如何进行沸腾实验？

问题45.如何进行沸腾实验？◇学生提问在做“观察水沸腾”的实验时，甲、乙、丙三组同学分别从如图45-1A、B两套器材中任选一套来完成实验：（实验室已准备多套A、B装置）图45-1（1）甲组同学发现所测水的沸点高于100℃，他们选择的是_______（填“A”或“B”）套装置。（2）乙、丙两组同学虽然选用的实验装置相同，但水开始沸腾的时刻不同，他们绘制的沸腾图像如图C所示：a、b两种图像不同的原因是水的_______不同。（3）通过分析图像C，归纳出水沸腾的特点是：①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。老师，第（3）问我知道答案：水沸腾时的特点是温度保持不变；沸腾时继续吸热。但另两问应该从哪些方面对水的沸腾实验进行评估呢？◇问题探究水沸腾时的特征以及沸腾条件（重要性：★★★）老师：要想对这个实验进行评估，就得明白怎样进行沸腾实验。你想想，液体沸腾时有什么特征？学生：课本上介绍，液体沸腾时虽然继续吸热，但温度保持不变；在水的内部产生了大量气泡，这些气泡在上升过程中逐渐变大，到水面处破裂，释放出里面的水蒸气。老师：那水的沸腾满足什么条件呢？学生：水沸腾时应该满足两个条件：温度达到沸点，继续吸热。老师：很好，那探究水的沸腾需要用到哪些器材呢？探究水的沸腾所用器材及注意事项（重要性：★★★）学生：从图中可知，探究水的沸腾要有水；有盛水的容器烧杯；有使烧杯均匀受热的石棉网；有支撑烧杯和悬挂温度计的的铁架台、铁圈；有加热水用的酒精灯；还有测量水温的温度计；当然还有点火用的火柴或打火机了！还应有测量时间的钟表吧！老师：嗯，那你有没有注意过A图与B图中的不同之处呢？学生：B图中烧杯上盖了个盖子，起的作用是防止水蒸气过多的散失到空气中，这样热量损失少，能使水温升高的快些吧？老师：对，但如果用不好会物极必反，你想想，如果硬纸盖密封性非常好，产生的水蒸气很少散发出去，会出现什么结果？纸盖应怎样加工？学生：水蒸气如果散失的少，那烧杯内水面上的气压会越来越大，那样水的沸点会随之升高。我明白了：第（1）问甲组同学发现所测水的沸点高于100℃，是因为他们选择了B套装置，由于纸盖的密封性较好，使烧杯内气压高于1标准大气压，所以测出的水沸点高于100℃！那样的话纸盖上应该打两个小孔，正中间的小孔插入温度计，温度计的玻璃泡要全部浸入水中，不能碰到烧杯壁和烧杯底；旁边的小孔能使多余的水蒸气散发出去，使烧杯内外的气压基本相同。老师，我说的对吗？老师：非常好？那你认为除了水蒸气过多散失会使水温上升得慢，还有其他原因吗？减少水沸腾前加热时间的方法（重要性：★★★★）学生：在家中用电磁炉烧水的时候，把半壶水烧开用的时间短；把一壶水烧开用的时间长；所以我觉得水质量的多少会影响水温度升高的快慢。那第（2）问乙、丙两组同学虽然选用的实验装置相同，但水开始沸腾的时刻不同，他们绘制的沸腾图像如图C所示：a、b两种图像不同的原因可能是水的质量不同！老师：很好，还有原因影响水温升高的快慢吗？学生：我想想，如果用温度较高的热水做水的沸腾实验，加热到沸腾所用时间能大大减少！还可以采取的办法是调整好酒精灯火焰的大小和高度，用外焰加热，这样也能使水温升高得快。老师，我觉得这些器材的安装顺序应该是由下到上。先点燃酒精灯，根据火焰的高度确定支持烧杯的铁圈高度，然后用灯帽熄灭酒精灯，调整好铁圈高度，并放上石棉网；之后将适量热水倒入烧杯，将烧杯放在石棉网上；再通过纸盖中间的小孔插入温度计，温度计的上端用段棉线系个绳套，悬挂在铁架台上的小铁圈上，适当调整温度计的位置，使玻璃泡浸没在水的中间，同时纸盖盖住烧杯口。最后点燃酒精灯开始加热。表格的设计（重要性：★）老师：非常好！你分析的真全面！那你再设计出记录温度的表格吧。学生：可以在水温升高到90℃后，每隔2分钟记录一次温度值，直到水沸腾一段时间。