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课题 第三章 物态变化
3.3 汽化与液化
教学目标
1.物理观念
(1)知道什么是汽化、液化。知道汽化是吸热过程,液化是放热过程。
(2)了解沸腾现象,知道水的沸点。
(3)知道蒸发可以致冷。会对蒸发和沸腾进行比较,找出它们的区别。
2.科学思维:
会用汽化和液化的规律解释自然界或生活中的一些简单的物态变化现象。
3.科学实验
(1)通过探究活动了解水沸腾时的温度特点;
(2)经历实验探究的基本过程,了解科学探究的基本环节。
4.科学态度与责任
了解电冰箱的基本原理及生产“无氟冰箱”的意义,增强环境保护的意识。
教学重点
探究水沸腾的规律
教学难点
了解汽化吸热、液化放热。
教学方法
讨论法和讲授法
教学用具
铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、温度计、搅拌器、纸板、温度计
教学课时 1课时
教学互动设计
一、创设情景、导入新课
2024年8月1日,我国潘展乐在巴黎奥运男子100米自由泳决赛中,以46秒40成绩打破自己保持的世界纪录(46秒80),并强势夺金。
游泳上岸后,为什么会感觉到很冷?
二、新课讲授、师生互动
问题
在塑料袋中滴入几滴酒精,将塑料袋挤瘪,排出空气后用绳把袋口扎紧(如图所示 ),然后放入开水中。你会看到什么变化 从开水中拿出塑料袋,过一会儿又有什么变化 在整个过程中,酒精的状态发生了哪些变化
现象:扁的塑料袋在热水里鼓起
结论:液态酒精变成气态酒精
从实验中我们可以看到,挤瘪的塑料袋受热后膨胀,降温后重新变瘪。这是因为,塑料袋中的液态酒精受热后变成了气态酒精,降温后气态酒精又变成了液态酒精。物质的液态和气态可以相互转化。物质从液态变为气态的过程叫作汽化( vaporization),从气态变为液态的过程叫作液化( liquefaction )。
(一)沸腾
我们在生活中常会将冷水烧开,所谓烧开就是将冷水加热到有大量的气泡冒出。水“开”了这一生活用语在物理学中叫作沸腾( boiling),沸腾是液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。你认真观察过水的沸腾吗 将冷水加热至沸腾的过程中,水的温度升高了。如果持续加热,水的温度是不是会越来越高 水在沸腾前后温度变化有什么特点 同学之间相互讨论,说出你的猜想。
实验点拨
问题
注意观察身边的现象,发现并提出要探究的物理问题,根据经验和已有知识作出猜想和假设。
提出问题:水在沸腾前后温度变化有什么特点
实验 探究水在沸腾前后温度变化的特点
实验思路
与上一节的固体熔化实验类似,我们可以通过将水加热至沸腾,测量水的温度,根据记录的数据绘制图像,得出水在沸腾前后温度变化的特点。
设计实验
实验过程如图所示,用酒精灯(或家庭常用的电磁炉、电热水壶等)将水加热,使其沸腾。用实验室用温度计测量水温,当水温接近90 °C时开始计时,每隔0.5 min读数一次并将温度填入下表中,直到水沸腾4~5 min后为止。
实验器材
铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、温度计、搅拌器、纸板、温度计
实验点拨
证据
证据根据对问题的猜想,设计实验方案,选用相应的实验器材进行实验,正确读取和记录实验数据。实验数据是科学探究的重要证据。
进行实验、收集证据
将实验数据填入设计表格。
分析数据,得出结论
水在沸腾过程中,吸收热量,温度保持不变。
实验结论通过上表,你能直接看出水在沸腾前后温度变化的特点吗 为了进一步发现规律,我们还可以在图中绘制水沸腾前后温度与时间关系的图像。
我们仿照绘制晶体熔化图像的做法,在图上绘制水沸腾时温度与时间关系的图像。
我们还可以在图中绘制水沸腾前后温度与时间关系的图像。
实验点拨
解释
根据实验目的用简单的表格、图像等描述信息,通过信息比较、图像分析等方法发现其中的规律,形成结论并作出解释。
分析图像,得出结论
水在沸腾过程中,吸收热量,温度保持不变。
