用圖像學(xué)習(xí)熔化和凝固現(xiàn)象

1、用圖像學(xué)習(xí)熔化和凝固現(xiàn)象張友金應(yīng)用圖像法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，有助于對(duì)熔化和凝固知識(shí)的理解與掌握，便于總結(jié)固體熔化和液體凝固的規(guī)律，是研究物理問題的重要方法。一.圖像的作法通過實(shí)驗(yàn)我們知道，在物理的熔化（或凝固）過程中，物質(zhì)的溫度隨加熱（或冷卻）的時(shí)間而改變。為了研究溫度隨時(shí)間的變化情況或規(guī)律，首先要從實(shí)驗(yàn)中測出一些數(shù)據(jù)，即每隔一定的時(shí)間測量一次物質(zhì)的溫度，把測量的時(shí)間及對(duì)應(yīng)的溫度用表格的方式記錄下來（如下表所示）。可以看出，每一個(gè)確定的時(shí)刻，總有一個(gè)溫度值與之對(duì)應(yīng)，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，恰好可用平面直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)來表示。如果以時(shí)間為橫軸、溫度為縱軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表格中記錄的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)中描出對(duì)

2、應(yīng)的各個(gè)點(diǎn)，然后用圓滑的曲線把各點(diǎn)連接起來，即可得出物質(zhì)的熔化（或凝固）圖像。二.圖像的物理含義圖1是晶體的熔化圖像，圖像中各線段所表示的物理過程及意義為：1.AB段表示固態(tài)晶體吸熱升溫過程；2.CD段表示液態(tài)晶體吸熱升溫過程；3.BC段表示晶體的熔化過程，該過程中，物質(zhì)繼續(xù)吸熱，但溫度保持不變；4.BC段對(duì)應(yīng)的溫度值就是該晶體的熔點(diǎn)。問題：（1）你知道在熔化過程中，晶體處于何種狀態(tài)嗎？（2）圖2為非晶體的熔化圖像，比較圖1和圖2，請(qǐng)說出晶體和非晶體的區(qū)別。圖1圖2三.正確理解晶體的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)1.晶體熔化需要同時(shí)具備兩個(gè)條件：一是溫度要達(dá)到熔點(diǎn)；二是能繼續(xù)吸熱。只滿足這兩條當(dāng)中的一條，晶體是

3、不能熔化的。同理也能得出液體凝固成晶體的條件。2.在熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)時(shí)的晶體可能是固態(tài)，可能是液態(tài)，還可能是固態(tài)與液態(tài)共存。如在圖3中，B點(diǎn)是固態(tài)，C點(diǎn)是液態(tài)，BC之間的任一點(diǎn)是固態(tài)與液態(tài)共存，而且越靠近B點(diǎn)，固態(tài)越多，液態(tài)越少；越靠近C點(diǎn)，液態(tài)越多，固態(tài)越少。因此，我們可以通過測量晶體呈固態(tài)、液態(tài)共存時(shí)的溫度來知道它的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)。圖3在熔點(diǎn)的物質(zhì)是吸熱還是放熱、熔化還是凝固都是不確定的，可能是吸熱熔化，也可能是放熱凝固，這要看物質(zhì)達(dá)到熔點(diǎn)后是吸熱還是放熱，只有對(duì)實(shí)際過程進(jìn)行具體分析，才能做出具體的判斷。3.同一種晶體的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)是相同的，但是應(yīng)注意，在具體問題的敘述中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以區(qū)別

4、，如在很冷的地區(qū)不用水銀溫度計(jì)，而用酒精溫度計(jì)，是由于酒精的凝固點(diǎn)比水銀的低的緣故，而不能說是由于酒精的熔點(diǎn)比水銀的低的緣故。例題.把0的冰水混合物放在0的房間里，下列說法正確的是（）A.由于水凝固從而使冰增多；B.由于冰熔化從而使水增多；C.冰與水都不會(huì)增多；D.以上三種情況都有可能。分析和解：盡管水的溫度達(dá)到了凝固點(diǎn)0，但冰與房間內(nèi)的溫度也是0，從而使水不能放熱，所以水不會(huì)凝固，冰也不會(huì)增多，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理，溫度達(dá)到熔點(diǎn)的冰也因不能吸熱而不會(huì)熔化，水也不會(huì)增多，故選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的；既然A、B均是不可能的，所以選項(xiàng)D也是錯(cuò)誤的。故本題的正確選項(xiàng)為C。說明：只考慮晶體熔化和凝固的溫度條件，不考慮其吸、放熱條件，是解答有關(guān)晶體熔化和凝固問題時(shí)最