t/min0246810121416……t/℃◇学生笔记水的沸腾实验操作方法：1.注意器材的组装顺序；2.用适量热水做实验，并用另开小孔的纸盖盖住杯口，尽量减少加热过程中的热量损失；3.每隔一定的时间记录水温，并观察水沸腾后的现象。◇要点训练1.在“观察水的沸腾”实验中：（1）如图45-2所示，是小明同学用温度计测小烧杯中水的初温时的操作图。A是操作过程，B是读数过程，C是读取的温度。①A图中操作的错误是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②B图中读数的错误是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；③若操作正确无误，根据C图可知此时烧杯中水的实际温度是＿＿＿＿℃。（2）小明同学在利用图45-3所示的装置做实验时，发现从开始给水加热到水开始沸腾所用的时间过长，请你帮助他找出可能存在的原因。（写出两种即可）①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。图45-2图45-3答案：（1）①温度计的玻璃泡接触了容器的底部；②读数时温度计的玻璃泡离开了水；③48；（2）水量太多；水的初温太低。解析：（1）液体温度计的用法是：测量液体温度时，①要把温度计的玻璃泡全部浸入被测液体，同时玻璃泡不能接触容器底和容器壁；②让温度计在被测液体中稍候一会儿，等示数稳定后再读数；③读数时要让温度计的玻璃泡继续停留在被测液体中，视线要与温度计玻璃管中液柱的上表面相平。读数前要认清温度计的分度值。（2）从开始加热到水开始沸腾用时过长，原因有很多，比如水量太多；水的初温太低；酒精灯火焰太小等。2.为了研究水的沸腾，张怡然同学观察了水在加热过程中温度随加热时间的变化情况，并记录有关数据如表所示：t/min0123456789t/℃90929496979899999999（1）请根据记录的数据在图45-4中先描点，再用平滑的曲线画出温度随时间变化的图象。（2）由实验结果可以看出水的沸点不到100℃，你认为原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）由实验结果可以看出水沸腾时的规律是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）水沸腾时，可以看到水面上不停的冒“白气”，此现象产生的原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。图45-4图45-5答案：（1）如图45-5所示。（2）气压过低(其它合理说法也算正确)。（3）继续吸热，温度不变。（4）水蒸气遇冷液化成小水滴。解析：（1）利用函数图像可直观描述物理规律，以时间为x值、以温度为y值，找出对应坐标点，然后用光滑的曲线连接出温度随时间变化的图像。（2）测出水的沸点不到100℃，原因有很多：如气压低于一标准大气压、温度计不标准、读数存在误差等。（3）总结水沸腾时的规律，要现象与数据相结合。从继续加热现象中可知水要继续吸热；从数据中可知温度不变。（4）“白气”是液态的小水滴，是由沸腾产生的水蒸气遇到温度低的空气液化而成的。3.“炖”菜是鸡西人喜欢的一道美食，最好的“炖”菜是应用煮食法，即把汤料和水置于炖盅内，而炖盅则浸在大煲的水中，并用蒸架把盅和煲底隔离，如图45-6所示。当煲中的水沸腾后，盅内的汤水是否能沸腾?为什么?(设汤水的沸点与水的沸点相同)答案：不能沸腾。因为盅内的汤水虽然温度能达到沸点，但盅内外的水温相同，就不能再吸收热量了，只满足了温度条件而没有同时满足热量条件。解析：盅内汤水能否沸腾，只要分析盅内的汤水是否同时满足液体沸腾的两个条件即可。如果只满足了其中一个条件，则不能沸腾；如果两个条件都满足，则能沸腾。