第三节汽化和液化。
二。 教学重点、难点:
重点:影响蒸发快慢的因素沸点。
难点:影响蒸发快慢的因素。
三。 知识点分析。
回忆上节课学习的内容,回答下面几个问题:
1. 什么是熔化过程?熔化过程的逆过程是什么?
2. 晶体在熔化过程中有什么特点?
3. 下图是晶体熔化的图像,请你分析图中ab、bc、cd段各自代表什么过程?物质处于什么状态?图中所表示的物质是什么?
从上一节课学习中我们知道了物质由固态变成液态的过程叫熔化,熔化的逆过程是凝固,熔化吸收热量,凝固放出热量。
是否存在一个固定的熔化温度(熔点)是区分晶体和非晶体的关键,晶体有熔点,而非晶体没有熔点。
图中ab段表示的是固态物质升温过程;bc段是物质的熔化过程,而在熔化过程中,晶体物质需要不断吸收热量而温度保持不变,此时物质处于固液并存状态中;cd段是液态升温过程。
从图中看出此物质的熔点是80.5℃,所以这种物质是萘。
上一节课我们主要研究的是物质固液状态之间的变化过程。今天我们将继续学习液气之间的状态变化过程。
物理学中把物质由液态变成气态的过程叫汽化,把物质由气态变成液态的过程叫做液化。汽化和液化互为逆过程。
第三节汽化和液化。
一)汽化。如何才能使物质由液态变成气态呢?
我们可采取的方法非常多,例如加热水,水烧开后就会变成水蒸气,把水洒在地面上,地面上的水一会儿就变成水蒸气没有了,盛酒精的瓶子如果密封不好酒精很容易就挥发掉了……
回忆这些实例,都可以将物质由液态变成气态,那么你可以将这些实例进行有效的分类吗?请你说出你进行这样分类的理由。
我们从现象上可以将刚才举的实例分成这样两类,一类非常剧烈,如水烧开了变成了水蒸气;另一类是悄无声息的,如酒精的挥发等。
物理学中把类似于水烧开的这种剧烈的汽化现象叫沸腾,把另一类平缓的汽化现象叫蒸发。
1. 沸腾。
把一壶水放在炉火上,当水快烧开时,用温度计测量出水的温度,直到水沸腾后10分钟停止测量温度。实验中注意观察壶中水的变化情况,及时记录温度值,并在方格纸上绘制出沸腾图像。
经过实验,我们可以发现:水烧开时,大量气泡从底部上升在水面破裂,水的内部和表面同时发生剧烈的汽化现象。水沸腾时温度保持100℃不变。水沸腾时的图像如图所示。
当对水停止加热时,水不再沸腾。如果利用其它液体进行沸腾实验,我们会得到相似的现象。从实验中,我们可以总结到以下知识点:
①液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象叫沸腾。
②沸腾过程中仍需要不断加热,但温度却保持不变,即沸腾过程吸热。
③各种液体沸腾时都有确定的温度,这个温度就叫沸点。
不同液体的沸点不同,常见的水的沸点是100℃,酒精的沸点是78℃,甲苯的沸点是111℃。
如果利用厚点的纸,做成一个纸锅,在纸锅中加入水。用火给纸锅底部加热,这个纸锅能被火引燃吗?实际动手做一做。
通过动手实验我们可以发现纸锅不仅没有燃烧,锅中的水反而会被烧开,你能运用刚才学到的知识解释这一现象吗?
火加热纸锅,纸锅将热量传递给水,水不断吸收热量直至沸腾,此时锅与水的温度始终维持在100℃不变,只要锅中还有水,纸锅的温度最高达到100℃,不会达到纸锅的燃点,因此纸锅不会被火点燃。
2. 蒸发。
我们再来进行一个实验:在塑料袋中滴入几滴酒精,将袋子挤瘪,排尽空气后将袋口扎紧,然后放入80℃以上的热水中,看看有什么现象产生?
放入热水的塑料袋鼓了起来。为什么会出现这一现象呢?
很明显,袋中酒精变成了酒精蒸气,将袋子给“胀”起来了。在刚才的实验中,没有出现像沸腾一样的剧烈的汽化现象,也可以使物质从液态变成气态,这种在任何温度下都能发生的汽化现象叫蒸发。
日常生活中常见的蒸发现象有:酒精的挥发、地面水变干、湿衣服变干……回忆这些现象,你发现它与沸腾有什么不同之处。
比较之后我们会发现:
①蒸发是只在液体表面发生的平缓的汽化现象。
②蒸发过程对于温度没有什么特殊的要求,即在任何温度下都会发生蒸发现象。那么蒸发过程会吸收热量吗?
