水沸騰時為什么有氣泡？

課上，小明和同學們一起在老師的引導下，探究了“水沸騰時溫度變化的特點”，并觀察到水沸騰前氣泡是圖1右所示的形狀，沸騰后是圖1左所示的形狀。從實驗中可以看到，水沸騰時形成大量的氣泡，不斷上升、變大，到水面破裂開來，里面的水蒸氣散發到空氣中。那么，水沸騰時為什么會有氣泡？氣泡是怎樣形成的？氣泡里面全部是水蒸氣嗎？帶著這些疑問，小明和同學們又一起踏上了探究之旅。

圖1

根據幾位同學養金魚的經驗大家了解到，水中溶解有氧氣，并且到了夏天，有時金魚會因為缺氧而死。也就是說，水中本身就有一定的氣體。那么，氣泡是水中溶解的氣體變成的嗎？他們還了解到：氣體在水中的溶解度隨著水溫的升高而降低。于是他們設計了一個實驗，實驗裝置如圖2所示。一組用涼的自來水觀察現象，二組用沸騰了一段時間的開水觀察現象。隨著實驗的進行，加熱5分鐘后，現象出現了不同（見下表）。

圖2

原來，水中能溶解少量氣體（氧氣、二氧化碳等）。當加熱冷水時，隨著溫度的升高，水中氣體的溶解度變小，并迅速變得飽和，隨即被“逼出”水中。這也是夏天魚容易泛塘的主要原因。

此外，容器在盛水前壁上吸附著一層空氣，添水后這層空氣就變成了無數微小的氣泡，所以氣泡首先在受熱的器壁上生成。氣泡生成之后，由于水繼續被加熱，在受熱面附近形成過熱水層，它將不斷地向小氣泡內蒸發水蒸氣，使氣泡內的壓強（空氣壓與蒸汽壓之和）不斷增大。當溫度達到七八十攝氏度時，變大的氣泡受到的浮力超過了吸附力，它們就要離開容器壁上升，同時在容器壁上仍遺留下一部分空氣，這部分空氣會以更快的速度增加體積而上升。上升的氣泡遇到周圍的涼水，氣泡里的水蒸氣就要液化，使氣泡迅速變小或破裂。

等到上下層的水通過對流達到同一溫度時，水的溫度達到了沸點，氣泡上升時就不會發生體積縮小的現象了，且不斷有水蒸氣會進入氣泡，使氣泡的體積越來越大，最后在水面上破裂開來。由于二組往燒杯中注入的是開水，這樣會使燒杯中的氣體迅速膨脹減少，這也是其加熱時氣泡少的原因之一。

通過親自動手實驗，小明和同學們終于明白了其中的奧秘，帶著收獲他們可以自豪地繼續進行反思交流了。

組別一 二所用水樣自來水開水5分鐘后現象（沸騰前）燒杯底部附著有大量密密麻麻的小氣泡燒杯底部幾乎看不到氣泡，隱約有水流向上涌動沸騰后現象大量氣泡上升、破裂，產生大量的水蒸氣少量的氣泡產生，水上下翻滾