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第十三章 温度与物态变化
第二节 熔化与凝固
预习清单
1.______、______、______是自然界物质的三种常见状态。同一种物质的三种状态_____________可以相互转化。物质从_______变为_______的过程称为熔化;物质从______变为______的过程称为凝固。
2.像海波那样,_________固定的熔化温度的固体,属于_______;像石蜡那样,_______固定的熔化温度的固体,属于_________。
固态
液态
气态
在一定条件下
固态
液态
液态
固态
有
晶体
没有
非晶体
预习清单
3.晶体在熔化过程中,温度__________;非晶体在熔化过程中,温度__________。
4.晶体熔化时的温度叫做________。物质从液态凝固为晶体时的温度,叫做________。
5.同一种晶体的凝固点与它的熔点________。非晶体________熔点或凝固点。
6.物质在熔化过程中要___热,在凝固过程中要___热。
保持不变
不断升高
熔点
凝固点
相同
没有
吸
放
导入新课
天气热的时候,从冰箱里拿出来的冰块,一会儿就变成了水。
提问:冰在变成水的过程中,状态发生了怎样的变化
追问:在状态的变化过程中,冰需要吸热还是放热 是否需要特定的条件
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
1.物质的三种状态
物质在自然界有三种状态,即固态、液态和气态。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
冰化成水,固态的铁、铝等金属块在高温下变成了液态,火山爆发时岩浆涌动,固态的干冰变成了二氧化碳······
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
归纳:
物质三种状态在一定的条件下可以相互转化。我们把物质从固态变成液态的过程称为熔化。物质从液态变成固态的过程称为凝固。刚才我们提到的冰化成水是熔化,水结成冰是凝固。铁、铝等金属块在高温下变成液态是熔化,铁水铸成工件是凝固。熔化和凝固是固态和液态之间相互变化的两个过程,这两个过程的初、末状态相反,它们是互逆的两个过程。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
2.研究固体熔化时温度的变化规律
(1)提出问题
①物质熔化时需要什么条件
②不同物质在由固态变成液态的过程中,温度的变化规律相同吗
(2)猜想与假设
猜想:不同物质在由固态变为液态的过程中,温度的变化规律不同。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
(3)设计实验与制订计划
①实验器材:铁架台、酒精灯、温度计、陶土网、烧杯、试管、计时器、海波、石蜡、水等。
②进行实验:
a.四个同学为一组,选出一名同学作为组长,负责本组的探究性学习,教师课前要对组长进行指导,交代实验中可能会遇到的一些问题和注意事项,确保实验能顺利进行。每一组分成两个小组,分别探究两种不同固体的熔化。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
b.组装实验装置:选择一些不同的物质进行实验研究,例如海波(硫代硫酸钠)和石蜡。如图所示,将海波放入内有温度计的试管中,再把试管放入盛水的烧杯中。点燃酒精灯,经过一段时间后,海波就会慢慢熔化。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
c.第1小组探究海波熔化时温度的变化规律,要求从40℃开始计时,每隔1min读取一次温度值并观察物质状态,把数据填入下表,并在坐标纸上描出对应的点。
d.第2小组探究石蜡熔化时温度的变化规律,要求从50℃开始计时,每隔1min读取一次温度值并观察物质状态,把数据填入下表,并在坐标纸上描出对应的点。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
③实验要求:学生做好观察记录。
④观察:
a.海波及石蜡加热时,温度计的示数变化;
b.它们在不同温度下的状态;
c.它们熔化时的状态及温度。
⑤记录:做好实验中的数据记录。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
(4)选择实验材料
问题:
为什么选择海波作为熔化实验的材料
提示:
海波熔化温度较低,熔化时不会产生有害、有毒的物质。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
(5)实验器材的选定与组装
①为什么使用水浴加热
提示:可以使海波受热均匀。
②实验装置由铁架台、盛水烧杯、陶土网、大试管、温度计等组成,为什么要由下而上组装仪器
提示:控制设备高度,便于用酒精灯外焰加热。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
(6)实验中的注意事项
①温度计的玻璃泡要完全浸入被测物质中。
②为了让物体受热均匀,要不断搅拌。
③注意酒精灯的使用安全。
提问:请同学们根据海波和石蜡加热过程中温度随时间变化的情况,并结合自己做的实验分析一下,海波和石蜡熔化过程有什么异同点,从中可以找出什么规律。