根据你对实验数据的整理和分析,总结水在沸腾前后温度变化的特点: 。
将你的实验思路与实验过程、实验结论等写成科学探究报告,与其他同学交流,进一步完善你的实验。
实验点拨
交流
把实验的过程与结果写成科学探究报告,与同学进行交流。
实验表明,水在沸腾前,温度不断升高;水在沸腾后,温度保持不变。从实验中还可以看到,水的沸腾是一种剧烈的汽化现象。这时形成的大量气泡不断上升、变大,到水面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中。在沸腾的过程中,虽然水的温度保持不变,但要用酒精灯持续加热,所以说水在沸腾的过程中不断吸热。
各种液体沸腾时都有确定的温度,这个温度叫作沸点(boiling point )。不同液体的沸点不同。液体在沸腾的过程中不断吸热。家里煮饺子、蒸馒头时,在水沸腾后仍然要继续加热,就是为了使水能够继续吸热,保持沸腾。
小资料 一些液体的沸点(标准大气压)
想想做做
着火点是物质可以燃烧的最低温度。纸的着火点大约是183 °C,就是说,当纸的温度达到183 °C时,它会燃烧起来,而火焰温度通常比纸的着火点高得多。想一想:我们能用纸做的锅在火上把水烧开吗 取一张光滑的厚纸,照图那样做成一个小纸锅。小纸锅里装些水,放到火上加热。
注意不要让火苗烧到水面以上的纸。过一会儿水就会沸腾,而小纸锅不会燃烧。实际做一做,说一说小纸锅为什么不会燃烧。
(二)蒸发
生活中我们会发现,洒在地上的水过一 会儿就不见了,晾在太阳下的湿衣服不久后也干了。水为什么会不见了呢 这是因为,虽然没有达到沸点,但是水也发生了汽化,变成了气体。这种在任何温度下都能发生的汽化现象叫作蒸发( evaporation )。
蒸发只发生在液体的表面。要加快液体的蒸发,可以升高液体的温度,增大液体的表面积,加快液体表面上的空气流动;而要减慢蒸发,应该采取相反的措施。蒸发和沸腾是汽化的两种形式。
想想看,怎样使湿衣服干的更快?
想想做做
你可能有过用医用酒精擦拭皮肤消毒的经历。把酒精擦在手背上,手背有什么感觉?这可能是什么原因引起的 把酒精反复涂在温度计的玻璃泡上,用扇子扇,温度计的示数有什么变化?如果温度计上不涂酒精,用扇子扇,温度计的示数会变化吗?
手背擦上酒精后,随着酒精的蒸发,擦酒精的位置人会感到凉。这是因为酒精在蒸发过程中吸热,致使酒精及与酒精接触的物体温度下降。夏天向地面上洒水会感到凉快,是利用水在蒸发时吸热来降低温度的。人们在高温的天气里大汗淋漓,是人体自我保护的生理现象,汗液蒸发吸热,使体温不致升得太高。
人游泳之后刚从水中出来,会感觉很冷。天热时,狗常把舌头伸出来。你能解释这些现象吗
(三)液化
在北方的冬天,可以看到户外的人不断呼出“白气”,这是呼出的水蒸气遇到冷空气凝结成的小雾滴;戴眼镜的人从寒冷的室外进人温暖的室内,镜片会蒙上一层小水珠,这是室内空气中的水蒸气遇到冷镜片凝结成的。
清晨,人们有时会看到路边的草、树叶或昆虫身上结有露珠(如图所示),这是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小水滴。
实验表明,所有气体在温度降到足够低时都可以液化。另外,在一定的温度下,压缩气体的体积也可以使气体液化。将气体液化的最大好处是体积缩小,便于储存和运输。火箭中用作燃料和助燃剂的氢和氧,都是以液体状态装在火箭里的。
有些家庭利用石油加工时产生的可燃气体做饭,这些气体也是液化后储存在钢瓶内的,称作液化石油气(如图所示)。
液体汽化时要吸热,与此相反,气体液化时要放热。烧水、做饭的时候,水蒸气引起的烫伤往往比开水烫伤更严重,这是因为水蒸气和开水的温度虽然差不多,但是水蒸气液化的时候还要放出大量的热。
科学·技术·社会·环境
青藏高原上的“冰箱”我国的青藏铁路是世界上海拔最高的铁路。铁路穿过多年冻土区时,为了减小冻土因融化对路基产生的影响,需要使冻土保持低温。你知道工程师是采用了什么技术攻克这个难题的吗 在回答这个问题前,我们先来了解一下电冰箱制冷的原理。
