探究水沸騰時溫度的變化特點

孟凡軍

要點提煉

1. 注意事項：（1）加蓋紙板的作用：①減少熱量散失，縮短實驗時間；②幫助固定溫度計的位置。（2）紙板上小孔的作用：使燒杯內、外的氣壓平衡（水的沸點的高低與氣壓有關）。（3）器材的組裝順序：應自下而上安裝，目的是：①確保使用酒精燈外焰加熱；②確保溫度計的玻璃泡完全浸沒在水中。（4）實驗中水要適量的原因：①水太多會延長實驗時間；②水太少不容易觀察沸騰現象。（5）繪制水沸騰圖象：在用描點法作水沸騰圖象時，應將所得的點用平滑的曲線相連，水沸騰圖象如圖1所示。

2. 實驗現象與結論：（1）實驗現象：水沸騰前，有少量氣泡產生，在上升過程中，氣泡逐漸變小直至消失（圖2甲）；水沸騰時，有大量氣泡產生，在上升過程中，氣泡逐漸變大直至在水面破裂（圖2乙）。（2）結論：水在沸騰過程中，不斷吸收熱量，溫度保持不變。

拓展提升

1. 驗證水沸騰需要吸熱的方法：撤去酒精燈，觀察水是否停止沸騰。

2. 撤去酒精燈后，水未立即停止沸騰的原因：石棉網的溫度高于水的沸點，水可以從石棉網中繼續吸熱。

3. 縮短加熱至沸騰所需時間的方法：（1）減少需要的熱量：①提高水的初溫；②減少水的質量。（2）增加熱量輸入：加大酒精燈火焰。（3）減少散熱：給燒杯加蓋。

4. 水的沸點不是100 ℃的原因：（1）水的沸點隨水面上方的氣壓的增大（或減小）而升高（或降低），當地大氣壓高于或低于標準大氣壓，會導致水的沸點高于或低于100 ℃；（2）杯蓋密封較嚴，導致燒杯內氣壓高于標準大氣壓，會導致水的沸點高于100 ℃；（3）水中有雜質，導致水的沸點不是100 ℃。

5. 水沸騰前后氣泡變化的特點分析：氣泡的成分是水蒸氣。水沸騰前，氣泡上升過程中，由于水溫上冷下熱，氣泡內部的水蒸氣遇冷液化，氣泡變小；水沸騰時，在氣泡上升過程中，周圍的水不斷汽化形成水蒸氣進入氣泡，同時氣泡受到的壓強隨深度減小而減小，氣泡變大。

探究應用

（原創）如圖3甲所示是“探究水沸騰時溫度變化的特點”的實驗裝置。

【制訂計劃與設計實驗】（1）組裝器材時，應先固定圖3甲中的 __________（選填“A”或“B”），在安裝溫度計時，溫度計的玻璃泡碰到了燒杯底，此時應適當將

（選填“A處向上”或“B處向下”）調整。

（2）加熱時燒杯上所蓋紙板上留有小孔的目的是 ______________________________。

【進行實驗與收集證據】（3）實驗過程中，小明觀察到水沸騰前水中氣泡的情景為圖3乙中 __________（選填“a”或“b”）圖。

在水溫升高到90 ℃后，小明每隔1 min觀察1次溫度計的示數，記錄在下表中，直到水沸騰，持續3 min后停止讀數。

【分析與論證】（4）在第7 min小明忘記記錄數據，此時的溫度應為__________℃。

（5）由表格數據可以判斷此時大氣壓__________（選填“小于”或“大于”）標準大氣壓。

（6）由以上現象及數據知，水沸騰過程中要不斷__________，溫度__________。

【交流評估】（7）小明和小紅選用相同的實驗裝置完成該實驗，他們分別繪制了溫度隨時間變化的圖象如圖4所示，得到a、b兩個不同圖象的原因可能是__________。

答案：（1）B A處向上 （2）保持燒杯內外氣壓平衡 （3）b （4）99（5）小于（6）吸熱 保持不變 （7）水的質量不同

（作者單位：山東省棗莊市嶧城區教學研究中心）