例题2 泥茶壶制冷原因的探究。
在炎热的夏天,农家屋里常用泥土烧制的茶壶(

)盛凉开水,别看它又土又笨,可从它里面倒一些水喝,感觉水要凉得多,这是为什么呢?请你想一个办法来探究,用泥茶壶盛的水是不是真的凉一些?为什么?
点 拨 这是日常生活中遇到的十分平常的问题,但我们很少思考,更不会去探究。下面提供这样的探究步骤供你参考:
(1) 观察、解释。找一只泥茶壶,观察它的构造与其他杯子有何不同。利用学到的知识能否解释构造不同所导致的结果?
(2) 实验、体验。取一只泥茶壶、一只塑料杯或玻璃杯,装相同质量且温度相同的水(把开水倒入大盆,让开水冷却到温度略高于室温后再装入杯子和泥茶壶中),分别加盖,用两支相同的温度计同时进行测量,每隔一段时间(如 1 h)测量一次水温,把测量结果记入预先设计好的表格中,根据测量结果进行比较。测量结束后,喝一下两个容器中的水,感受一下有什么不同。
(3) 评估、交流。对观察、实验和体验的结果进行评估,并可根据查阅的相关资料进行分析和交流,想一想,是否还有其他办法进行实验和验证?建议将探究的过程和结果及查阅的相关资料综合起来写一篇小论文。
图4-2-2
答案:解:
探究验证方法:
将冷却到略高于室温的相同质量、相同初温的凉开水,分别装入泥茶壶和普通玻璃杯中,将两个容器放在完全相同的环境下,分别加盖,用两支规格相同的温度计每隔1小时同时测量两个容器内的水温,记录多组测量数据后对比,可发现泥茶壶内的水温始终低于玻璃杯内的水温,证明泥茶壶盛的水确实温度更低。
制冷原因:
泥土烧制的茶壶壁有很多细小的孔隙,壶内的水会通过孔隙渗透到茶壶的外表面,外壁的水发生蒸发现象,蒸发属于汽化的一种形式,汽化过程需要吸收热量,会从壶内的水中吸收大量的热,使壶内水的温度降低,因此泥茶壶里的水喝起来会感觉凉得多。
答:泥茶壶盛的水确实温度更低,其制冷原理是壶壁渗出的水蒸发吸热,起到致冷作用,使壶内水温低于普通容器中的水温。
解析:
【分析】
要解决这一问题,需分两步:一是验证泥茶壶的水是否真的更凉,二是解释其制冷原因。验证时需运用控制变量法,保证除容器种类不同外,水的质量、初温、所处环境等条件均相同,通过测量温度对比得出结论;解释原因需结合蒸发吸热的物态变化知识,分析泥茶壶的结构特点对水的影响。
【解析】
1. 探究验证方法:取相同质量、相同初温(略高于室温)的凉开水,分别装入泥茶壶和普通玻璃杯中,将两个容器放在完全相同的环境下,分别加盖,用两支规格相同的温度计每隔1小时同时测量两个容器内的水温,记录多组数据后对比,会发现泥茶壶内的水温始终低于玻璃杯内的水温,证明泥茶壶盛的水确实温度更低。
2. 制冷原因:泥土烧制的茶壶壁有许多细小的孔隙,壶内的水会通过这些孔隙渗透到茶壶的外表面,外壁的水发生蒸发现象,蒸发属于汽化的一种形式,汽化过程需要吸收热量,热量来自壶内的水,从而使壶内水的温度降低,所以喝起来感觉更凉。
【答案】
泥茶壶盛的水确实温度更低;探究方法为:取相同质量、相同初温(略高于室温)的凉开水,分别装入泥茶壶和普通玻璃杯中,置于相同环境下,加盖后用两支规格相同的温度计每隔相同时间同时测量水温,对比数据;制冷原理是壶壁渗出的水蒸发吸热,使壶内水温降低。
【知识点】
蒸发吸热、控制变量法、汽化现象
【点评】
本题结合生活中的常见现象,考查物态变化中蒸发吸热的应用,同时要求学生掌握控制变量法设计实验,将物理知识与生活实际结合,培养学生的探究能力和知识应用能力。
