晶体在熔化时的温度特点:吸热但温度不变。晶体熔化的条件是:①温度达到熔点;②继续吸热。两者缺一不可。
晶体与非晶体的熔化:
晶体有一定的熔化温度,叫做熔点,在标准大气压下,与其凝固点相等。晶体吸热温度上升,达到熔点时开始熔化,此时温度不变。晶体完全熔化成液体后,温度继续上升。熔化过程中晶体是固、液共存态。
非晶体没有一定的熔化温度。非晶体熔化过程与晶体相似,只不过温度持续上升,但需要持续吸热。 熔点是晶体的特性之一,不同的晶体熔点不同。
凝固是熔化的逆过程。实验表明,无论是晶体还是非晶体,在凝固时都要向外放热。晶体在凝固过程中温度保持不变,这个温度叫晶体的凝固点。同一晶体的凝固点与熔点相同。非晶体没有凝固点和熔点。
熔化实验中用水浴法加热的原因:
熔化实验中采用水浴加热(如图)的方法,利用水的对流,使受热更均匀,测量更科学。
影响熔点的因素 (1)压强平时所说的晶体的熔点,通常是指一个标准大气压下的情况。对于大多数晶体,熔化过程是体积变大的过程,当压强增大时,这些晶体的熔点升高;对于像金属铋、锑以及冰这样的晶体,熔化过程中体积变小,当压强增大时,这些晶体的熔点降低。
(2)杂质如果液体中溶有少量其他物质,即使数量很少,物质的熔点也会有很大变化。如果水中溶盐,凝同点就会明显下降。海水冬天结冰的温度比河水低就是这个原因。
晶体的熔化条件
晶体的熔化有温度达到熔点与继续吸热两个条件,二者缺一不可。如果晶体的温度达到熔点但不能继续吸热,晶体就不能熔化,仍然处在固态。如果可以从外界继续吸收热量,则晶体开始熔化,进入由固态变为液态的过程,如冰属于晶体,像冰变为水那样,物质从固态变为液态的过程称为熔化,晶体开始熔化时的温度称为熔点。当冰的温度升高到冰的熔点(也叫冰点)时,并继续吸热,冰便从同态逐渐变为液态。温度等于熔点时,晶体的状态可能是固态,可能是液态,也可能是同液共存态。
晶体凝固时的温度特点:放出热量,温度不变;
非晶体凝固时的温度特点:放出热量,温度不断降低
晶体凝固的条件是:①温度要达到凝固点;②继续向外放热
注意:同种晶体的熔点与凝固点是相同的。
晶体和非晶体凝固时的温度变化曲线(如图所示)
数形结合法在晶体熔化(凝固)过程中的运用 在物理中常采用数学图像方法,把物理现象或物理量之间的关系表示出来。如用温度一时间图像表达物态变化中熔化、凝固、沸腾的特点。涉及的图像有晶体(或非晶体)熔化图像、凝固图像、水的沸腾图像等。图像法具有直观、形象、简捷和概括力强的独特优点。它能将物理情景、物理过程、物理状态以直观的方式呈现在我们面前。
例下表是研究冰熔化时记录的实验数据。
(1)在图中作出冰的熔化图像;
(2)从表中可以看出,冰的熔点是____;
(3)冰熔化过程经历了____min;
(4)从计时开始,经过12mid,冰的温度是____,状态是____。
解析:作图时,步骤是先描点再连线;在8~ 16min时,冰的温度保持0℃不变,故其熔点为0℃;熔化过程经历了8min;由表知,从计时开始,经过12min,冰的温度为0℃,此时冰已持续熔化了4min,但并未熔化完,故为固液共存状态。
答案:(1)冰的熔化图像如图所示
(2)0℃ (3)8 (4)0℃;固液共存状态
图像法描述晶体与非晶体的熔化和凝固过程
|
晶体 |
非晶体 |
物质举例 |
海波、冰、食盐、水晶、明矾、萘、各种金属 |
松香、玻璃、蜂蜡、沥青 |
熔点和凝固点 |
有 |
无 |
熔化图像 |
AB段:物质为固态 BC段:熔化过程,物质为固液共存态,吸收热量,温度不变 (此温度为熔点) CD段:物质为液态 |
熔化过程中,物质吸收热量,温度逐渐升高 |
凝固图像 |
EF段:物质为液态 FG段:凝固过程,物质为固液共存态,放出热量,温度不变 (此温度为凝固点) GH段:物质为固态 |
凝固过程中,物质放出热量,温度降低 |
沸腾:
(1)定义:在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象
(2)沸腾的条件:温度必须达到沸点;需要不断吸热
(3)液体沸腾的特点:在沸腾的过程中,液体继续吸热,但温度保持不变。各种液体沸腾时都有确定的温度,这个温度叫做沸点
(4)气压与沸腾的关系:气压越高,沸点越高;气压越低,沸点越低。
探究“水的沸腾”的实验:探究目的:观察水沸腾时的现象和水沸腾时的温度情况
提出问题:
1.水在沸腾时有什么特征?
