【水凝固与冰熔化的实验思考】熔化与凝固

时间：2018-12-28 03:32:31　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　一、冰熔化实验　　　　把碎冰块放入烧杯中，在冰块中插入温度计.记下这时温度计的示数，每隔2min记录一次温度计的示数，同时观察杯中冰状态的变化，直到冰块全部熔化后2min为止.
　　按照课本装置进行冰熔化实验，用酒精灯给冰加热熔化，观察时发现当冰块才有少数熔化时，温度计示数已明显高于0℃，原因是烧杯在酒精灯火焰的辐射下温度偏高.不用酒精灯加热，直接在室温25℃的实验室做，使200g冰熔化，共用了22min，下面的表格就是实验记录.
　　
　　依据表格中的数据，画出温度――时间图像（如图1）.
　　
　　从图1可见：冰熔化过程中，虽然持续吸热，但温度保持不变，说明冰是晶体.
　　由这个实验可见，课本中所说的方法不一定是最好的，实验一定要亲手做.
　　
　　二、水凝固实验
　　
　　在冰格中倒水，水深3mm，放入冰箱中，每过10min取出来观察它的状态，并测量它的温度，直到全部结成冰后2min为止.
　　这个实验，物理课本上没有做，是由于实验没有表现性，但同学们可以在自家做.
　　
　　依据表格中的数据，画出温度―时间图像如图2.从图2可知，水凝固过程中，虽然持续放热，但温度不变，说明晶体熔液凝固时温度保持不变.
　　
　　三、冰与水相互转化的条件
　　
　　例1 把正在熔化的冰，拿到0℃的房间里（它们与外界不发生热传递），冰能不能继续熔化？
　　分析正在熔化的冰是冰水混合物，冰水混合物的温度是0℃，0℃的冰与0℃的房间温度相同，没有温度差，它们之间不发生热传递，因此冰不能继续熔化.
　　小结冰熔化的两个条件： 1. 要达到熔点0℃；2. 必须吸热
　　说明常见错误是认为晶体只要达到熔点就会熔化，却忽略了晶体熔化时要不断地吸收热量这一因素.
　　电视上在介绍我国南极考科队时，有这样一个镜头：科考队员在地面上捧了一大块冰，放入铝锅中加热，好久以后掀开锅盖，它还是一块冰，为什么？
　　答南极气温极低（年平均气温只有-56℃），冰的温度也是-56℃，这样冰加热后首先是升温，而不是熔化，要熔化必须达到0℃.
　　小结水结冰的两个条件： 1. 达到凝固点；2. 必须放热
　　说明水与冰相互转化的条件： 1. 要达到熔点（或凝固点）；2. 要吸热（或放热）
　　
　　四、水与冰冷却效果的比较
　　
　　例2 质量相等的0℃的水与0℃的冰，谁的冷却效果好，为什么？
　　分析 0℃的水与0℃的冰，温度相同，则冷热程度是一样的，因此认为冷却效果也相同，这就错了.
　　用0℃的水与0℃的冰冷却食物，冰会发生熔化，熔化吸热后变成了0℃的水.显然质量相等的0℃的水与0℃的冰冷却食物时，0℃的冰能吸收更多的热量，因此用质量相等的0℃的冰去冷却食物比0℃的水冷却食物效果更好些.
　　
　　五、影响水的凝固点的因素
　　
　　实验1 两个相同的小碟子，一个放满水，另一个放满盐水.同时放入冰箱的同一位置处，经过40min后，水全部结冰，盐水没有全部结冰.用温度计分别量出冰的温度为0℃，固液共存态的盐水温度是-3℃；然后又放入冰箱中过了10min后，才全部凝结.
　　这个现象说明：有杂质（如盐）时，凝固点降低.
　　小结水的凝固点高低与是否有杂质有关，有杂质时凝固点降低.
　　应用在东北地区，为了防止汽车中的水结冰，都掺入一些杂质.
　　实验2 两盆凉水，其中一盆放入足够多的食盐.把冻鱼平分成两份，分别浸没到两盆中.观察现象：发现两盆水中的鱼都已经解冻，淡水中鱼外面结了一层冰，而盐水盆中的鱼不见结冰.
　　原因冻鱼就是鱼的体液结了冰，而鱼的体液中含有大量盐类，所以其熔点要低于0℃，当用淡水化冻鱼时，先是冻鱼吸热升温并且部分化冻，同时外面的淡水由于放热降温到0℃，并在鱼体外表结冰.鱼体进一步吸热之全部熔化，外面冰层达到最大厚度，这时鱼、冰水的温度都是0℃.
　　而用盐水化冰时，因为盐水的凝固点比冻鱼体液结冰点还低，所以盐水放热只是降低温度，冻鱼从盐水中吸热而达到由外向里逐步化开，不会出现鱼外面结冰的状况.
　　应用两种金属做成合金以后，熔点会降低，原因是：合金相当于是在一种金属中掺入杂质，可使熔点降低.
　　
　　六、影响冰的熔点高低的因素
　　
　　实验用小刀刻划冰块，冰容易熔化.
　　原因这是因为压强大，熔点降低.
　　应用滑冰运动员在冰上滑行时，冰刀与冰面接触处，有一部分的冰熔化成了水.
　　小结冰熔化时，熔点随压强增大而降低.
　　
　　七、温度计中不用水做液体的原因
　　
　　温度计中的液体一般用水银、酒精，不用水.
　　原因水在0~4℃间反常膨胀，水不能用做温度计里的液体；另外水的比热容较大，在升高相同温度时，它比其它物质要多吸收热量，对被测量物体的温度影响较大.
　　冬季，河面结冰（如图3），若当天气温是-20℃，则A、B、C三点的温度分别是： -20℃、0℃、4℃.
　　
　　由以上水与冰的实验中，物理实验要尊重客观事实，同学们要能把学到的知识应用到生活中去，这样才能激发学习物理的兴趣，掌握学习物理的方法.
　　
　　责任编辑/许维亮

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