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(共52張PPT)
第四章 物質(zhì)的形態(tài)及其變化
4.2 探究汽化和液化的特點(diǎn)
逐點(diǎn)
導(dǎo)講練
課堂小結(jié)
作業(yè)提升
課時(shí)講解
1
課時(shí)流程
2
汽化的兩種方式
液化
汽化吸熱和液化放熱
從身邊的問題出發(fā)：
固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)是自然界物質(zhì)的三種常見狀態(tài)。在一定條件下，同種物質(zhì)的三種狀態(tài)之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。物理學(xué)中，把物質(zhì)由一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)的變化稱
知識(shí)拓展
物質(zhì)存在的三種形態(tài)及其特征
名稱 形態(tài)特征 舉例
固態(tài)solid state 有一定體積和形狀
液態(tài)liquid state 有一定體積，沒有一定形狀
氣態(tài)gas state 沒有一定的體積，沒有一定的形狀
知識(shí)點(diǎn)
汽化的兩種方式
1
手上的水被吹干
河里的水干了
濕衣服變干了
燒杯里的水干了
水→水蒸氣 水→水蒸氣 水→水蒸氣 水→水蒸氣
從以上現(xiàn)象可以看出：液態(tài)和氣態(tài)之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。物理學(xué)中，把物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象，叫做汽化。汽化現(xiàn)象對(duì)外顯示的特征不同，則汽化有蒸發(fā)和沸騰兩種方式。
“汽化”不要寫成“氣化”。
經(jīng)驗(yàn)技巧
一般在物態(tài)變化過程中，如果物質(zhì)的狀態(tài)看不到，則可能是氣態(tài)。
1. 蒸發(fā) 只在液體表面進(jìn)行的汽化現(xiàn)象。
同樣的濕衣服，在太陽下比在樹蔭下更容易干 同樣的濕衣服，展開比不展開更容易干 同樣的濕衣服，有風(fēng)時(shí)比沒風(fēng)時(shí)更容易干
太陽曬溫度高蒸發(fā)快 展開表面積大蒸發(fā)快 有風(fēng)空氣流速快蒸發(fā)快
分析以上現(xiàn)象并結(jié)合生活中的大量事例，可以得出：影響液體蒸發(fā)快慢的因素有液體________、液體________ 、液體表面附近的________ 。液體溫度越高，液體表面積越大，液體表面附近的空氣流動(dòng)越快，蒸發(fā)越快。
溫度
表面積
空氣流速
經(jīng)驗(yàn)技巧
●蒸發(fā)的快慢還與液體的種類有關(guān)。如相同條件下酒精比水蒸發(fā)快，水比油蒸發(fā)快。
●蒸發(fā)的快慢還與空氣的度有關(guān)。周圍空氣度越大，蒸發(fā)越慢。如夏天下雨前人感覺悶熱，就是因?yàn)榭諝舛却螅松砩虾挂弘y以蒸發(fā)。
2. 沸騰
加熱燒杯中的水至沸騰時(shí)，水發(fā)生比蒸發(fā)更明顯的汽化現(xiàn)象。這種汽化過程有什么特點(diǎn)？水在什么條件、什么溫度時(shí)會(huì)沸騰？沸騰過程中水溫如何變化？
實(shí)驗(yàn)探究：水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃
實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)步驟
溫度計(jì)、燒杯、
石棉網(wǎng)、酒精燈、
停表、鐵架臺(tái)、
火柴 對(duì)照左圖，按照由下往上的順序組裝好實(shí)驗(yàn)器材。然后用酒精燈加熱裝有適量溫水的燒杯，把溫度計(jì)懸掛在鐵架臺(tái)上，溫度計(jì)的玻璃泡浸入水中。當(dāng)水溫接近80 ℃時(shí)，每隔1 min 記錄溫度和燒杯中水的狀態(tài)水沸騰后再繼續(xù)觀察5 min
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)：下面是某小組記錄的水溫情況。
時(shí)間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
溫度/℃ 80 83 86 89 92 95 98 99 99 99 99 99 99
水的狀態(tài) 少量氣泡 大量氣泡
數(shù)據(jù)處理方法
