探究熔化和凝固.doc

第二节探究熔化和凝固
探究目标
1.知识与技能知道物质的固态和液态之间是可以相互转化的；知道晶体、非晶体熔化与凝固规律.
2.过程与方法知道区分晶体、非晶体的一般方法；了解图像是表示物理过程的一种方法.
3.情感、态度与价值观能乐于探索自然现象；善于观察、实验与交流.

探究指导
物理宫殿
1.熔化（melting）与凝固（solidification）
物质由固态变为液态的过程，称为熔化；物质由液态变为固态的过程，称为凝固.
说明熔化与溶化不同，前者表示物质从固态到液态，后者表示物质溶化在溶剂中的过程.
2.物质的熔化、凝固规律
固体物质分类晶体非晶体吸热与放热熔化吸热凝固放热熔化吸热凝固放热温度变化规律熔化、凝固的过程温度不变熔化、凝固时温度也在变化熔化图像凝固图像3.常见的晶体有金属、海波、冰、固态酒精、固态氧、固态氢、固态氮等，常见的非晶体有蜂蜡、沥青、松香、玻璃等
【例1】(2004·江西南昌市)如图1.3-1所示是海波的熔化图像，根据该图像能够获得的合理信息有：

图1.3-1
信息一：海波的初温为25℃；
信息二： ；
信息三： .
思路与技巧此题考查熔化图像的知识.分析图像可知，海波的熔化有一定的熔化温度（有一段平行于时间轴的线段），所以海波是晶体，其熔化时的温度即熔点是48℃.
答案海波是晶体海波的熔点是48℃.
说明（1）图像法是处理实验数据的一种方法；
（2）画图像应知道横坐标、纵坐标表示什么物理量；
（3）图像中每一点代表的物理意义.
【例2】冬天穿棉衣可以有效阻止人体热量向外散发，使人感到暖和，而棉衣自身并不发热.据说法国准备生产一种夹克，其衣料纤维中添加了一种微胶囊，这种胶囊所含物质在常温下呈液态，温度降低时会结晶，人们穿上它，气温较高时感到凉爽，气温降低时感到温暖.这种服装能够调节温度的原因是什么？
思路与技巧在环境温度变化时，胶囊内的材料经历了熔化吸热和凝固放热两个过程，从而使人体的温度没有发生较大变化.
答案衣服内胶囊中的物质，在温度升高时熔化吸热，使人的温度不致升得太高；在温度降低时凝固放热，使人的温度不致降得太多，从而起到调节人体温度的作用.
【例3】固体熔化为什么要吸热？
思路与技巧在固体中，分子间的联系非常紧密，整块固体的分子就像一个整体，每个分子只能在自己的固有位置附近振动，如图1.3-2.加热时，晶体吸收热量，使分子振动得越来越快.当能量足够大时，有些分子运动剧烈，以致脱离开它的固有位置，而在整体中运动.这时，熔化就开始了.
答案固体分子吸热后，分子运动加快，以致脱离开它的固有位置，运动到其他分子间，从而使固体熔化成液体.

图1.3-2
4.熔点（meltingpoint）与凝固点
晶体物质熔化不变的温度叫熔点.晶体溶液凝固不变的温度叫凝固点.
说明（1）同种晶体其熔点与凝固点相同；
（2）熔点是区分晶体与非晶体的重要参数；
（3）晶体的熔点跟晶体的纯度、加在晶体上的压强有关；
（4）晶体能否熔化决定两个要素：一是吸热；二是温度应上升到熔点.
【例4】如图1.3-3所示，烧杯与试管中均放有冰块，用酒精灯加热烧杯底部，在烧杯内冰块逐渐熔化成水的过程中（）

图1.3-3
A.试管内冰块不会熔化 B.试管内冰块会熔化一部分
C.烧杯内水温保持0℃ D.烧杯内水温高于0℃
思路与技巧冰块熔化要同时满足两个条件：吸热且温度达到0℃，这两个条件缺一不可.当烧杯底被加热后，其温度高于冰块温度，杯底部冰块将吸热并开始熔化，烧杯中出现冰水混合状态，但其温度仍保持0℃.因试管中冰块温度也为0℃，它们之间不存在温度差，无热传递发生.所以试管中冰块不会熔化.
答案A、C.
说明晶体只在熔点熔化，且在熔化时是由固态变成液态，但温度不变.只有当相接触的两个物体存在温度差时，才会有由高温物体向低温物体的热传递，温度相同的两个物体间，是不会出现相互吸热、放热现象的.
【例5】根据下表中所列出的几种物质的熔点，判断下列说法是否正确.
物质名称固态水银金铜钢钨固态氢固态氦熔点(℃)-391064108313003410-259-272（1）电灯泡的灯丝用钨制成，不会熔化；
（2）纯金掉在钢水中不会熔化；
（3）水银温度计在-40℃时已无法使用；
（4）在-265℃时氢气是固态.
思路与技巧当物体温度达到熔点，并能继续吸热，就能熔化.如金的熔点是1064℃，常温下金处于固态，温度升至1064℃，且继续吸热就熔化了.物体温度高于熔点处于液态，低于熔点处于固态，等于熔点时可能处于固态、液态或固液共存.
答案（1）正确.白炽灯丝正常发光时的温度约为2000℃左右，而钨的熔点是3410℃，故灯丝工作时不会熔化
（2）错误.钢的熔点是1300℃，钢水的温度高于1300℃，而固态金的最高温