电冰箱利用制冷剂作为热的“搬运工”,把冰箱里的“热”“搬运”到冰箱的外面。制冷剂采用既容易汽化又容易液化的物质,汽化时它吸热,液化时它放热。如图所示是一种电冰箱的构造和原理图。液态制冷剂经过很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子,在这里汽化、吸热,使冰箱内温度降低。
之后,生成的蒸气又被压缩机压入冷凝器,在这里液化并把从冰箱内带来的热通过冰箱壁上的管子放出。制冷剂这样循环流动,冰箱冷冻室里就可以保持相当低的温度。
电冰箱通过压缩机使制冷剂不断地液化和汽化而获得低温,热管技术不使用压缩机也能达到同样的目的。在青藏铁路工程中,为了保证多年冻土区路基的稳定性,铁路两侧竖立了许多热管。这种热管又被称为热棒(如图所示)。 热棒是封闭的中空长棒,里面一般填充低沸点的液态氨作为“制冷剂”。如图所示,热棒的下端插在冻土中,液态氨从冻土中吸热汽化成气态氨。在寒冷的季节,气态氨上升到热棒的上端,通过散热片向空气中放热,变回液态氨,又沉入棒底。如此循环,冻土中的热不断被散发出去,热棒就可以像“冰箱”一样使地下冻土层温度降低、厚度增加。即使到了暖季,热棒中的气态氨不会变回液态氨,热棒不再工作,冻土也不会完全融化。这样,冻土层因温度变化对路基产生的影响就变小了。
三、课堂小结、巩固提升
1. 物质从液态变成气态的过程叫做汽化,从气态变成液态的过程叫做液化。
2.沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生剧烈的汽化现象。液体沸腾时的温度叫做沸点,液体沸腾时要不断吸热,温度保持不变。
3.蒸发是在任何温度下,只在液体表面发生的缓慢汽化现象。蒸发和沸腾是汽化的两种形式。液体的温度、液体表面积、液面空气流速影响蒸发快慢。
4.液化的两种方式:降低温度、压缩体积。雾、露、白气是液化。汽化吸热,液化放热。
四、板书设计、理清要点
1. 物质从液态变成气态的过程叫做汽化,从气态变成液态的过程叫做液化。
2.沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生剧烈的汽化现象。液体沸腾时的温度叫做沸点,液体沸腾时要不断吸热,温度保持不变。
3.蒸发是在任何温度下,只在液体表面发生的缓慢汽化现象。蒸发和沸腾是汽化的两种形式。液体的温度、液体表面积、液面空气流速影响蒸发快慢。
4.液化的两种方式:降低温度、压缩体积。雾、露、白气是液化。汽化吸热,液化放热。
五、达标练习、反馈矫正
1. 下列说法不正确的是( )
A.物质从液态变成气态的过程是汽化
B.沸腾是液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象
C.烧开水看到壶嘴冒“白气”是汽化现象
D.蒸发是在任何温度下都能发生汽化现象,蒸发只发生在液体的表面
2.下列说法正确的是( )
A.北方冬天室外的人从嘴呼出“白气”是呼出的水蒸气遇到冷空气汽化成的小雾滴
B.戴眼镜的人从寒冷的室外进入温暖的室内,镜片会蒙上一层小水珠是液化现象
C.早晨露珠是水蒸气吸热液化而形成的
D.张家界景区的雾是空气液化而成的
3.下列说法不正确的是( )
A.蒸发和沸腾是汽化的两种形式
B.手背擦酒精处感到凉,是酒精蒸发吸热所致
C.人们在高温的天气里大汗淋漓,汗液蒸发吸热,使体温不至升得太高
D.天热时,狗常把舌头伸出来,是为了减慢蒸发,减小热量的散失
4. 夏天,某同学从冰箱的冷藏室里取出一瓶水,不一会儿,他发现瓶壁变湿了,这是因为( )
A.空气遇到冷瓶装水液化成水滴
B.空中的水蒸气遇到冷瓶装水液化成水滴
C.瓶中的水渗透出来的
D.瓶中的水蒸气液化而成的
5.在煎中药时,人们一般先用武火(大火)使药液迅速沸腾,再改用文火(小火)使药液保持沸腾。这是因为( )
A.水在蒸发过程中吸收热量
B.水在沸腾过程中吸收热量,温度升高
C.水在沸腾过程中吸收热量,温度不变
D.水在沸腾过程中放出热量,温度不变
参考答案:1.C;2.B;3.D;4.B;5.C 。
六、布置作业
P77T2
课外作业P77T1、T3、T4、T5。
P76 科学·技术·社会·环境
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