圖像法是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析最直觀的方法，但如果用折線連接各點(diǎn)，只是單純地將兩個(gè)點(diǎn)的首末狀態(tài)連接，不能反映中間各點(diǎn)的真實(shí)情況，所以用平滑曲線連接各點(diǎn)，可以充分考慮到兩個(gè)點(diǎn)中間的變化可能性，更準(zhǔn)確。
數(shù)據(jù)分析：根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上用縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，選取合適的標(biāo)度在坐標(biāo)系中描出各點(diǎn)，并用平滑曲線將這些點(diǎn)連接起來。
分析與論證：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和繪制的物理圖像，可以得到結(jié)論。
(1)沸騰是在液體內(nèi)部和表面同時(shí)進(jìn)行的劇烈的汽化現(xiàn)象。
(2)沸騰發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象和特點(diǎn)：水沸騰時(shí)，繼續(xù)加熱，水的溫度保持不變，產(chǎn)生大量氣泡，氣泡上升時(shí)，由小變大。
把酒精燈從鐵架臺(tái)上移走后，水停止沸騰，這說明：沸騰需要持續(xù)吸熱。
(3)液體沸騰條件：①達(dá)到一定溫度；②持續(xù)吸熱。
解釋分析
水沸騰前，氣泡為什么從大變小？水沸騰中，氣泡為什么從小變大？
答：水沸騰前，上面的水溫低，下面的水汽化成水蒸氣，水蒸氣上升的時(shí)候遇到上面低溫的水而液化成水，所以氣泡上升時(shí)，逐漸變小；水沸騰中，上下的水溫相等，上下的水均汽化成水蒸氣，所以氣泡上升時(shí)，逐漸變大。
3. 沸點(diǎn)
經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，液體在沸騰時(shí)，雖然持續(xù)吸熱，但溫度卻保持不變。物理學(xué)上把液體沸騰時(shí)的溫度叫做沸點(diǎn)。
幾種液體的沸點(diǎn)(在1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下)
液體 沸點(diǎn)/℃ 液體 沸點(diǎn)/℃ 液體 沸點(diǎn)/℃
液態(tài)氦 -268.9 液態(tài)氨 -33 液態(tài)萘 218
液態(tài)氫 -253 乙醚 35 汞 357
液態(tài)氮 -196 酒精 78 液態(tài)鉛 1740
液態(tài)氧 -183 水 100 液態(tài)鐵 2750
觀察對(duì)比以上數(shù)據(jù)可知：
(1)不同物質(zhì)的沸點(diǎn)一般不同。沸點(diǎn)是物質(zhì)的一種特性。
(2)液體的沸點(diǎn)和氣壓有關(guān)。氣壓越低，沸點(diǎn)越低；氣壓越高，沸點(diǎn)越高。
方法技巧
巧記液體的沸騰
液體沸騰有特點(diǎn)，
吸收熱量溫不變。
液體沸騰有條件，
吸熱還需要沸點(diǎn)。
4. 汽化的兩種方式對(duì)比
現(xiàn)象 部位 程度 溫度 有無氣泡
蒸發(fā) 液體表面 緩慢 任何溫度 無
沸騰 表面和內(nèi)部 劇烈 特定溫度 大量氣泡
拓展延伸
臨界溫度：所有的氣體都可以被液化，但每一種氣體都有一特定的液態(tài)和氣態(tài)轉(zhuǎn)化的溫度，這個(gè)溫度叫臨界溫度，臨界溫度是物質(zhì)以液態(tài)形式出現(xiàn)的最高溫度，各種物質(zhì)的臨界溫度不同。
例 1
【探究名稱】影響液體蒸發(fā)快慢的因素。
【提出問題】通過觀察圖6 進(jìn)行猜想。
猜想一：液體蒸發(fā)快慢可能和液體_____的高低有關(guān)。
猜想二：液體蒸發(fā)快慢可能和液體_______的大小有關(guān)。
猜想三：液體蒸發(fā)快慢可能和液體上方__________的快慢有關(guān)。
猜想四：相同條件下，將水和酒精同時(shí)擦在手背上，酒精更容易干，猜想液體蒸發(fā)快慢還與液體的_____有關(guān)。
溫度
表面積
空氣流動(dòng)
種類
【設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】小明同學(xué)對(duì)其中某個(gè)猜想進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
如圖7 所示，在兩塊相同玻璃板上，分別滴質(zhì)量相等的酒精，通過觀察圖中情景可知，他是探究猜想_____ (填“一”“二”“三”或“四”)；此實(shí)驗(yàn)過程中需要控制酒精的_____相同并放置在相同的環(huán)境中，并通過觀察____________________
