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三、熔化和凝固
长江是我国的第一大河。你可曾想过，这气势磅礴、奔腾万里的滔滔巨流，其源头竟是由各拉丹冬雪山冰雪消融的点点水滴汇集而成的！
什么是熔化？什么是凝固？
想一想 什么是熔化？什么是凝固？将右图填写完整。
物质从固态变为液态叫作熔化，熔化需要吸热；从液态变为固态叫作凝固，凝固需要放热。
活动 4.4 探究冰和石蜡的熔化特点
固体熔化有什么特点？
做一做
将温度传感器与计算机连接，设置好数据采集软件。如图所示，取适量碎冰放入试管中，插入温度传感器探头，再将试管置于放有水的烧杯中。采集实验数据并观察计算机屏幕上显示的冰熔化的温度—时间图像，同时观察冰的状态变化情况。
将上述装置中的碎冰换成碾碎的石蜡，并且用酒精灯对烧杯加热，如图所示，观察计算机屏幕上显示的石蜡熔化的温度—时间图像，同时观察石蜡的状态变化情况。
连接计算机
温度传感器
温水
冰
水
石蜡
连接计算机
温度传感器
冰熔化的实验装置
石蜡熔化的实验装置
下图分别为实验中获得的冰熔化时的温度—时间图像和石蜡熔化时的温度—时间图像。
固体熔化有什么特点？
交流与讨论
1. 冰和石蜡熔化时，它们的温度变化各有什么特点？
2. 冰和石蜡在熔化过程中是否需要吸热？
3. 冰和石蜡在熔化过程中状态各有什么特点？
固体在熔化时需要吸热。有些固体（如冰）在熔化过程中尽管不断吸热，但温度却保持不变，即具有固定的熔化温度，这类固体属于晶体。比如冰在标准大气压下升温至 0℃时开始熔化，熔化过程温度恒为 0℃，直至全化为水才继续升温，就好像晶体熔化有特定
“关卡”，需在固定温度完成
固态到液态的转变。
固体熔化有什么特点？
还有一些固体（如石蜡），它们在熔化过程中，只要不断吸热，温度就会不断升高，即没有固定的熔化温度，这类固体属于非晶体。常见的蜡烛（主要为石蜡），点燃后底部先逐渐变软、变稀，最后成液态流下，此过程温度持续升高，并非在特定温度一下子从固态变成液态。
晶体就像是被大自然精心雕琢的艺术品，在合适的条
件下，它能够自己长成规则的几何形状。比如说食盐（氯
化钠）晶体，它是立方体的形状；还有水晶（主要成分是
二氧化硅），它常常是六棱柱的形状，有棱有角，非常规
整。金银等金属、钻石、冰（固态水）、干冰（固态二氧
化碳）、碘等都是晶体。
固体熔化有什么特点？
水晶原石
松香
非晶体没有规则的外形，比如
玻璃，它可以是一块平板，也可以
是奇奇怪怪的形状。橡胶、塑料、
松香、石蜡等都是非晶体。
晶体熔化时的温度叫作熔点。
什么是熔点？
想一想 观察表中数据，你能发现哪些规律？
从表格中可以看出，晶体
的熔点范围非常广。不同种类
的晶体，熔点不同，所以熔点
是晶体的一种物理属性。在列
举的金属中，钨的熔点最高，
铝的熔点相对较低。一般来说，金属的熔点高于非金属晶体。
熔点有不少重要的作用，比如区分晶体和非晶体、鉴别晶体的种类。在冶炼金属时，我们需要知道金属的熔点来选择合适的冶炼温度。例如，炼铁的时候，因为铁的熔点是 1535℃，我们就要把炉温升高到这个温度以上，才能让铁矿石中的铁熔化出来。
想一想 晶体熔化的条件是什么？
液体凝固有什么特点？
想一想 凝固是熔化的相反过程，液体凝固过程中温度变化、热量变化和状态变化各有什么特点？
晶体熔化
非晶体熔化
温度/℃
时间/s
温度/℃
时间/s
晶体熔化后再凝固
非晶体熔化后再凝固
液体凝固有什么特点？
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非晶体（石蜡）熔化
非晶体（石蜡）熔化后再凝固
温度/℃
时间/s
想一想 分析图中石蜡凝固过程的温度-时间图像，你有哪些观点？
液体凝固有什么特点？
想一想 如图所示是某种物质发生物态变化过程中温度随时间变化的图像。该物质发生的是哪种物态化？它属于晶体还是非晶体？请根据图像说明理由。
什么是凝固点？
实验研究表明：晶体熔化后再凝固时也有一定的凝固温度，这个温度叫作凝固点。同种晶体的凝固点与熔点相同，非晶体没有熔点也没有凝固点。液体在凝固时会放热。
不同种类的物质，其凝固点不同。当一种物质中混入杂质时，凝固点通常会降低。例如，在道路上撒盐融雪，盐（如氯化钠）作为杂质混入雪中，会降低雪的凝固点。
想一想 据报道，2023年1月22日7点，黑龙江省漠河市最低气温降至 -53℃ 。为什么在寒冷的北方不用水银温度计来测量气温？
熔化和凝固有哪些应用？
如图所示，超市用冰来冷冻保鲜食品，病人受伤部位可以用冰袋来冷敷，熔化的麦芽糖被手工艺人塑造成千姿百态的造型，工厂将玻璃加热到熔融状态，然后用它制作各种玻璃制品。
（a）食品冷冻保鲜 （b）冰敷受伤部位 （c）糖塑 （d）将熔融状态的玻璃制成玻璃制品
你能举出更多有关熔化和凝固的应用实例吗？
想一想，熔化或凝固会不会对我们的生产和生活造成不利影响 如何避免这些不利影响？
生活 物理 社会 我国古代的冶炼技术
冶炼技术反映了社会生产力的水平。我国古代的冶炼技术曾走在世界的前列。
早在商周时期，我们的祖先就已经熟练掌
握了青铜铸造技术。他们通过控制铜、锡、铅
等金属的比例，熔炼成各种性能的青铜合金，
铸成各种农具、兵器、乐器和祭礼器等。
春秋战国时期，我国发明了生铁冶炼技术，
这比欧洲要早约2000 年。生铁是在 1150 ~
1300 ℃的高温下冶炼出来的，质地比较硬且
可铸性强。生铁冶炼技术的进步推动了铁质农
具的广泛应用，出现了铁犁牛耕的生产方式，
推动了生产力的发展和井田制的解体，促进了
农业、手工业、土木建筑业的迅速发展。
西周大盂鼎
现收藏于中国国家博物馆
生活 物理 社会 我国古代的冶炼技术
随着生铁冶炼技术的发展，各种炼钢技术也应运而生。例如，在南北朝时期普遍使用的灌钢法，它利用“生铁碳高、熟铁碳低”的特点，将生铁和熟铁按比例混合熔炼以改变碳含量，从而生产出硬度高、性能好的钢。这项技术的发明为世界冶炼技术的发展作出了贡献。
灌钢法（《天工开物》）
实践与练习
1. 如图是一些小冰块在加热过程中温度随时间变化的图像。从图像中你能获得哪些信息？
实践与练习
2. 在生活中，你会见到许多固态物质，如食盐、玻璃等。你想知道它们属于晶体还是非晶体吗？查阅资料寻求答案，并与同学交流。
食盐
玻璃

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