探究固體熔化時溫度的變化規律

[實驗要點]

1.實驗器材：鐵架臺、酒精燈、石棉網、盛水的燒杯、試管（裝有海波或石蠟）、溫度計、攪拌器（或玻璃棒）、停表。實驗裝置如圖1所示。

2.注意事項：

（1）石棉網的作用：使燒杯底部受熱均勻。

（2）攪拌器的作用：攪拌，使固體受熱均勻。

（3）選用小顆粒（或研碎）固體的原因：①使固體受熱均勻； ②溫度計的玻璃泡與固體充分接觸。

3.分析實驗現象和數據：

（1）加熱開始后，由于海波或石蠟溫度的上升會滯后于水溫的上升，所以要從40 ℃左右開始記錄，這樣可避免數據圖象中出現很長一段時間溫度不變的情況，如圖2和圖3所示，由此畫出的圖象才能準確地反映固體熔化的特點。

（2）根據實驗數據判斷物質是否為晶體。若有一段時間物質的溫度不隨時間變化，如圖2中2—4 min段（晶體熔化過程），則該物質為晶體。若物質的溫度不斷升高，如圖3所示，則該物質為非晶體。

[ ] [時間/min][溫度/℃][70][65][60][55][50][45][1][0][2][3][4][5][6][7][40] [ ] [45] [時間/min][溫度/℃][70][65][60][1][0][2][3][4][5][6][7][40]

圖2" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 圖3

4.實驗結論：

晶體有固定的熔點，熔化過程中吸熱，溫度保持不變；非晶體沒有固定的熔點，熔化過程中不斷吸熱，溫度升高。

[實驗拓展]

1. 實驗器材的安裝順序及目的：先下后上。根據酒精燈的外焰高度來確定石棉網的位置；再根據試管中固體要浸沒在水中來確定試管的位置；最后根據溫度計的玻璃泡要與被測物質充分接觸，來確定溫度計的位置。

2. 水浴法加熱的優點：使物質受熱均勻；使物質升溫緩慢，便于實驗現象觀測和數據記錄。

3. 試管插入燒杯中的位置要求：試管中所裝固體的高度略低于燒杯中水面的高度；試管不能接觸燒杯壁或燒杯底。

4.燒杯中的水量要求：水太多會延長實驗的時間；水太少不能使固體浸沒，造成受熱不均勻。

5.溫度計的使用：溫度計的玻璃泡不能接觸試管底或試管壁。

6.溫度計的讀數：溫度計的玻璃泡要留在被測物質中，視線與溫度計中液柱的液面相平。

7.記錄溫度的時間間隔要求：不能太久，否則會錯過晶體熔化過程。

8.燒杯口出現“白氣”和燒杯內壁出現小水珠的原因：水蒸氣遇冷液化形成。

[能力提升]

例1 （2024·遼寧·沈陽二模）如圖4為探究“海波熔化時溫度的變化規律”的實驗，回答下列問題。

（1）在組裝器材時，A同學發現無論怎樣調節試管的高度，都有部分海波露出水面，如圖4甲所示。為使海波受熱均勻，A同學接下來的操作是 ，直至海波全部處于水面以下。

lt;E：＼2024-12月數據＼初中生學習指導·提升版202410" 數據打不開＼PB＼CZ24-21-25.psdgt; [ ] [70][60][50][40][0][2][4][6][8][溫度/℃][時間/min]lt;E：＼2024-12月數據＼初中生學習指導·提升版202410" 數據打不開＼PB＼CZ24-21-25.psdgt;[①][②][③]

甲" " " " " " " " " " " " " " " " " 乙" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 丙

圖4

（2）調整好裝置后，A同學每隔一段時間讀取并記錄一次溫度。如圖4乙，讀數方法正確的是 （填序號）。根據記錄的數據，A同學繪制了海波熔化時溫度隨時間變化關系的圖象，如圖4丙所示。

（3）實驗過程中，判斷海波熔化所依據的現象是 。

（4）結合實驗現象和圖象可知，海波在熔化過程中，持續吸熱，溫度" 。

（5）交流時，同組的B同學發現自己正確讀數后，記錄的數據與A同學不同，得到的海波熔化時溫度的變化規律也不同，如下表所示。請結合兩位同學的數據，分析出現差異的原因是 。

[時間/min 0 1.5 3 4.5 6 溫度/℃ 40 47 48 50 55 ]

答案：（1）繼續往燒杯中加水（或者從試管內取出適量海波） （2）② （3）有液態海波出現 （4）不變 （5）B同學記錄溫度的時間間隔太長

[綜合實踐]

例2 （2024·遼寧·大連二模）在研究“固體熔化時溫度的變化規律”實驗中，同學們選用不同物質進行實驗。甲同學選擇的實驗物質是石蠟，實驗裝置如圖5甲所示。

" " " " " " " " " " 甲 " " " " 乙

圖5

（1）除了圖5甲中實驗器材外，還需要的測量工具是 。

（2）實驗時，要把石蠟塊研磨成顆粒狀，石蠟顆粒 （填“大”或“小”）一些好。

（3）實驗中，為了使溫度計所測溫度能夠反映試管中所有石蠟顆粒的溫度，應該進行下列哪種操作？ （將正確選項前的字母填寫在橫線上）。

A.用攪拌器不斷攪拌燒杯中的水 B.用溫度計不斷攪拌石蠟顆粒

C.用攪拌器不斷攪拌石蠟顆粒 D.用酒精燈直接加熱試管

（4）甲同學進行了正確操作，當溫度升到42 ℃時開始計時，第2 min發現試管中出現少許液體，第7 min時石蠟已經全部變成液態。他根據實驗數據畫出的圖象如圖5乙。

①根據圖象可以得出的探究結論是：石蠟熔化時，溫度 。

②由圖象可知，石蠟是 （填“晶體”或“非晶體”）。

（5）乙同學在家中做實驗，他選擇的實驗物質是冰，從冰箱冷凍室取出碎冰裝在試管中，發現還沒有加熱就有一部分冰熔化了。因此，他認為：冰熔化不需要吸收熱量。請簡要分析他的觀點是否正確： 。

答案：（1）停表 （2）小 （3）C （4）①改變（或者升高） ②非晶體 （5）不正確。冰塊比空氣溫度低，可以從空氣中吸熱熔化，不是不需要吸熱

（作者單位：沈陽農業大學附屬中學）