水沸腾时为什么有气泡？

课上，小明和同学们一起在老师的引导下，探究了“水沸腾时温度变化的特点”，并观察到水沸腾前气泡是图1右所示的形状，沸腾后是图1左所示的形状。从实验中可以看到，水沸腾时形成大量的气泡，不断上升、变大，到水面破裂开来，里面的水蒸气散发到空气中。那么，水沸腾时为什么会有气泡？气泡是怎样形成的？气泡里面全部是水蒸气吗？带着这些疑问，小明和同学们又一起踏上了探究之旅。

图1

根据几位同学养金鱼的经验大家了解到，水中溶解有氧气，并且到了夏天，有时金鱼会因为缺氧而死。也就是说，水中本身就有一定的气体。那么，气泡是水中溶解的气体变成的吗？他们还了解到：气体在水中的溶解度随着水温的升高而降低。于是他们设计了一个实验，实验装置如图2所示。一组用凉的自来水观察现象，二组用沸腾了一段时间的开水观察现象。随着实验的进行，加热5分钟后，现象出现了不同（见下表）。

图2

原来，水中能溶解少量气体（氧气、二氧化碳等）。当加热冷水时，随着温度的升高，水中气体的溶解度变小，并迅速变得饱和，随即被“逼出”水中。这也是夏天鱼容易泛塘的主要原因。

此外，容器在盛水前壁上吸附着一层空气，添水后这层空气就变成了无数微小的气泡，所以气泡首先在受热的器壁上生成。气泡生成之后，由于水继续被加热，在受热面附近形成过热水层，它将不断地向小气泡内蒸发水蒸气，使气泡内的压强（空气压与蒸汽压之和）不断增大。当温度达到七八十摄氏度时，变大的气泡受到的浮力超过了吸附力，它们就要离开容器壁上升，同时在容器壁上仍遗留下一部分空气，这部分空气会以更快的速度增加体积而上升。上升的气泡遇到周围的凉水，气泡里的水蒸气就要液化，使气泡迅速变小或破裂。

等到上下层的水通过对流达到同一温度时，水的温度达到了沸点，气泡上升时就不会发生体积缩小的现象了，且不断有水蒸气会进入气泡，使气泡的体积越来越大，最后在水面上破裂开来。由于二组往烧杯中注入的是开水，这样会使烧杯中的气体迅速膨胀减少，这也是其加热时气泡少的原因之一。

通过亲自动手实验，小明和同学们终于明白了其中的奥秘，带着收获他们可以自豪地继续进行反思交流了。

组别一 二所用水样自来水开水5分钟后现象（沸腾前）烧杯底部附着有大量密密麻麻的小气泡烧杯底部几乎看不到气泡，隐约有水流向上涌动沸腾后现象大量气泡上升、破裂，产生大量的水蒸气少量的气泡产生，水上下翻滚