初中物理实验之观察水的沸腾

《上书谏吴王》【作者】枚乘 【朝代】西汉欲汤之凔，一人炊之，百人扬之，无益也，不如绝薪止火而已。不绝之於彼，而救之於此，譬由抱薪而救火也。养由基，楚之善射者也，去杨叶百步，百发百中。杨叶之大，加百中焉，可谓善射矣。然其所止，百步之内耳，比於臣乘，未知操弓持矢也。福生有基，祸生有胎；纳其基，绝其胎，祸何自来？

《上书谏吴王》是西汉辞赋家枚乘写给吴王刘濞的一封信。作者在对吴王的个人野心劝告的同时，还启发人们做事要防微杜渐，随时警惕，不要妄意孤行。全文多用隐语、比喻，反复说明，表现手法别开生面，很有特点。

赋中一句“欲汤之凔，一人炊之，百人扬之，无益也，不如绝薪止火而已“即为“扬汤止沸不如釜底抽薪”的来源。这一句反映了物理学中“液体沸腾的两个条件”即达到沸点和继续吸热，把开水舀起来再倒回去，可以增加水的表面积，从而加快了水的蒸发速度，由此而降低了温度，可以暂时缓解水的沸腾，但不能解决根本问题。

要使水停止沸腾，就必须切断水的吸热源，把锅底的柴火抽掉，水的沸腾就会马上停止。今天我们就一起学习初中物理实验第2期《观察水的沸腾》沸腾现象

课标综述

在中考命题中，汽化和液化主要考察影响蒸发快慢的因素、沸腾的特点、蒸发吸热与液化放热的应用等四个知识点，而液体沸腾实验的探究是中考考察的重点。

《义务教育物理课程标准2011版》对液体的沸腾的要求如下：

⑴课标内容：1.1.3经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点、凝固点和沸点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。用物态变化的知识说明自然界和生活中的有关现象。

⑵课标示例：运用物态变化的知识，说明冰熔化、水沸腾等现象。

学生实验：观察水的沸腾

1实验目的观察水沸腾时的现象

2实验器材铁架台，酒精灯，石棉网，烧杯，杯盖，酒精灯。

3实验原理汽化：物质由液态变为气态的过程，汽化过程需要吸热。

观察水的沸腾

4实验步骤

①在烧杯里放入适量水，将烧杯放在石棉网上，然后把温度计插入水里。

②把酒精灯点着，给烧杯加热。

③当水温接近90℃时每隔0.5 min 记录一次温度,并观察水的沸腾现象。

④撤去酒精灯继续观察。

⑤做好实验后，把器材整理好。5记录数据实验现象描述

实验数据记录

6数据处理画出水在加热到沸腾后两分钟的“温度~时间”图像：

7实验结论由以上实验现象和数据可得出下面结论：

①沸腾是在液体内部和表面同时进行的剧烈汽化现象。

②水在沸腾时，温度不变（升高/降低/不变）。

沸腾的特点、条件及沸点的影响因素实验探讨通过这个实验的学习，我们掌握了以上两个实验结论，但在观察水的沸腾实验过程中你是否遇到了些问题？那么请思考以下问题：

问题1：为什么各组水的沸腾时间不同？

问题2：为什么水在沸腾前与沸腾后，气泡上升过程中大小变化不同？

典型例题：（2018•南京）用如图所示的实验装置做“观察水的沸腾”实验：

（1）下表为记录实验数据的表格，表中（a）处应填的内容是     。

（a）
温度/℃	90	92	94	96	98	98	98	…

（2）分析实验数据可知，水的沸点是     ℃．沸腾过程中     （选填“需要”或“不需要”）吸热。

（3）实验结束停止加热后，发现水在高温时散热快，低温时散热慢。查阅资料，同一燃气灶不同火力加热的耗气量还有如下信息：

火力大小	水的质m/kg	水的初t0/℃	水的末t/℃	消耗的燃气V/m3
大火	4.0	26.0	50.0	0.0453
中火	4.0	26.0	50.0	0.0278

