譚藝珂

一、探究背景

有一天，我玩耍后回家，口很渴，媽媽給我倒了一杯剛燒開的水，水太燙了，沒法喝。過了六七分鐘，我覺得水應(yīng)該冷至可以喝了，可跑過去一看，水還是熱氣騰騰的，試著喝一口，舌頭還被燙到了。

用電熱水壺?zé)叻昼娋涂梢詫⒗渌疅_，讓一小杯燒開的水自然冷卻，六七分鐘后還這么燙？我問爸爸，他回答得比較抽象，說是“冷水加熱”與“熱水自然冷卻”時溫度與時間的變化關(guān)系不一樣造成的。那“冷水加熱”與“熱水自然冷卻”時溫度與時間的變化關(guān)系到底是怎樣的呢？他也答不上來。我決定以此為題進(jìn)行探究。

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（一）準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料

爸爸建議我通過實(shí)驗(yàn)來探究，于是我購買了數(shù)字顯示液體溫度計(jì)、氣溫計(jì)和小燒杯，準(zhǔn)備利用它們和電熱水壺、手機(jī)夾、臺燈等在家里做實(shí)驗(yàn)。

（二）查找資料

通過查找資料，我得知：物體的溫度與內(nèi)能有關(guān)，同一物體內(nèi)能越多，溫度越高;相互接觸的物體進(jìn)行熱量傳遞需要有溫度差，溫度差越大，傳熱越快，溫度差越小，傳熱越慢;液體沸騰時的溫度叫沸點(diǎn)，沸點(diǎn)與大氣壓強(qiáng)（簡稱氣壓）有關(guān)，氣壓越大，沸點(diǎn)越高，氣壓越小，沸點(diǎn)越低。

三、升溫實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)過程

1.準(zhǔn)備工作

往電熱水壺中倒入1000 ml冷水，冷水溫度為12.7 ℃，氣溫計(jì)顯示當(dāng)時的室溫為16 ℃，將數(shù)字顯示液體溫度計(jì)的測溫頭放入電熱水壺中被水完全浸沒，同時用手機(jī)夾夾住數(shù)字顯示液體溫度計(jì)手柄，起穩(wěn)定作用，減小實(shí)驗(yàn)誤差。

2.給冷水加熱，記錄數(shù)據(jù)

按下電熱水壺加熱開關(guān)對冷水進(jìn)行加熱，同時用手機(jī)計(jì)時，每隔半分鐘讀一次水溫，并記錄數(shù)據(jù)。

3. 繪制溫度-時間曲線圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我繪制了溫度-時間曲線圖，見圖2。

（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

水溫在升至99 ℃之前基本隨時間勻速升高，而當(dāng)達(dá)到99.4 ℃時水溫就不再升高。

原因分析：電熱水壺的功率是固定的，相同時間內(nèi)水壺傳給水的熱量相等，而相同時間內(nèi)水蒸發(fā)所帶走的熱量雖然隨溫度升高會有所增加，但不明顯，所以相同的時間內(nèi)水溫升高的速度相當(dāng)，我們看到水溫在升至99 ℃前溫度-時間曲線接近直線。而水溫升至99.4 ℃后不再升高，是因?yàn)檫@時水已沸騰，水吸收的熱量等于水散失的熱量。

四、降溫實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)過程

1.準(zhǔn)備工作

往250 ml燒杯中倒入130 ml剛燒開的水，注意開水不宜過多，水越多，冷卻得越慢，實(shí)驗(yàn)時間就越長。氣溫計(jì)顯示當(dāng)時的室溫為16 ℃，而剛燒開的熱水倒入燒杯后，溫度很快就降至92 ℃，因?yàn)殚_水的溫度與室溫相差大，水散熱快。

將數(shù)字顯示液體溫度計(jì)的測溫頭放入燒杯中被水完全浸沒，同時用手機(jī)夾夾住數(shù)字顯示液體溫度計(jì)手柄，起穩(wěn)定作用。

2.讓熱水自然冷卻，記錄數(shù)據(jù)

用手機(jī)計(jì)時，每隔1分鐘讀一次水溫，并記錄數(shù)據(jù)。

3. 繪制溫度-時間曲線圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我繪制了溫度-時間曲線圖，見圖4。

（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

熱水自然冷卻時，溫度會逐漸降低，先降得快，后降得慢，最后接近室溫。

通過查找資料，我了解了這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。原來，熱水自然冷卻時，熱水與室溫存在溫度差，熱水要向外散熱，所以溫度會降低。一開始熱水的溫度與室溫相差比較大，散熱快，所以降溫快。之后熱水的溫度與室溫相差越來越小，散熱越來越慢，所以降溫越來越慢。

五、結(jié)語

我將書本知識用于實(shí)踐，探究“冷水加熱”和“熱水自然冷卻”時水溫隨時間變化的過程，明白了一壺水燒開花費(fèi)的時間短、一杯熱水自然冷卻到室溫所需的時間長的原因是自然冷卻時溫度變化比較慢，更深層次的原因是同等條件下熱水自然冷卻時熱量傳遞的效率比較低。

解決實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)知識遷移，通過這次科學(xué)實(shí)踐，我成長了不少。

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