师:同学们大家好,欢迎观看本次的科学课,今天我们一起来学习“水结冰了”。大家看,这是一杯水。上节课我们学过,如果给杯子内的水加热,水的温度会不断升高,直至沸腾。这时我们停止加热,水的温度会发生什么变化呢?
生:水的温度会下降。
师:如果让水的温度一直下降,会出现什么情况呢?
生:水会变得更凉,温度更低,水甚至会结成冰。
师:没错,看冬天,水面结了厚厚的一层冰,房檐下也挂上了冰凌。为什么在夏天我们看不到这样的场景?
生:夏天比较热,温度高,冬天比较冷,温度低。
师:看来水要在温度低的环境下才会结成冰。这里有一杯水,如果要让这杯水结成冰,我们可以把它放到哪呢?
生:可以把它放到冰箱里。
师:把这杯水放到冰箱的保鲜层里,可以吗?
生:不可以,要放冷冻室里,因为冷冻室的温度更低。
师:看来水要在温度足够低的环境里才会结冰。我们把这杯水放到冰箱的冷冻层,水可以结成冰。但是我们就观察不到水结冰的过程了,那还有什么方法也可以为这杯水创造低温环境呢?冬天下雪的时候,我们把手塞在冰雪里面,会感觉到特别的冷。把这杯水塞到冰雪中,冰雪可以提供低温环境,所以这节课我们可以利用冰块来创造低温环境。想要让这杯水完全结成冰,需要等待很长的时间。如果想在较短时间内观察到水结冰的过程,我们可以怎么做呢?
生:减少杯子内的水量。
师:对,较少的水,我们可以用一个这样的容器来盛装,这是我们实验室常用的一种仪器——试管。让这些少量的水结成冰,我们需要的冰块也少了,这些冰块我们可以用上节课用到的烧杯来盛装。把装有清水的试管放入冰块中,水可能会慢慢结成冰。在什么温度下开始结冰?水在结冰的过程中都有哪些变化呢?温度我们可以利用温度计来测量,水结冰过程中的各种变化,我们可以用看一看、闻一闻等方法来观察。下面让我们一起来观察一下水结冰的过程吧。
取出准备好的材料:装有冰块的烧杯、小毛巾、橡皮筋、多功能夹、盐、试管、温度计。我们用小毛巾裹住烧杯,给冰块保温,测得这时冰的温度是0摄氏度。拿出温度计,在冰上倒入大量盐,搅拌一下。这时我们再来测量冰的温度,此时的温度又开始下降为零下2摄氏度。试管用多功能夹固定,倒入1/4的水,并用橡皮筋做好标记。测量此时试管内的温度为28摄氏度。注意,将温度计下端浸入水中时,温度计不能碰到容器的底部与壁上。读取温度时,视线要与温度计液面持平。读数时,温度计不能离开被测的水。将试管放入碎冰中,包上毛巾,等待一会儿我们再来查看试管内的温度。2分钟后测得此时试管内的温度为9摄氏度。继续等待2分钟后测得,此时试管内的温度为0摄氏度。当水的温度降到0摄氏度的时候,水就会开始结冰。拿出温度计,为了方便查看,打开小毛巾测得,这时试管周围的温度为零下5摄氏度,低于0摄氏度。又过了一会儿。
师:同学们,在刚刚的实验中,你发现了什么?
生:实验前,试管内清水的温度为28摄氏度,将试管塞在冰块内水的温度下降到9摄氏度。在这个过程中,水不断地向周围环境散发热量,当水的温度下降到0摄氏度时,水就开始结冰了。等试管内的水完全结成冰后,液态的水都变成了固态的冰。我们还观察到冰平面高于水平面。
