諺語(yǔ)是我國(guó)勞動(dòng)人民經(jīng)過長(zhǎng)期的觀察積累總結(jié)出來(lái)的,它們特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、通俗卻包含了深刻的意義有的諺語(yǔ)還蘊(yùn)涵著物理知識(shí),如同學(xué)們非常熟悉的諺語(yǔ)——開水不響,響水不開,就可以用沸騰的知識(shí)來(lái)解釋。
由于沸騰和蒸發(fā)是一對(duì)同姓“兄弟”,要掌握沸騰知識(shí)首先要了解汽化的概念,
像水變?yōu)樗魵饽菢?,物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象稱為汽化,汽化有兩種方式即蒸發(fā)和沸騰,這兩種方式的汽化是不同的,蒸發(fā)可以在任何溫度下進(jìn)行,而沸騰只能在一定的溫度下進(jìn)行:蒸發(fā)只發(fā)生在液體的表面,而沸騰是在液體的內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生;蒸發(fā)緩慢,沸騰劇烈,這兩種方式的汽化都需要吸熱,即汽化是吸熱過程
為了更好理解和掌握沸騰的相關(guān)知識(shí),我們不妨將課本“觀察水的沸騰”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)細(xì)化處理如下:
(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模核诜序v時(shí)有什么特征?沸騰時(shí)繼續(xù)加熱,水的溫度會(huì)不會(huì)變化?觀察沸騰前后水中的氣泡有什么不同?
(2)猜想與假設(shè):水沸騰時(shí)的溫度可能不變。
(3)設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
①設(shè)計(jì)思想:燒杯中盛適量水,我們只要用酒精燈對(duì)燒杯加熱,用溫度計(jì)測(cè)出水的溫度即可。
②儀器的組裝順序:采取先下后上的方式,如圖1所示先由酒精燈的高度確定鐵圈的位置,然后再固定懸掛溫度的橫桿,再放易損壞的玻璃儀器如燒杯、溫度計(jì)、酒精燈等;拆卸儀器時(shí)應(yīng)采取先上后下的方式,先取出酒精燈、燒杯、溫度計(jì),然后再拆下相應(yīng)的部分。
要注意設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格,因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)是觀察水沸騰時(shí)的溫度與時(shí)間的關(guān)系,所以要求每隔1min記錄一次水溫度,在表格中要有時(shí)間欄、溫度欄,如下表所示為了減少實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,同學(xué)們可以從水溫90℃左右開始計(jì)時(shí),下表中是某次學(xué)生實(shí)驗(yàn)后得到的一組數(shù)據(jù):
根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)同學(xué)們?cè)诜礁窦埳蠈?shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)描點(diǎn),再將這些點(diǎn)用平滑曲線連接,得到如圖2所示的水沸騰時(shí)溫度隨時(shí)間變化的網(wǎng)像,不過在記錄數(shù)據(jù)的同時(shí),小組的其他同學(xué)還必須觀察:當(dāng)溫度計(jì)示數(shù)升高時(shí),水中是否小現(xiàn)氣泡?氣泡在何處產(chǎn)生?氣泡是怎樣變化的?
圖3是某實(shí)驗(yàn)小組觀察到水沸騰前和沸騰時(shí)水中氣泡的上升情況不同,如圖a、b所示則b圖是水在沸騰前的情況,a圖是水在沸騰時(shí)的情況。
(4)分析與論證:根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們也可以繪出水的沸騰圖像,從圖像中可以看出欲使水沸騰必須達(dá)到一定的溫度,我們把這一溫度叫做液體的沸點(diǎn)冰沸騰時(shí)。要繼續(xù)吸熱,但溫度不會(huì)升高,值得提示的是:為了證明水沸騰要吸收熱量,同學(xué)們可以在水沸騰后移去酒精燈停止加熱,水不沸騰了,而溫度計(jì)的讀數(shù)仍然不變。
(5)交流與合作
A為了節(jié)約時(shí)間,實(shí)驗(yàn)時(shí)可直接對(duì)溫水加熱;并在酒精燈火焰上加一個(gè)防風(fēng)罩;或者水不宜過多;有條件的話選擇酒精噴燈代替酒精燈也是一種不錯(cuò)的方法,
B,做實(shí)驗(yàn)時(shí)有可能產(chǎn)生這樣的情況:水沸騰時(shí)的溫度往往低于100攝氏度,出現(xiàn)這種情況的原因是水中有雜質(zhì)或氣壓較低。
在詳細(xì)了解水的沸騰現(xiàn)象、規(guī)律后,就不難理解“開水不響,響水不開”的道理了
原來(lái)水中能溶有少量空氣,容器壁的表面也吸附著空氣,這些小氣泡起著汽化核的作用,燒開水時(shí),壺底的水吸熱,氣泡首先在受熱面的器壁上生成,由于熱水不斷地向小氣泡蒸發(fā)水蒸氣,使氣泡的體積不斷膨脹,最后氣泡便離開器壁開始上浮,水沸騰前,容器里各層水的溫度不同,底層水溫較高,水面附近水溫較低,氣泡由底部上升,遇到上層溫度較低的水,氣泡內(nèi)部的水蒸氣又會(huì)液化成水,氣泡體積逐漸縮小到消失,氣泡的一漲一縮,激起水的振動(dòng),從而發(fā)出響聲,特別是當(dāng)水溫接近沸點(diǎn)時(shí),大量的氣泡迅速上升、變小,使水激烈振蕩,產(chǎn)生“嗡嗡”的響聲,這就是“響水不開”的道理,水沸騰時(shí),壺底的水與上層的水的溫度相等,氣泡上升過程中不斷有水蒸氣產(chǎn)生,換句話說。氣泡內(nèi)部的水蒸氣不再液化了,氣泡在上浮的過程中體積迅速變大,到水面后破裂,水在振動(dòng)減弱,幾乎聽不到聲音,這就是開水不響的道理。
不知道同學(xué)們平時(shí)有沒有認(rèn)真聽燒開水水發(fā)聲的特征?如果你是有心人,曾經(jīng)關(guān)注過,請(qǐng)閱讀下面的這篇科普短文并回答問題;反之,請(qǐng)先重新實(shí)驗(yàn),認(rèn)真聽一聽水燒開前后發(fā)聲的特征。
開水真的不響嗎?
俗語(yǔ)說“響水不開,開水不響”,開水真的不響嗎?小明想對(duì)此進(jìn)行研究,得到做物理老師的爸爸支持,小明用圓底鐵鍋在煤氣灶上進(jìn)行燒水試驗(yàn)。用溫度計(jì)、數(shù)字聲級(jí)計(jì)(測(cè)量聲音強(qiáng)弱的儀器)分別測(cè)量鍋內(nèi)水的溫度、鍋旁聲音的強(qiáng)弱,測(cè)量結(jié)果如下表:
回答問題:
(1)分析以上信息,可知溫度為______時(shí),響聲最大,
(2)現(xiàn)在你對(duì)“響水不開,開水不響”這句話有什么新的理解?________;