____得出結(jié)論。
二
溫度
哪塊玻璃板上的酒精
先干
解析：①影響液體蒸發(fā)快慢的因素有溫度、表面積和液體表面上方的空氣流動(dòng)快慢；
②當(dāng)探究液體蒸發(fā)的快慢跟其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，采用控制變量的思想，只改變研究的因素，控制其他的因素不變。
思路導(dǎo)引
兩玻璃板上的液滴表面積大小不同，所以是研究液體蒸發(fā)快慢和液體表面積的關(guān)系，根據(jù)控制變量法，需要控制溫度和空氣流動(dòng)快慢相同，并通過觀察哪塊玻璃板上的酒精先干得出結(jié)論。
1.影響液體蒸發(fā)快慢的因素
知識(shí)點(diǎn)
液化
2
教你一招
具有如下相關(guān)字眼的物態(tài)變化一般都是液化現(xiàn)象：霧、露、白氣、冒汗、出汗、冒氣等。
液化 物理學(xué)中，把物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程，叫做液化。
觀察分析以上現(xiàn)象并結(jié)合生活中更多的現(xiàn)象，可以得出：
氣體液化的方法有：(1)________；(2)________。
易錯(cuò)辨析
白氣不是水蒸氣，因?yàn)樗魵饪床灰姡缈諝庵杏兴魵馕覀兙涂床灰姟?br/>降低溫度
壓縮體積
拓展延伸
液化的兩種方法：降低溫度和壓縮體積。
降低溫度可以使任何一種氣體液化。但壓縮體積不能讓所有的氣體液化，有時(shí)還需要同時(shí)降低溫度才可以。例如對(duì)氮?dú)鈫慰繅嚎s體積不能使其液化，還要給氮?dú)饨档蜏囟炔拍苁蛊湟夯?br/>2. 生活中常見的液化現(xiàn)象
通過以上現(xiàn)象可以知道：“白氣”不是水蒸氣，而是由很多小液滴聚集而形成的液態(tài)小水滴。
例2
[中考·衡陽] 小李同學(xué)為進(jìn)一步探究液體沸騰規(guī)律，設(shè)計(jì)了如圖8 所示的實(shí)驗(yàn)裝置。燒杯與試管內(nèi)分別裝入適量的水，甲、乙溫度計(jì)分別測(cè)量燒杯和試管中水的溫度。
(1)安裝該實(shí)驗(yàn)裝置的順序是 __________(填“自上而下”或“自下而上”)。
自下而上
思路導(dǎo)引：需用酒精燈外焰加熱，所以要先放好酒精燈，再固定鐵圈的高度；溫度計(jì)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，所以放好燒杯后，再調(diào)節(jié)溫度計(jì)的高度；故安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，應(yīng)按照自下而上的順序進(jìn)行；
(2)當(dāng)甲溫度計(jì)的示數(shù)達(dá)到99 ℃時(shí)，燒杯中的水開始沸騰，說明當(dāng)時(shí)大氣壓可能 ________(填“高于”“低于”或“等于”)1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
低于
思路導(dǎo)引：水的沸點(diǎn)跟氣壓有關(guān)，實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的水的沸點(diǎn)小于100℃，說明當(dāng)時(shí)的大氣壓低于1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；
(3)當(dāng)乙溫度計(jì)示數(shù)達(dá)到99 ℃后，示數(shù)保持不變，但試管中的水始終沒有沸騰，其原因是_____________________________
_____。
試管中的水達(dá)到沸點(diǎn)后不能繼續(xù)
思路導(dǎo)引：當(dāng)試管中的水與燒杯中的水均達(dá)到沸點(diǎn)后，燒杯中的水可以從酒精燈繼續(xù)吸熱，能夠沸騰。由于溫度相同，試管中的水無法從燒杯內(nèi)的水中繼續(xù)吸熱，因此試管中的水最終不會(huì)沸騰；
吸熱
(4)當(dāng)小李同學(xué)在燒杯內(nèi)的水中加入少量的食鹽后，發(fā)現(xiàn)試管中的水能夠沸騰，說明加入食鹽后水的沸點(diǎn)______ (填“升高” “降低”或“不變”)。
升高
思路導(dǎo)引：在燒杯內(nèi)的水中加入少量的食鹽后，發(fā)現(xiàn)試管中的水能夠沸騰，說明燒杯中水的沸點(diǎn)高于99 ℃，即加入食鹽后，水的沸點(diǎn)升高。
2.液體沸騰條件
知識(shí)點(diǎn)
汽化吸熱和液化放熱
3
1. 汽化吸熱