将酒精擦在胳膊上,你有什么感觉?将温度计的玻璃泡放在酒精中蘸一下后拿出来,观察温度计的示数变化。
酒精擦在胳膊上,胳膊感到冷,沾有酒精的温度计示数会下降,这些现象都表明了蒸发过程会吸收热量,使液体和它依附的物体温度下降,即蒸发可以致冷。
3. 蒸发和沸腾的异同。
蒸发和沸腾是汽化的两种方式。它们的异同,可以利用下表来说明。
4. 影响蒸发快慢的因素。
怎么样才能让洗过的衣服尽快干呢?请你想出尽可能多的方案。
要想让衣服尽快干就是要使衣服中水份的蒸发速度加快,对此我们可以采取把衣服摊开晾晒,把衣服摊开后放于阳光下或通风处,利用暖气将衣服烘干等等。
为什么采用这些方法可以加快蒸发呢?这就需要研究一下影响蒸发快慢的因素了。
向玻璃板上滴两滴水,将其中的一滴摊开,观察水的蒸发快慢情况。
很明显,摊开水滴的蒸发速度明显快于未摊开的水滴,摊开的水滴增大了水份的表面积,所以液体表面积的大小是影响蒸发快慢的因素之一。
同样再向玻璃板上滴两滴水,用风扇吹其中一滴,再观察水的蒸发快慢。
实验中,被风吹的水滴蒸发速度快于未被风吹的水滴。用风扇吹水滴加快了水滴上方的空气流动速度。所以液体上方空气流速的快慢也影响到蒸发的快慢。
再向玻璃板上滴两滴水,利用酒精灯加热其中一滴,观察水的蒸发快慢。
被加热的水滴很快就干了。被加热的水滴温度明显高于未被加热的水滴,由此看来液体温度的高低也会影响到蒸发的快慢。
总结上述内容,我们可以获得影响蒸发快慢的因素是:液体的温度、液体的表面积和液体上方空气流动的速度。液体的温度越高,液体的表面积越大,液体上方空气流动速度越快,液体的蒸发速度越快。
通过前面的学习,我们就可以解释为什么把湿衣服摊开置于阳光下、通风处会干得快?为什么暖气可以将湿衣服快速烘干?……
二)液化。我们在一开始就说过:液化是汽化的逆过程,由此请你回答下面的问题:
1. 液化是吸热过程,还是放热过程?
2. 日常生活中常见的液化现象有什么?
3. 采用什么方式可以将气体液化?
汽化是吸热过程,因此液化是放热过程。日常生活中的云、露、雾、雨等自然现象都是自然界常见的液化现象;热水上方冒的“热气”、冰棒周围的“冷气”、冰镇的可乐瓶外的水珠等都是液化现象。
液化是放热过程,因此给气体降温是比较常用的使气体液化的方法,但是有时在常温下也可以使气体液化,像液化气罐中的液化气就是采用压缩气体体积的方法使气体液化的。也就是说使气体液化有两种方法:给气体降温或压缩气体体积。
根据实际情况我们可以选择一种或两种方法并用的方式使气体液化。
典型例题】例1. 用壶烧水时,我们常会看到这样的现象:水沸腾后,从壶嘴里冒出一团团“白气”,在靠近壶嘴的地方看不到“白气”,在离壶嘴较远的地方才能看到“白气”,为什么?
分析:水沸腾后,壶中的水汽化成水蒸气从壶嘴里冒出来,而水蒸气是看不见的,因而看到的“白气”并不是水蒸气,在靠近壶嘴的地方温度高,从壶中汽化的水蒸气不能液化,而在离壶较远处温度较低,水蒸气液化,形成水珠悬浮在空气中。
答案:在壶嘴最近的地方温度较高,水蒸气不能液化,离壶嘴较远的地方温度低,水蒸气液化,形成细小水珠,即出现“白气”。
例2. 夏天,大家用扇子扇扇就感到凉快,为什么?
分析:夏天气温非常高,而扇扇子只能使空气流动速度加快,不能使温度降低。但扇扇子可以使**上的空气流动速度加快,从而使汗液蒸发速度加快。
答案:扇扇子可以加快汗液上方空气流动的速度使汗液蒸发速度加快,汗液蒸发时,带走了**的热量,所以会感到凉快。
例3. 利用酒精灯给如图所示的大烧杯加热,当大烧杯中的水未沸腾时,试管中盛装的酒精会沸腾吗?
分析:不同物质的沸点不同。水的沸点是100℃,酒精的沸点是78℃。
因此当外界水的温度达到78℃时,酒精的温度就会达到沸点。当水温高于78℃时,达到沸点的酒精就可以从水中吸收热量,使酒精沸腾。
答案:只要水温高于78℃,试管中的酒精就会沸腾。
模拟试题】(答题时间:30分钟)
一、填空题:
2. 汽化有两种方式和它们的不同点是。
3. 加快液体的蒸发可以采取的方式是。
4. 向手臂上抹酒精,手臂会感到凉,这是因为。
5. 使气体液化的两种方法。
二、选择题:
1. 下面是几个同学做出的水沸腾的图像,正确的是( )
2. 小红两次煮鸡蛋,第一次水开后用“急火”继续煮,第二次在水开后用“小火”煮,两次都保持锅中水沸腾,直到鸡蛋煮熟,假定两次锅中的水一样多,鸡蛋也一样多,则( )
a. 第一次用的时间长,费燃料。
b. 第二次用的时间长,省燃料。
c. 两次用时差不多;第二次省燃料。
d. 第二次用的时间长,但燃料用的一样多。
3. 冰箱中利用氟利昂做为热的“搬运工”。当液态氟利昂进入冰箱冷冻室后,吸走热量,此时它所发生的物态变化是( )
a. 熔化b. 汽化c. 液化d. 凝固。
三、一壶水从加热至沸腾过程中,你将观察到什么现象?各发生什么物态变化?
试题答案】一、填空题:
2. 蒸发沸腾蒸发只在液体表面进行,沸腾是在液体内部和表面同时进行蒸发十分平缓,沸腾剧烈蒸发在任何温度下都可以进行,沸腾必须在一定温度下进行。
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