归纳总结:
相同点
(1)从固态变成了液态。
(2)在熔化过程中都需要吸热。
不同点
(1)海波达到一定的熔化温度开始熔化,熔化时温度保持不变,处于固液共存状态。
(2)石蜡没有固定的熔化温度,熔化时温度不断上升,没有固液共存状态。
画出海波和石蜡的熔化曲线图(如图所示)。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
观看图像甲后思考。
(1)AB段对应的时间内,物质是什么状态的 温度怎样变化
(2)在曲线上的哪一点,海波开始熔化
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
(3)在BC段对应的时间内,海波是什么状态 温度是否变化 这段时间内是否对它加热
(4)在CD段对应的时间内,海波是什么状态 温度如何变化
AB段——海波是固态,随着加热时间的增加,海波吸热,温度升高。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
BC段——海波是固液共存状态,随着加热时间的增加,海波吸热,但温度保持不变。
CD段——海波是液态,随着加热时间的增加,海波吸热,温度升高。
任务一：探究物质熔化和凝固的特点
再根据石蜡熔化图像的特征(如图乙),通过分析知道,随着加热时间的增加,石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀,直至变为液态,整个过程一直吸热,温度一直升高,没有温度保持不变的过程。
任务二：晶体和非晶体
1.晶体和非晶体
通过实验知道,有的固体在熔化过程中虽然吸热,但温度保持不变,如海波、冰等;有的固体在熔化过程中,只要不断地吸热,温度就不断上升,没有固定的熔化温度,如石蜡、松香、沥青、玻璃等,这两类熔化温度变化不同的物质,我们可以用晶体和非晶体来区别。
像海波这样的固体叫做晶体,晶体有固定的熔化温度。
像石蜡这样的固体叫做非晶体,非晶体没有固定的熔化温度。
任务二：晶体和非晶体
2.熔点和凝固点
海波和石蜡的凝固过程又有什么规律呢 请同学们观察图片(如图所示)后思考。
任务二：晶体和非晶体
归纳总结:
(1)凝固可以看作是熔化的逆过程,因此我们可以总结出凝固的规律。
(2)凝固放热。
(3)晶体凝固时有确定的温度;非晶体凝固时没有确定的温度。
(4)凝固点:液体凝固成晶体时的温度。同一种物质的凝固点等于熔点。
任务二：晶体和非晶体
结合熔化和凝固的实验听一段海波的自白,并回答问题。
海波的自白:我叫海波,我的熔点和凝固点都是48℃,现在我的体温恰好是48℃,请你们告诉我,我是应该熔化,还是应该凝固呢 只要你们说得对,我就照你们说的办。
48℃既是海波的熔点也是它的凝固点,此时海波是熔化还是凝固,关键要看海波是吸热还是放热。固态海波在温度到达熔点时,吸热则熔化;液态海波在这一温度时,放热则凝固;所以熔化时吸热,凝固时放热。
任务二：晶体和非晶体
归纳总结:
(1)晶体熔化的条件:a.温度达到熔点;b.能够继续吸热。
晶体熔化的特点:晶体熔化过程中吸收热量但温度保持不变。
(2)液体凝固为晶体的条件:a.温度达到凝固点;b.能够继续放热。
液体凝固为晶体的特点:液体凝固为晶体时要放出热量但温度保持不变。
(3)非晶体在熔化或凝固过程中也吸热或放热,但是温度改变。
任务二：晶体和非晶体
利用这节课的知识,同学们应该能够解释北方寒冷的冬季,为了妥善地保存蔬菜,多在菜窖里放几桶水的原因了(可以利用水结冰时放出热量,使窖内温度不致太低)。现在,人们研制出一种聚乙烯材料,在15~40℃的范围内熔化或凝固,而熔化或凝固时,温度保持不变。所以,人们将这种材料制成颗粒状,掺在水泥中制成储热地板或墙壁,天气热时颗粒熔化,天气冷时又凝固成颗粒,调节室内的温度。
核心总结
1.物质从固态变为液态的过程称为熔化。物质从液态变为固态的过程称为凝固。
2.熔化时有固定熔化温度的固体叫做晶体。熔化时没有固定熔化温度的固体叫做非晶体。
3.晶体在熔化过程中,吸收热量,温度保持不变;非晶体在熔化过程中,吸收热量,温度不断升高。
4.晶体熔化时的温度叫做熔点,液体凝固为晶体时的温度叫做凝固点。
课堂评价
1.在1个标准大气压下,固态水银的熔点为-39℃,固态酒精的熔点为-117℃。在我国北方的寒冷地区,要使用酒精温度计,而不用水银温度计,是由于 ( )
A.固态酒精比固态水银的熔点高
B.固态水银比固态酒精的熔点高
C.液态水银比液态酒精的凝固点高
D.液态水银比液态酒精的凝固点低
C
课堂评价
2.下列各组固体中,都具有确定的熔化温度的一组是
( )
A.石蜡、玻璃、塑料
B.松香、铝、玻璃
C.冰、石墨、钻石
D.冰、铁、石蜡
C
课堂评价
3.“奋斗者”号载人潜水器的壳体使用了我国自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体,其熔化时温度随时间变化的图像为下图中的 ( )
B
课堂评价
4.下列关于晶体和非晶体的说法正确的一项是 ( )
A.非晶体在熔化过程中熔点不断升高
B.晶体熔化时的温度叫熔点,不同的晶体熔点一般不同
C.同种晶体的熔点高于它的凝固点
D.晶体在熔化过程中温度不断升高
B
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