“水煮水”问题
诀窍:
要断水煮水,关键看沸点,
还须能吸热,二者不可缺。
浅释:
两个容器;A 液体煮B液体,判断谁能沸腾?这个基本属于沸腾里面最难的题,经常出现在汽化部分的压轴题,变化看起来多,但其实核心就一点:(1)判断A和B沸点关系;(2)判断B能否达到沸点?[条件1](3)判断B能否持续吸热?[条件2]
【注意】①两个条件必须同时满足B 才能沸腾!②加盖后沸点升高;③靠近热源的一定沸![A一定沸]。
详解:
液体要沸腾,温度必须达到沸点,且继续吸收热量,两个条件缺一不可。
沸腾是指液体受热超过其饱和温度时,在液体内部和表面同时发生,剧烈汽化的现象。不同液体的沸点不同。即使同一液体,它的沸点也要随外界的大气压强的改变而改变。
沸腾时会产生气泡。实际上,沸腾前,加热到一定温度时(非沸点),液体中也会产生气泡。沸腾前液体中的气泡,并非液体汽化后的蒸气,而是原本溶解在液体中的空气。由于温度越高,气体在液体中的溶解能力就越弱,使部分原本溶解在液体中的空气在加热后无法溶解,而溢出液体。
沸腾前的气泡,越到液体上面,就越小。原因是对液体加热时,液体上层温度比下层低,液体上层对气体的溶解能力也就比下层强。气泡中,部分在下层无法溶解在液体中的气体浮到了温度较低的上层,又溶解到了液体里,使气泡变小。沸腾前产生的气泡,绝大多数未到达液体表面就已变小消失。
而沸腾时的气泡,是液体汽化后的蒸气,这种气泡越到液体上层越大。这是因为下层的气泡在上浮的过程中,又与其它气泡汇聚到一起,使气泡越来越大。沸腾时产生的气泡会到液体表面后破裂。破裂后与周围沸腾的水形成水蒸气离开液面后遇冷液化成小水珠,即我们看到的“白气”。
例题:
例1.如图所示,将大烧杯中的水加热至沸腾,A、B 两个小两管中的液体是否会沸腾?
思路:(1)分析A、B与水的沸点的关系:A<水、B=水;
(2)依次分析是否满足沸腾的条件:A可以达到沸点,且温度低于水,可持续吸热A能沸腾;B可以达到沸点,但温度等于水,不可持续吸热B不能沸腾。
所以,A会沸腾,B不会沸腾。
例2.小李同学看到在沸腾的油锅中取铁球的表演后,得知锅中的“油”是由油和醋组成的混合液体,油的沸点为287℃,醋的沸点只有60℃。当温度达到_______℃时_______就沸腾了,继续加热,液体的温度_______(选填“会”或“不会”)升高。只有当___________________时,继续加热,液体温度才会升高。
思路:(1)分析油与醋的沸点的关系:油287℃、醋60℃;
(2)分析油与醋的密度关系:ρ油<ρ醋;
(3)如图所示,醋可沸腾,油温度为60℃。油温未达到沸点,无法沸腾。故气泡是醋蒸气,直至全部汽化。
答案:60 醋 不会 醋全部变为气体
练习:
1.如图所示,在烧杯和试管中都装有液体,用大火给烧杯底部加热,试着判断烧杯中的液体和试管中的液体谁能沸腾?谁不能沸腾?
(1)①烧杯中的水________;②试管中的水_________。
(2)①烧杯中的水________;②试管中的酒精________。
(3)①烧杯中的酒精________;②试管中的水________。
2.如图所示,在烧杯和试管中都装着水,烧杯上有一个密封的盖,给烧杯加热,则烧杯中的液体_______沸腾(“能”或“不能”),原因是____________________________;试管的液体_______沸腾(“能”或“不能”),原因是_________________________。
第2题图 第3题图
3.如图所示,在烧杯和试管中都装着水,烧杯上有一个密封的盖,给烧杯加热,则烧杯中的液体____________,试管中液体___________。
4.(2022·山东济宁·一模)某兴趣小组用相同的小烧杯甲、乙盛等量的水,在标准大气压下用相同的热源同时加热。如图所示,甲杯为隔水加热,乙杯为隔油加热,加热足够长时间后,测得甲杯外的水温100℃、乙杯外的油温为300℃,甲、乙两杯中的水不能沸腾的是_______。最终两杯水的温度t甲_______t乙(选填“>”、“=”或“<”)。
参考解答:
1.思路:(1)分析烧杯与试管中水的沸点关系:烧杯中水的沸点高于100℃(加盖气压高),而试管中水的沸点为100℃;
(2)分析是否满足沸腾的条件:烧杯中的水可以达到沸点,且温度低于热源,可以持续吸热,所以烧杯中的水会沸腾;试管中的水可以达到沸点,但温度低于烧杯中水的沸点,可以持续吸热,所以试管中的水会沸腾。
答案:能 达到沸点,持续吸热 能 达到沸点,持续吸热
2.思路:(1)A.分析烧杯与试管中液体的沸点:沸点相同;
B.分析是否满足沸腾的条件:烧杯中的水可以达到沸点,且温度低于热源,可持续吸热,所以烧杯中的水会沸腾;试管中的水可以达到沸点,但与烧杯中的水无温度差,无法吸热,所以试管中的水不会沸腾。
(2)A.分析烧杯与试管中液体的沸点:试管中酒精的沸点小于烧杯中水的沸点;
B.分析是否满足沸腾的条件:烧杯中的水可以达到沸点,且温度低于热源,可持续吸热,所以烧杯中的水会沸腾;试管中的酒精可以达到沸点,且温度低于烧杯中的水,可持续吸热,所以试管中的酒精会沸腾。
(3)A.分析烧杯与试管中液体的沸点:试管中水的沸点大于烧杯中酒精的沸点;
B.分析是否满足沸腾的条件:烧杯中的酒精可以达到沸点,且温度低于热源,可持续吸热,所以烧杯中的酒精会沸腾;试管中水温度等于烧杯中酒精的温度,无法达到沸点,不能持续吸热,所以试管中的水不会沸腾。
答案:(1)会 不会 (2)会 会 (3)会 不会
3.思路:(1)分析烧杯与试管中水的沸点关系:沸点相同;
(2)分析是否满足沸腾的条件:烧杯中的水可以达到沸点,且温度低于热源,可以持续吸热,所以烧杯中的水会沸腾;试管中的水可以达到沸点,但温度等于烧杯中水的沸点,不能持续吸热,所以试管中的水不会沸腾。
答案:会沸腾 不会沸腾
4.甲 <