液體沸騰時(shí)，持續(xù)吸熱但溫度卻不再升高，說明液體沸騰時(shí)需要吸收熱量，那么蒸發(fā)時(shí)是否也需要吸收熱量？
實(shí)驗(yàn)探究：液體蒸發(fā)時(shí)是否會(huì)吸收熱量？
分析以上實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論：液體汽化的過程要吸熱。所以汽化過程有致冷的作用，生活中常常用到蒸發(fā)吸熱的特點(diǎn)。如：
(1)用酒精擦拭體表為高燒病人降溫。
(2)灑水車在路面灑水降溫。
(3)電冰箱利用冷凝劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱而制冷。
拓展延伸
電冰箱在工作的過程中主要經(jīng)歷了汽化和液化兩個(gè)過程，從而實(shí)現(xiàn)了冰箱的制冷。
2. 液化放熱
汽化過程會(huì)吸熱，而液化是汽化的相反過程，根據(jù)逆向思維，那么液化過程是否會(huì)放熱呢？
實(shí)驗(yàn)探究：液化過程是否會(huì)放熱？
分析以上實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論：氣體液化的過程要放熱。生活中常常用到液化放熱的特點(diǎn)，如：利用高溫水蒸氣蒸饅頭等。
深度理解
汽化和液化對(duì)比
物態(tài)變化 前后狀態(tài)變化 吸、放熱情況 方式或方法
汽化 液態(tài)
↓
氣態(tài) 吸熱 蒸發(fā)或
沸騰
液化 氣態(tài)
↓
液態(tài) 放熱 降低溫度或壓縮體積
例 3
[中考·永州]“眼睛是心靈的窗戶”。在抗擊新型冠狀病毒期間，戴眼鏡的同學(xué)佩戴口罩，眼鏡片有時(shí)會(huì)出現(xiàn)起“霧”現(xiàn)象，干擾視線造成了不便，所以同學(xué)們一定要保護(hù)好視力。關(guān)于鏡片上的“霧”，下列說法正確的是( )
A.“霧”是氣體
B.“霧”是汽化形成的
C.“霧”的產(chǎn)生過程放出熱量
D. 一段時(shí)間后，“霧”消失不見了，是升華現(xiàn)象
C
思路導(dǎo)引：“霧”是小水滴，屬于液體，A 錯(cuò)誤；霧是人呼出氣體中的水蒸氣遇冷液化為液態(tài)的小水滴，液化放熱，B 錯(cuò)誤、C正確；“霧”消失不見了，是小水滴的汽化現(xiàn)象，D 錯(cuò)誤。
3.液化形成的小水滴在哪一側(cè)
結(jié)論：液化形成的小水滴永遠(yuǎn)出現(xiàn)在高溫水蒸氣的一側(cè)。
1.[南陽模擬] 如圖9 為一款火箭動(dòng)力自行車，最快行駛速度可達(dá)333 km/h。將常溫狀態(tài)下的過氧化氫氣體通過________的方法液化成液態(tài)，再與催化劑一起放于燃料罐中，反應(yīng)后向火箭尾部噴出650 ℃的高溫水蒸氣，自行車即可獲得向前的巨大推力，從而高速前進(jìn)。圖中火箭尾部產(chǎn)
生大量的“白氣”，這是因?yàn)槲矚庵械?br/>________發(fā)生了________現(xiàn)象。
壓縮體積
水蒸氣
液化
探究汽化和液化的特點(diǎn)
本題運(yùn)用比較法來研究蒸發(fā)與沸騰的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。
項(xiàng)目 蒸發(fā) 沸騰
相同點(diǎn) 物態(tài)變化 都是汽化現(xiàn)象
吸、放熱情況 都是吸熱過程
不同點(diǎn) 發(fā)生的位置 只在液體表面發(fā)生 在液體內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生
發(fā)生的快慢 緩慢 劇烈
發(fā)生的現(xiàn)象 不容易觀察到 迅速產(chǎn)生大量的氣泡
發(fā)生需要的溫度條件 任何溫度下都能進(jìn)行 在一定溫度下(沸點(diǎn))進(jìn)行，且與氣壓有關(guān)
液體自身溫度變化情況 溫度降低 溫度保持在沸點(diǎn)不變
探究汽化和液化的特點(diǎn)
降溫
加壓
方 法
液化
液態(tài)
氣態(tài)
放熱
探究汽化和液化的特點(diǎn)
1. 液化的定義：物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)叫液化。
2. 液化的方法：降低溫度和壓縮體積。 實(shí)驗(yàn)表明所有氣體在溫度降得足夠低時(shí)都可以液化；在常溫下，用壓縮體積的辦法也能使一部分氣體液化。
3. 液化的類型：空氣中的水蒸氣遇冷液化(如露和霧) 和從容器中出來的熱的水蒸氣液化(如開水壺嘴冒出的“白氣”)是最常見的液化現(xiàn)象。

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