固體熔化時溫度變化規律實驗解讀

探究固體熔化時溫度的變化規律是熱學中的一個重點實驗，也是中考高頻考點，主要考查同學們對圖像、實驗數據的分析能力。

一、問題探究，釋疑解惑

1.安裝實驗器材時，為何要按照自下而上的順序進行？

答：酒精燈需用外焰加熱，所以要先放好酒精燈，再固定鐵圈的高度；而溫度計的玻璃泡要全部浸沒到液體中，但不能碰到容器壁和容器底，所以要放好燒杯后，再調節溫度計的高度，因此必須按照自下而上的順序進行。

2.使用石棉網的目的是什么？

答：使物體受熱均勻。

3.被加熱固體的顆粒大小有什么要求？為什么？

答：盡可能用粉末或碎塊狀，這樣受熱均勻。

4.在做實驗時，為什么不用酒精燈直接對試管加熱，而要把試管放在有水的燒杯中，再用酒精燈對燒杯加熱呢？

答：這種加熱方式叫做“水浴加熱”。目的：（1）使被加熱的物質受熱均勻；（2）使被加熱的物質受熱緩慢，從而使其慢慢熔化，便于觀察溫度變化的規律。

5.水浴法加熱對燒杯中的水量有什么要求？

答：燒杯中水的量不宜太多，避免加熱時間過長，要求是能夠浸沒試管中裝有的固體，同時試管不能接觸到燒杯底和側壁。

6.比較晶體和非晶體熔化時的溫度變化圖像，會發現晶體和非晶體的熔化有什么不同？

答：晶體在一定的溫度下熔化，即晶體有固定的熔點；而非晶體沒有固定的熔點。

7.非晶體熔化和凝固過程有什么特點？

答：非晶體在熔化過程中，逐漸變軟、變稀，最后全部變成液態，此過程中吸熱，溫度逐漸升高；非晶體在凝固過程中，逐漸變稠、變黏、變硬，最后全部變成固態，此過程中放熱，溫度逐漸降低。

8.當固體完全熔化后再加熱，為什么升溫比熔化前慢或快？

答：比較此物質固態和液態的比熱容大小：若固態時的比熱容小于液態時的比熱容，則液態時升溫慢；若固態時的比熱容大于液態時的比熱容，則液態時升溫快。

9.如何通過晶體的熔化圖像判斷出該晶體的熔點？

答：圖像中平行于時間軸的線段所對應的溫度即為該晶體的熔點。

二、典例探究，觸類旁通

例如圖1，某同學利用如圖甲所示的裝置，來探究海波熔化時溫度的變化規律，繪出圖乙所示的圖像。

（1）圖甲的實驗裝置應按______（選填“自下而上”或“自上而下”）的順序組裝。圖中溫度計的示數為______℃。

（2）由圖乙可知海波是______（選填“晶體”或“非晶體”），海波的熔點是______℃。海波在熔化過程中持續吸熱，溫度______（選填“升高”“降低”或“不變”）。

解析：（1）在實驗中需要用酒精燈的外焰加熱，所以應先確定燒杯的高度，按照自下而上的順序組裝；由圖甲可知，溫度計的分度值為1 ℃，示數為38 ℃。（2）由圖乙可知，海波在熔化過程中持續吸熱，溫度不變，所以海波是晶體，海波的熔點是48 ℃。

答案：（1）自下而上 38 （2）晶體 48 不變

拓展訓練

如圖2，圖甲所示是“探究冰熔化時溫度的變化規律”的實驗裝置。

【制定計劃與設計實驗】

（1）安裝甲圖裝置時，應先確定______（選填“鐵圈A”或“鐵棒C”）的位置。

（2）實驗中應選用顆粒較______（選填“大”或“小”）的冰塊進行實驗，甲圖裝置不用酒精燈直接對試管加熱，而是采用水浴法加熱，這樣做不但能使試管受熱均勻，而且能使冰的溫度上升速度較______（選填“快”或“慢”），便于記錄各個時刻的溫度。

（3）實驗中在讀取溫度計示數時，圖乙中讀數方法正確的是______（選填“D”“E”或“F”），該時刻的溫度是______℃。

（4）實驗過程中要注意觀察試管內冰的_______，并記錄______和加熱時間；當試管中的冰開始熔化時，立即將試管浸入到另一只裝有冰水混合物的燒杯中，發現冰不再熔化，該現象______（選填“能”或“不能”）說明冰在熔化過程中需要吸熱。

【進行實驗與收集證據】下表是小明實驗時記錄的數據：

（1）根據實驗數據，在如圖丙所示的坐標紙上繪制出冰的溫度隨時間變化的圖像。

（2）由數據和圖像可知，冰是______（選填“晶體”或“非晶體”），加熱到第4 min時物質處于______（選填“固態”“液態”或“固液共存態”）。

【分析與論證】由以上現象和數據知，冰熔化時的特點是不斷______熱，溫度______。

答案：【制定計劃與設計實驗】（1）鐵圈A （2）小 慢 （3）E -3 （4）狀態 溫度 能

【進行實驗與收集證據】（1）如圖3所示 （2）晶體 固液共存態

【分析與論證】吸 不變

（作者單位：山東省棗莊市薛城區教育局）