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第二节：熔化与凝固
十三章 温度与物态变化
沪科版2024
物理观念 能区别物质的气态、液态和固态三种形态,知道物质的固态和液态之间是可以转化的。能用熔化和凝固的知识解释生活中的现象
科学思维 通过生活现象能够推理出熔化吸热、凝固放热,知道熔化曲线和凝固曲线的物理含义,并知道晶体和非晶体的区别
科学探究 通过探究实验,使学生学会用图像探究物理规律的方法
科学态度与责任 通过教学活动,激发学生对自然现象的关心,产生乐于探索自然现象的情感
核心素养
物态变化
随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。
固
液
气
6种
物质各种状态间的变化叫作物态变化。
物态变化
■ 物质三态：
物质有固态、液态和气态三种状态。像冰是固态，水是液态，水蒸气是气态。
■ 状态变化：
物质状态可相互转化，如加热冰会变成水，水继续加热会变成水蒸气。
※ 了解物质三态变化，能更好认识世界
物态变化
熔化定义
■ 概念：
物质从固态变为液态的过程叫熔化。比如冰化成水，就是典型的熔化现象。
■ 条件：
熔化过程需要吸收热量，使分子运动加剧，固态变为液态。
※ 熔化是物态变化重要过程
熔化及其特点
熔化及其特点
常见的熔化现象
冰雪消融
金属加热
蜡烛燃烧
从冰箱冷冻室中取出一冰块放入杯中，不久冰块开始熔化，之后的一段时间内杯中都是冰和水混合在一起的情况。
冰在逐渐熔化变少，但水的温度并没有升高。
这是怎么回事 想一想：其他物质熔化时的温度是否也不变
现象：
熔化及其特点
研究固体熔化时温度的变化规律
熔化及其特点
1、铁架台：用于固定试管和温度计。
2、温度计：用于测量固体的温度。
3、试管：用于盛放待熔化的固体。
4、搅拌器：在加热过程中搅拌固体，使其受热均匀。
5、烧杯：盛放水，作为间接加热的介质，以控制加热速度并避免固体直接接触火焰而烧焦。
6、待测固体：海波和石蜡。
7、计时器（如秒表或手机计时功能）：用于记录时间。
8、水：水浴加热（水浴法），使试管内物质受热均匀。
9、陶土网：作用是使烧杯底部受热均匀。
10、酒精灯：提供热源，使固体熔化。
注意：组装器材时应 自下而上。
熔化及其特点
将适量的海波放入试管中。
点燃酒精灯，对烧杯进行加热。一段时间后，海波慢慢开始熔化。
当温度计的示数升至40℃左右时（海波的熔点：48℃），开始计时。
每隔1分钟记录一次数据，并将每次记录的温度数据填入表格中。
将海波换为石蜡，找出石蜡熔化时温度的变化规律。
时间/min 0 1 2 3 4 …
海波的温度/℃
石蜡的温度/℃
熔化及其特点
熔化及其特点
海波熔化时温度变化规律
石蜡熔化时温度变化规律
实验表明：
海波在熔化前温度不断升高，当温度达到48℃时，开始熔化时温度保持不变；全部熔化后温度继续上升。有固定的熔点。
石蜡在熔化过程中先变软，后变稀，温度不断升高。没有固定的熔点
熔化及其特点
熔化及其特点
晶体熔化图像分析
AB 段
固态升温，温度不断升高
特点：物质处于固态，吸热升温
BC 段
固液共存，温度不变
特点：达到熔点，继续吸热，状态为固液共存
CD 段
液态升温，温度持续上升
特点：物质完全熔化为液态，吸热升温
熔点
BC 段对应的温度值
意义：晶体熔化的特定温度
熔化时间
BC 段对应的时间跨度
反映：晶体熔化所需时长
■ 实验现象：
在非晶体熔化实验中，我们能看到它的温度不断上升。比如蜂蜡，加热时温度持续升高，没有稳定的温度点。
■ 特性原因：
非晶体内部结构不规则，粒子间作用力不均匀。加热时，粒子吸收能量逐渐活跃，温度随之持续上升。
※ 非晶体熔化温度持续上升，与晶体有明显区别
熔化及其特点
■ 晶体特征：
●有规则的几何外形，如食盐是立方体。
●有固定的熔点，像冰在0℃熔化。
●物理性质各向异性。
■ 非晶体特征：
●没有规则的几何外形。
●没有固定的熔点，加热时逐渐变软。
●物理性质各向同性。
※ 晶体和非晶体在微观结构和宏观性质上都有明显差异
熔化及其特点
实验现象：在晶体熔化实验中，会发现晶体在熔化过程中，虽然持续吸热，但温度却保持不变。
●例如海波，在达到一定温度后，开始熔化，此时温度计示数不再上升。
原理分析：这是因为晶体有规则的结构，熔化时吸收的热量用于破坏其结构。
●当晶体完全熔化为液体后，继续吸热温度才会升高。
※ 晶体熔化时温度不变是其重要特性
熔化及其特点
熔点概念
★ 定义：晶体熔化时的温度叫做熔点。
●不同晶体有不同的熔点，这是晶体的一种特性。