2.水沸腾后如果继续吸热,是不是温度会越来越高?
猜想与假设:_____________________________________
实验器材:铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中间有孔的纸板、温度计、水、秒表.实验装置如图:铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中间有孔的纸板、温度计、水、秒表。实验装置如图
实验步骤:
1.按装置图安装实验仪器;
.2.用酒精灯给水加热并观察;
3.当水温接近90℃时每隔1min记录一次温度,并观察水的沸腾现象;
4.完成水沸腾时温度和时间关系的曲线。
实验记录:
分析数据:
实验结论:
1.沸腾是在一定温度下,在液体表面和内部同时行的剧烈的汽化现象;
2.水在沸腾时温度不变,这个温度叫做沸点。
水沸腾现象及注意问题的解决方法:l.
实验装置 2.
实验现象:(1)沸腾前,在水中出现小的气泡,随水温升高而变大,上升过程中温度降低.体积收缩变小,未到液面就消失,同时,水温持续上升;
(2)沸腾时水中形成大量的气泡,上升、变大,到水面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中,沸腾后,水继续吸收热量但温度始终保持不变。
3.
注意事项:
(1)实验中尽可能取较少的温水进行实验,且最好在烧杯上加一个盖,这样可以减少加热时间
(2)实验中若测出水的沸点不是100℃,可能是温度计存在质量问题或受大气压影响。
定义:
物质由固态直接变成气态叫升华。
特点:
物质在升华时要吸收热量。例如碘升华时要对它加热,就是要让碘吸热来完成升华。
应用:
物质在升华时吸热,具有致冷作用。生产和生活中可以利用物质的升华吸热来降低温度。如干冰就是一种常见的制冷剂,在生活中常有下列两个方面的应用。
(1)人工降雨:将干冰发射到云层附近,干冰迅速升华并从周围空气中吸收大量的热,使空气温度急剧下降,高空中的水蒸气液化成小水滴或凝华成小冰晶。当这些小水滴和小冰晶逐渐增大时,就从空中掉下来.小冰晶在下落时熔化,就形成了雨。
(2)制作舞台烟雾:舞台烟雾也是用干冰升华吸热致冷使空气中的水蒸气液化形成的。
定义:
在物理学中,升华指物质从固态直接变成气态的相变过程;
生活现象:
1.冬天,冰冻的衣服(结了冰)变干(温度低于0℃,冰不能熔化,消失的本质是冰逐渐升华为水蒸气了)。
2.白炽灯用久了,灯内的钨丝比新的细。(钨丝升华成钨蒸气,体积减小。)
3.冬天,0℃或以下(未达到熔点)雪人会逐渐变小。
4.衣箱中的樟脑丸变小。
5.碘受热升华为紫色的碘蒸气。
6.用干冰制舞台上的雾、用干冰制雨。
特点:
物质由固态直接变成气态的过程叫升华,升华过程中需要吸热。