的三种状态是 。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 。
(2) 六种物态变化及其条件
(3) 自然界的水循环
云过冷
雾凇(树挂)、霜
云
凝华现象: ;液化现象:
教材延伸 吸热与放热
当一个高温物体和一个低温物体接触时,热量会自发地从高温物体向低温物体传递(热传递的条件:有温度差)。发生热传递时,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,直到两个物体最后温度相同,不再进行热传递。
第5节 全球变暖与水资源危机
一、全球变暖及其影响
1.原因:
2.影响:
3.积极措施
(1)中国计划“碳达峰”(2030年前)与“碳中和”(2060年前)
(2) —— →净零排放
二、水资源危机及其影响
1.表现:
2.我国现状:人均水资源仅为世界平均35%,北方水资源紧缺
3.积极措施
(1)世界水日 中国水周
(2)个人行动:
易错点01 认为所有温度计都是液体热胀冷缩制成的错因:记成所有温度计都是液体热胀冷缩制成的。
深度辨析:温度计的原理是根据液体热胀冷缩制成的,只针对液体温度计,伽利略气体温度计依据气体热胀冷缩制成;双金属片温度计依据固体热胀冷缩制成。
【对点训练1】如图所示,为某物理兴趣小组自制的“温度计”,直角玻璃管与烧瓶相连,烧瓶内是大气,玻璃管水平部分封有一段红色的水柱,烧瓶活塞不漏气。
(1)此“温度计”是根据 ___________(填“液体”或“气体”)热胀冷缩的规律制成的;
(2)将该“温度计”从室内移至室外,发现玻璃管内红色水柱向左移动了一段距离,说明此时室外的温度 ___________(填“高于”、“等于”或“低于”)室内的温度。
【对点训练2】在进行实践活动展示时,几位同学都带来了自制的温度计,如图甲所示。他们所用的玻璃小瓶大小相同,里面装满同种带颜色的水,在小瓶口的橡皮塞上各插进一根粗细不同的吸管。观察这两支自制温度计的结构,其中______温度计对温度的反应更灵敏(选填“A”或“B”)。已知在相同条件下,铝的热膨胀比铜显著。如图乙所示,是一个由铜铝组成的双金属片,在30℃时是平直的,则在80℃时,双金属片将向______弯曲。(选填“铝”或“铜”)
易错点02 温度计读数不区分正还是负错因:所有温度计都按正的来读数。
深度辨析:如图温度计以零刻度线为基准,往左/下(为负)数值变大,往右/上(为正)数值变大,读数时先看数值变大还是变小,同时注意分度值。
【对点训练】如图所示,甲温度计示数________℃,乙温度计示数________℃,丙温度计示数________℃。
易错点03 分不清“白气”是气还是液错因:”白气“误认为是水蒸气,气态。
深度辨析:”白气“不是水蒸气,水蒸气存在空气中,是看不见的;我们看到的”白气“是水蒸气遇冷液化形成的”小水滴“,是液态。即“白气”是高温水蒸气遇冷(温度更低的环境,通常0℃以上)液化形成的小水滴,它出现在水蒸气温度较高、外界环境温度较低的那一侧。
常见的液化现象:雾、露、白气均是液化现象
【对点训练】如图所示是一款新能源智能汽车,车顶覆盖薄膜式太阳能电池板,车窗采用“智能玻璃”。
冬天行车时,汽车挡风玻璃的 容易出现一层白雾遮挡视线,此时应该将“智能玻璃”的温度调__________(选填“高”或“低”)。而夏天时,汽车从阴凉的地下车库出来后,会在玻璃窗的_________(选填“内”或“外”)侧结出一层水雾。
易错点04 分不清“霜”“窗玻璃上的冰花”是凝固还是凝华
错因:霜、冰花都是固态,误认为是凝固现象
深度辨析:霜、冰花指的是空气中的水蒸气遇到温度极低(0℃以下)的物体表面上形成固态冰晶,是由气态直接到固态,凝华现象;
与雾、”白气“的区别:雾、”白气“是空气中的水蒸气遇到温度较低(通常0℃以上)液化形成的小水滴;
常见凝华现象:霜、雪、冰花、雾凇是凝华
【对点训练1】填写下列诗句中涉及到的物态变化,“月落乌啼霜满天”,“霜”的形成是___________现象;“雾失楼台,月迷津渡”,“雾”的形成是___________现象;“已是悬崖百丈冰,犹有花枝俏”,“冰”的形成是___________现象。
【对点训练2】冰箱的冷冻室(温度为-15℃)需要除霜,更换冷冻室门上的密封条后,结霜明显减少,这是因为减少了外部空气进入冷冻室,其中的水蒸气发生_______(填一种物态变化名称)形成的霜就相应减少。厨房里使用的瓶装液化气,是采用在一定温度下_______的方法使气体液化的。
易错点05 认为沸腾、晶体熔化过程温度不变,所以不吸热错因:生活中水在加热过程越来越烫(温度越来越高),缺乏对实验过程的分析及应用
深度辨析:对水加热,沸腾前,水的温度不断升高;达到沸点,继续加热,水持续沸腾(泡泡由小变大),水的温度保持不变;停止加热,过一段时间,水就停止沸腾了。
沸腾的条件:达到沸点,持续吸热(两个条件缺一不可)
同理:晶体熔化的条件:达到熔点+持续吸热
【对点训练1】小志和小丽分别利用如图甲所示装置探究“水沸腾时温度变化的特点”,根据实验数据绘制出了如图乙所示图像;
(1)由图像可知:水的沸点低于,原因是气压__________(填“高于”、“等于”或“低于”)标准大气压。水沸腾时持续吸热,温度__________;
(2)根据图像判断,__________实验时用的水的质量大。(填写“小丽”或“小志”);
(3)实验结束后,小志想到妈妈在煮饺子时加入一些冷水,锅内的水停止沸腾。原因是水__________(填“温度低于沸点”或“不能继续吸热”);
(4)撤去酒精灯后,同学们发现水很快停止沸腾,说明水在沸腾过程中需要不断__________。
【对点训练2】关于物态变化,下列说法正确的是( )
A.苹果长时间放置后表皮干瘪,这是因为汽化只发生在液体表面
B.将一小块的冰放到0℃的水中,冰将会熔化,水温不变
C.舞台上喷洒干冰后形成的大量“白气”是干冰升华产生的二氧化碳气体
D.北方的冬天,户外的人不断呼出“白气”,“白气”的形成过程需要放热
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