【难度系数】
0.5
1. 人们通常都把潮湿的衣服展开,晾在通风、向阳的地方,这是综合运用
增大液体表面积,加快液体表面空气流动,升高液体温度
的方法来加快液体蒸发的。
答案:1. 增大液体表面积,加快液体表面空气流动,升高液体温度
解析:
【分析】首先回忆影响液体蒸发快慢的三个因素:液体的温度、液体的表面积、液体表面上方空气的流动速度。接着分析题目中的做法:“展开潮湿的衣服”是增大了衣服上水分的表面积;“通风”是加快了水分表面的空气流动;“向阳”是提高了水分的温度,这三个做法分别对应加快蒸发的三个因素,因此题目中的做法综合运用了这三种方法。
【解析】影响蒸发快慢的因素包括:液体的温度、液体的表面积、液体表面上方空气的流动速度。将潮湿衣服展开,增大了水分的表面积,可加快蒸发;晾在通风处,加快了水分表面的空气流动,能加快蒸发;晾在向阳处,提高了水分的温度,可加快蒸发。因此,该做法综合运用增大液体表面积、加快液体表面空气流动、升高液体温度的方法加快液体蒸发。
【答案】增大液体表面积,加快液体表面空气流动,升高液体温度
【知识点】影响蒸发快慢的因素
【点评】本题结合生活中晾衣服的常见场景,考查影响蒸发快慢的物理知识,贴近生活,易于理解,是基础题。
【难度系数】0.8
2. 中暑是人在高温环境下,体温调节不适应,体温上升而引起的头痛、眩晕、恶心等。通常情况下,在中暑患者身上擦
酒精
有较好的缓解效果,其中的原理是
酒精蒸发吸热有降低体表温度的作用
。
答案:2. 酒精 酒精蒸发吸热有降低体表温度的作用
解析:
【分析】
首先明确中暑的核心原因是体温过高,需通过降温缓解症状。要选择易挥发的液体,利用其蒸发吸热的特性降低体表温度,酒精是常见的易挥发液体,符合降温需求,因此可选择擦酒精。
【解析】
中暑患者因体温上升出现不适,需降低体表温度缓解症状。酒精易挥发,蒸发(汽化)过程会吸收热量,带走体表热量,从而降低体表温度,所以在中暑患者身上擦酒精有较好的缓解效果,原理是酒精蒸发吸热有降低体表温度的作用。
【答案】
酒精;酒精蒸发吸热有降低体表温度的作用
【知识点】
汽化吸热、物态变化
【点评】
本题结合生活中的中暑场景,考查物理知识在实际生活中的应用,将物态变化知识与生活问题结合,难度较低,能引导学生运用所学知识解决实际问题。
【难度系数】
0.4
3. 将饺子放在水中煮,怎么煮都不会发黄变焦,而放在油中炸,过一会儿就会发黄甚至变焦。
这一现象表明油的
沸点
比水高。
答案:3. 沸点
解析:
【分析】
要解决这个问题,需结合生活现象与沸点的物理知识思考:煮饺子时,水沸腾后温度会保持在水的沸点(约100℃),该温度不足以让饺子发黄变焦;而油沸腾时的温度(沸点)远高于水的沸点,能达到使饺子表面脱水变焦的温度,因此可判断对应物理量。
【解析】
液体沸腾时的温度称为沸点,不同液体的沸点存在差异。水的沸点约为100℃,油的沸点远高于水的沸点。煮饺子时,水沸腾后温度稳定在沸点,无法达到让饺子发黄变焦的温度;炸饺子时,油的高温(沸点)能让饺子表面快速脱水,进而发黄变焦,所以这一现象表明油的沸点比水高。
【答案】
沸点
【知识点】
沸点
【点评】
本题结合生活常见现象考查沸点概念,体现物理知识与生活实际的联系,是基础概念应用类题目。
【难度系数】
0.8