探究水沸腾时温度的变化特点

孟凡军

要点提炼

1. 注意事项：（1）加盖纸板的作用：①减少热量散失，缩短实验时间；②帮助固定温度计的位置。（2）纸板上小孔的作用：使烧杯内、外的气压平衡（水的沸点的高低與气压有关）。（3）器材的组装顺序：应自下而上安装，目的是：①确保使用酒精灯外焰加热；②确保温度计的玻璃泡完全浸没在水中。（4）实验中水要适量的原因：①水太多会延长实验时间；②水太少不容易观察沸腾现象。（5）绘制水沸腾图象：在用描点法作水沸腾图象时，应将所得的点用平滑的曲线相连，水沸腾图象如图1所示。

2. 实验现象与结论：（1）实验现象：水沸腾前，有少量气泡产生，在上升过程中，气泡逐渐变小直至消失（图2甲）；水沸腾时，有大量气泡产生，在上升过程中，气泡逐渐变大直至在水面破裂（图2乙）。（2）结论：水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度保持不变。

拓展提升

1. 验证水沸腾需要吸热的方法：撤去酒精灯，观察水是否停止沸腾。

2. 撤去酒精灯后，水未立即停止沸腾的原因：石棉网的温度高于水的沸点，水可以从石棉网中继续吸热。

3. 缩短加热至沸腾所需时间的方法：（1）减少需要的热量：①提高水的初温；②减少水的质量。（2）增加热量输入：加大酒精灯火焰。（3）减少散热：给烧杯加盖。

4. 水的沸点不是100 ℃的原因：（1）水的沸点随水面上方的气压的增大（或减小）而升高（或降低），当地大气压高于或低于标准大气压，会导致水的沸点高于或低于100 ℃；（2）杯盖密封较严，导致烧杯内气压高于标准大气压，会导致水的沸点高于100 ℃；（3）水中有杂质，导致水的沸点不是100 ℃。

5. 水沸腾前后气泡变化的特点分析：气泡的成分是水蒸气。水沸腾前，气泡上升过程中，由于水温上冷下热，气泡内部的水蒸气遇冷液化，气泡变小；水沸腾时，在气泡上升过程中，周围的水不断汽化形成水蒸气进入气泡，同时气泡受到的压强随深度减小而减小，气泡变大。

探究应用

（原创）如图3甲所示是“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置。

【制订计划与设计实验】（1）组装器材时，应先固定图3甲中的 __________（选填“A”或“B”），在安装温度计时，温度计的玻璃泡碰到了烧杯底，此时应适当将

（选填“A处向上”或“B处向下”）调整。

（2）加热时烧杯上所盖纸板上留有小孔的目的是 ______________________________。

【进行实验与收集证据】（3）实验过程中，小明观察到水沸腾前水中气泡的情景为图3乙中 __________（选填“a”或“b”）图。

在水温升高到90 ℃后，小明每隔1 min观察1次温度计的示数，记录在下表中，直到水沸腾，持续3 min后停止读数。

【分析与论证】（4）在第7 min小明忘记记录数据，此时的温度应为__________℃。

（5）由表格数据可以判断此时大气压__________（选填“小于”或“大于”）标准大气压。

（6）由以上现象及数据知，水沸腾过程中要不断__________，温度__________。

【交流评估】（7）小明和小红选用相同的实验装置完成该实验，他们分别绘制了温度随时间变化的图象如图4所示，得到a、b两个不同图象的原因可能是__________。

答案：（1）B A处向上 （2）保持烧杯内外气压平衡 （3）b （4）99（5）小于（6）吸热 保持不变 （7）水的质量不同

（作者单位：山东省枣庄市峄城区教学研究中心）