★ 举例：冰的熔点是0℃，海波的熔点是48℃。
●当晶体达到熔点时，继续吸热才会熔化。
※ 熔点是区分不同晶体的重要依据
意义体现
★ 工业应用：在工业生产中，根据晶体熔点不同进行分离和提纯。
●比如利用不同金属的熔点差异来冶炼金属。
★ 科学研究：研究物质的熔点有助于了解其结构和性质。
● 通过熔点变化还能研究物质的纯度。
※ 熔点在多领域有重要意义
熔化及其特点
常见晶体
金属晶体：
如铁、铜、铝等，具有良好的导电性、导热性和延展性。
离子晶体：
像氯化钠、硝酸钾，由离子通过离子键结合而成。
原子晶体：
例如金刚石、硅，硬度大、熔点高。
晶体在生活和工业中应用广泛
熔化及其特点
冰
海波
各种金属
玻璃：
常见的建筑材料，加热时逐渐软化。
松香：
用于乐器的弦，没有固定熔点。
沥青：
常用于道路铺设，在一定温度下会变软。
非晶体的应用也十分常见
常见非晶体
熔化及其特点
石蜡
松香
玻璃
晶体熔化图像
■ 温度特点：
晶体熔化图像有一段水平线段，代表熔化过程温度不变。如海波，达到熔点后，持续吸热但温度稳定。
■ 状态变化：
线段前为固态升温，线段时固液共存，线段后液态升温。这体现了晶体规则的内部结构。
非晶体熔化图像
■ 温度特点：
非晶体熔化图像无水平线段，温度持续上升。像蜂蜡，加热时温度不断升高，无固定熔点。
■ ：从固态逐渐变软，再到液态，状态变化连续，反映其内部粒子排列不规则。
状态变化
熔化及其特点
结构不规则
非晶体内部粒子排列无序，不像晶体有规则的晶格结构。这使得粒子间作用力不均匀，加热时各部分升温不同，无法形成固定熔点。
能量吸收不均
由于结构不规则，非晶体吸收热量后，粒子获得的能量不同。部分粒子先活跃起来，导致温度持续上升，难以有稳定的熔化温度。
状态连续变化
非晶体从固态到液态是连续变化的过程，没有明显的状态分界。不像晶体有固液共存阶段，所以不存在固定的熔点。
熔化及其特点
■ 熔化吸热原理：
物质从固态变为液态的过程叫熔化，熔化时要吸收热量。比如冰熔化成水，会从周围环境吸收热量，使周围温度降低。
■ 微观解释：
固态物质分子排列规则且紧密，熔化时分子获得能量，挣脱束缚变得自由，这个过程需要能量，即吸收热量。
※ 熔化吸热在生活中有很多应用
熔化及其特点
生活实例
■ 冷冻保鲜：
冰熔化时吸热，可保持低温，用于食品保鲜。如海鲜运输中放冰块，减缓食物变质。
■ 高热降温：
给高热病人敷冰袋，冰熔化吸热，带走热量，降低体温。
■ 空调制冷：
空调中制冷剂熔化吸热，实现室内降温。
原理分析
■ 热传递：
熔化时与周围环境存在温度差，热量从高温处传向低温处，即从周围传向熔化物质。
■ ：外界能量转化为物质内能，使分子运动加剧，完成物态变化。
能量转化■ 温度调节：吸收周围热量，调节局部温度，达到特定目的。
熔化及其特点
■ 概念：
物质从液态变为固态的过程叫凝固。像水结成冰，就是凝固现象。
■ 条件：
凝固过程需要放出热量，分子运动减缓，液态变为固态。
※ 凝固和熔化相反又关联
凝固及其特点
凝固及其特点
液体凝固时温度变化的规律
液态海波在停止加热后，温度持续下降，直至48°C时开始凝固，此过程中温度维持稳定，直至完全凝固后才继续下降，如图所示。
与之相对，石蜡凝固时，一旦停止加热，其形态由液态逐渐浓稠至固态，且在此过程中温度持续降低，显示出不同于海波的凝固特性，凝固同样伴随着热量的释放，如图所示。
熔点和凝固点
晶体熔化时的温度叫作熔点。
熔点
48℃
熔点
凝固点
液体凝固形成晶体时的温度叫作凝固点。
48℃
凝固点
同一种物质的凝固点和它的熔点相同
晶体熔化
非晶体熔化
晶体凝固
非晶体凝固
熔点和凝固点
熔点和凝固点
★ 熔化与凝固：物质从固态变为液态是熔化，从液态变为固态是凝固。
★ 晶体与非晶体：晶体有固定熔点，如冰；非晶体无固定熔点，如玻璃。
★ 晶体熔化特点：吸热但温度不变。
★ 熔化吸热应用：冷冻保鲜、高热病人降温等。
● 理解这些知识，能更好认识生活中的物态变化
知识巩固
晶体特点
■ 熔点固定：有确定的熔化温度，如冰熔点是0℃。
■ 熔化特点：熔化时吸热但温度不变，处于固液共存态。
■ 常见实例：海波、石英等。
● 晶体内部结构规则，使其有这些特性
非晶体特点
■ 无固定熔点：熔化过程中温度持续上升。
■ 熔化特点：吸热后逐渐变软、变稀，最后变为液态。
■ 常见实例：玻璃、松香等。
● 非晶体内部结构不规则，导致其熔化特性与晶体不同
知识巩固
下 课
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