综合分析可知：从节能的角度，用燃气灶烧开水的策略为     （填字母）

A．先中火后大火

B．先大火后中火

C．一直用大火

D．一直用中火

【分析】

（1）探究水的沸腾温度变化规律时，需要时间；

（2）液体沸腾时，不断吸收热量，温度保持不变，这个不变的温度是液体的沸点；

（3）分析资料可知，低温时加热使水达到相同的温度，中火节约燃气，据此分析解答。

【解答】解：

（1）探究水的沸腾温度变化规律时，需要时间，记录实验数据的表格中（a）处应填的内容是时间/min；

（2）由表中的实验数据可知：水不断吸收热量，温度保持98℃不变，所以此时水的沸点是98℃；当水的温度达到沸点后，需要吸热，才能保持沸腾，水的温度保持不变；

（3）分析资料可知，低温时加热使水达到相同的温度，质量是4kg的水，初温是26℃加热到50℃时，大火消耗的燃气是0.0453m3，大火消耗的燃气是0.0278m3，水在高温时散热快，低温时散热慢，所以用中火节约燃气，综合分析可知：从节能的角度，用燃气灶烧开水的策略为A。

故答案为：

（1）时间/min；

（2）98；需要；

（3）A。

【点评】“探究水的沸腾实验”是热现象中重要实验之一，实验涉及内容很多，该题主要考查了分析处理数据，从中获取信息的能力。考题再现习题1：（2018•滨州）如图所示是小明探究水沸腾时的装置以及实验中不同时刻气泡的情形，下列有关分析正确的是（  ）

A．他可以选用量程为﹣80~60℃的酒精温度计

B．图甲是水沸腾前的现象

C．沸腾时，烧杯中不停地冒出“白气”，这些“白气”是水蒸气

D．小明撤去酒精灯后发现水继续沸腾了一段时间，所以水的沸腾有时候不需要吸收热量

习题2：（2018•阜新）在“探究水沸腾”的实验中，水沸腾是一种剧烈     的现象，沸腾的条件是：温度达到     、     ，沸腾过程中，吸收热量，温度     。

习题3：（2018•泰州）某小组在“观察水的沸腾”实验中：

（1）图（a）中甲、乙、丙三种读温度计的方式正确的是     ；

（2）图（b）安装实验器材时，应按照     （自上而下/自下而上）的顺序进行；

（3）从实验数据可以看出，水的沸点是     ，由此可以判断此时大气压     （小于/大于）一个标准大气压。为说明水沸腾过程中是否需要吸热，应     ，观察水是否继续沸腾；

（4）小明和小红分别利用质量相等的水按图（b）装置同时进行实验，正确操作，却得出了如图（c）所示的两个不同的图线，原因可能是     。

习题4：（2018•南通）小芳探究水沸腾的特点，用热水做实验，这是为了         ；小芳发现水沸腾时继续加热，水温保持不变，停止加热，水很快停止沸腾，这说明水沸腾时需要    ．烧杯中水的质量为100g，停止加热后，水温从100℃降至40℃，水放出的热量为    J，相当于完全燃烧    g酒精放出的热量．【C水=4.2x103J/(kg·℃)，q酒精=3.0x107J/kg】

习题5：（2018•苏州）小明在做“观察水的沸腾”实验时，用到的器材如下:铁架台、烧杯、温度计、秒表、硬纸板、石棉网等.

(1)组装器材时如何确定铁圈(石棉网)的高度?

(2)实验时用温度计测出不同时刻水的温度，并记录在下表中，其中第3min时温度计的示数如图甲所示，示数为       ℃.

(3)某时刻观察到烧杯中出现图乙所示的现象，表明水      沸腾.

(4)请在图丙方格纸上画出水的温度随时间变化的图像.

(5)小明回家后发现妈妈正在炖汤，汤沸腾后妈妈将火调小，汤仍在沸腾.小明又把火调得更小，这时虽还在加热，汤却不沸腾了.你觉得不沸腾的原因是来自博士物理