师:同学们好,这节课我们来学习第三单元第三节——汽化和液化。生活中这类现象很常见,大家想一想,地面和衣服上的水去哪儿了?是变成水蒸气了吗?戴眼镜的同学应该都有过这样的经历:寒冷的冬天,从室外进入室内时,镜片会模糊不清,上面出现一层小水珠。夏天的清晨,蜻蜓和植物的枝叶上也沾满了露珠。这些小水珠又是从哪里来的呢?是由水蒸气变来的吗?物质能否在液态和气态之间相互转化呢?下面我们来做个实验。
我们取两个真空薄膜袋,在一个袋子里滴一些酒精,排尽里面的空气后,把两个袋口扎紧。现在,我们把它们一起放入热水中,请同学们仔细观察。
生:看到滴有酒精的薄膜袋慢慢鼓起来了。
师:没错,薄膜袋能鼓起来,说明里面有了气体,也就是说酒精从液态变成了气态。现在我们把它放入冷水中。
生:它又变瘪了。
师:非常好,这说明酒精又从气态变成了液态。由此我们知道,物质可以在液态和气态之间相互转化。
我们把物质从液态变为气态的过程叫做汽化,把物质从气态变为液态的过程叫液化。汽化的“汽”字,左边偏旁是三点水,右边是气体的“气”字,专指物质从液态变为气态的过程。
生活中,我们每天都烧开水,水烧开就是把冷水加热到有大量气泡冒出,也就是水开了。在物理中,我们把这个现象称之为沸腾。沸腾是液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。大家认真观察过水的沸腾吗?下面我们要用这个装置来进行探究。
在铁架台上自下而上依次安放酒精灯、铁圈、石棉网和盛有适量水的小烧杯,上面挂一支温度计,让温度计的玻璃泡处于水中央。在这个实验中,我们要观察水在沸腾时有什么特征,以及水沸腾后如果继续加热,温度是否会越来越高。我们用这张表格来记录水的温度,当水温升至90摄氏度时开始计时,然后每隔30秒,也就是0.5分钟记录一次水的温度。
下面我们开始探究。现在我们看到水的温度是88摄氏度,烧杯底部有气泡产生并在上升。我们用酒精灯对烧杯里的水进行加热。
生:90摄氏度了,开始计时。
师:同学们看,烧杯底部气泡越来越多了,温度计的示数在上升。
生:温度计的示数持续上升,烧杯底部有更多气泡产生。95.5摄氏度。
师:这时水还没有沸腾。现在温度计的示数依然在上升,烧杯底部有更多气泡在上升。我们继续用酒精灯对水进行加热。
生:98.7摄氏度。
师:现在烧杯里的水沸腾了,烧杯底部有大量气泡产生,在上升过程中体积变大,上升到液面破裂放出里面的水蒸气。现在温度计的示数是99摄氏度。我们继续用酒精灯对烧杯里的水进行加热,同学们看看,这时烧杯里水的温度还在上升吗?和你之前的猜想一致吗?
生:水的内部不断有大量气泡产生,在上升过程中体积变大,上升到液面破裂放出里面的水蒸气,温度计示数依然是99摄氏度。
师:同学们看,我们不断用酒精灯对水加热,水持续沸腾,但水的温度一直保持在99摄氏度不变。
现在我们撤去酒精灯。
生:烧杯中的水停止沸腾了。
师:没错,这时水因不能再继续吸热,沸腾就停止了。这是我们在实验中记录的数据。我们把上面表格中的数据绘制在图3的坐标中,纵坐标表示水的温度,从90摄氏度开始,每小格表示1摄氏度;横坐标表示水吸热的时间,每一小格表示10秒,即每3小格表示0.5分钟。请同学们把表格中的数据在坐标中进行描点。
生:(描点)
师:请同学们用一条平滑的曲线把这些点连起来,你画出的图像是这样的吗?这是我们刚才得到的水的温度随加热时间变化图像,同学们看,图像有上升和水平的两段。上升的一段,水的温度从90摄氏度上升到99摄氏度,在实验中我们看到此时水还没有沸腾;水平的第二段,水的温度保持在99摄氏度不变,这个过程中水在沸腾。由此我们可以得出:沸腾前水吸热温度升高,沸腾过程中水吸热温度保持不变。我们把液体沸腾时的温度称之为沸点。
在实验中,同学们发现水的沸腾是需要条件的,那么需要哪些条件呢?
生:达到一定温度,也就是沸点,还要吸热。
师:非常好。这是几种液体的沸点,在标准大气压下,水的沸点是100摄氏度。同学们,在刚才的实验中,我们得到水的沸点是99摄氏度,原因可能是当时的气压低于标准大气压。在标准大气压下,酒精、水银、亚麻仁油的沸点分别是78摄氏度、357摄氏度、287摄氏度。液态氢和液态氧的沸点分别是 - 253摄氏度和 - 183摄氏度。
生活中,我们用不锈钢制的水壶烧开水,那么能用纸锅来烧开水吗?纸锅会不会燃烧呢?下面我们来做一做。
生:看到用酒精灯对纸盒加热,一段时间后水开始沸腾,有气泡冒出,但纸锅并没有燃烧起来。
