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温度计、熔化和凝固
主讲：黄冈中学教师　干海涛
一周强化
一、一周知识概述
　　本周我们学习了一个新的物理量：温度（t），以及温度的单位、温度的测量及测量工具。我们还学习了物质会在固、液、气三种状态之间变化，特别是有一类固体物质在熔化和凝固过程中温度保持不变，由此我们将固体分为两类：晶体和非晶体。
二、重难点知识归纳及讲解
（一）温度计
1、温度：
　　为了客观、准确地描述物体的冷热程度，在物理学中引入温度这个概念，即物体的冷热程度叫温度。与测量者的主观感觉无关。
2、温度计：
　　（1）温度计是用来准确测量物体温度的仪器，常用的液体温度计其结构是玻璃壳、玻璃泡、细管、刻度、液体等组成。
　　（2）三种常见的温度计

　　①实验室温度计，用作在实验室测温用，玻璃管里装的是煤油（染成红色），量程在－20～105℃之间，最小刻度为1℃。
　　②寒暑表，用作测气温，玻璃管里装的是酒精（染成红色），量程在－20～50℃之间，最小刻度为1℃。
　　③体温计，用作测量体温，玻璃管里所装液体为水银，量程为35～42℃，最小刻度为0.1℃。
　　（3）测温原理
　　实验室常用的液体温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的。温度的变化与液柱高度的变化成正比，且温度计玻璃管内径越细，相同的温度变化，引起的液柱高度变化越大。
3、温标
　　温标是温度的测量标准，常用的温标有两种，即摄氏温标和热力学温标。
　　（1）摄氏温标以冰水混合物的温度作为0℃，把1标准大气压时沸水的温度作为100℃，在 0℃和100℃之间划分100个等分，每一等分为1℃。这样确定的温度单位叫摄氏度。
　　（2）热力学温标以宇宙中温度的下限即绝对零度作为起点的温度，单位是开尔文（K）。
例1、请将实验室常用温度计与体温计进行比较。
精析：
　　如图，比较实验室常用温度计与体温计，既要通过比较得出不同，也要知道相同点。它们的测温原理都是利用液体热胀冷缩的性质制成的，但在结构、用途、使用方法上都有各自的特点。

答案：
　　（1）相同点：原理相同；都使用摄氏温度
　　（2）不同点：
　　①量程不同：实验室温度计一般是－20℃到110℃，体温计是35℃到42℃。
　　②最小刻度不同：实验室温度计是1℃，体温计是0.1℃。
　　③构造不同：实验室温度计玻璃泡上部是均匀的细管，体温计玻璃泡上方有一段非常细的缩口。
　　④使用方法不同：实验室温度计不能离开被测物体读数，体温计可以离开人体读数；体温计在使用前要用手拿着用力向下甩几下，使已经升上去的水银再回到玻璃泡里，而实验室温度计（包括其他普通温度计）则不能甩。
例2、有一只刻度均匀，但实际测量不准确的温度计，把它放在冰水混合物中，示数是4℃；把它放在1标准大气压下的沸水中，示数是94℃；把它放在某液体中时，示数是22℃，则该液体的实际温度是________，当把该温度计放入实际温度为40°的温水中时，温度计的示数为_________。
解析：
　　根据摄氏温度的规定，冰水混合物的温度是0℃，1标准大气压下沸水的温度为100℃，这支温度计的示数从4℃上升到94℃，上升了90格，而实际温度是从0℃上升到100℃，温度改变了100℃，如图所示，因此温度计的每格表示的温度变化是100℃/90=10℃/9，当温度计的示数为22℃时表示该液体的温度是在0℃（温度计上的4℃）以上22－4=18个格刻线处表示的温度，即为t=20℃.

例3、王伟同学用一支示数为35.2℃的体温计，依次为甲、乙、丙三位身体不适的同学测体温，因粗心，测量过程中，只用酒精作简单的消毒，测得的结果分别是：38.5℃、38.5℃、39.5℃，根据测量结果判断，一定处在发烧状态的同学是（ ）
　A．甲、乙、丙　　　　　　　　　　　　 B．甲、乙
　C．乙、丙 　　　　　　　　　　　　　　D．甲、丙
精析：
　　体温计的正确使用应该是：使用之前观察体温计是否在最小刻度以下，或在正常体温值以下，否则必须将体温计的液体甩下去，王伟同学粗心，没有做到先甩再用，这样测出的结果就不准确，只能根据测量的全过程来判断：甲：38.5℃是准确的，乙：38.5℃很可能出错，丙：39.5℃因高于38.5℃，不受没有甩过的影响，不能确定乙同学是否发烧。
答案：D
4、温度计的正确使用
　　（1）使用温度计前
　　①观察它的量程，选用适当的量程的温度计。温度计的量程是指它能测量的温度范围，若待测温度高于它的最大刻度，液柱会将温度计胀破，低于它的最小刻度，测不出温度值。
　　②认清最小刻度值。温度计的最小刻度反映了温度计的准确程度。
　　（2）使用注意事项
　　①温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体中，不要碰到容器底和容器壁。
　　②待温度计内液柱稳定时再读数。
　　③读数时玻璃泡要继续留在被测液体中（除体温计外）。
　　④读数时，视线、液柱的液面、刻度线三者要在同一平面内。
　　⑤除体温计外其他液体温度计不能甩。
例4、某实验室工作人员为研究某种溶液的化学性质，需测量这杯液体的温度，在图a、b、c中测量方法，哪个正确？哪个错误？错在哪里？

精析：掌握实验室温度计正确的使用方法及注意事项是解答此类问题的钥匙。
答案：
　　图a中C正确，A的玻璃泡触到容器壁，B的玻璃泡未能全部浸入液体中，因此A、B错，图b中A把温度计从液体中拿出来读数了，A错，B对。图c中，A、C视线均未与液面、刻度线相平，A、C错，B对。
（二）熔化和凝固
1、晶体和非晶体在熔化（或凝固）过程中的异同
　　相同点：在熔化过程中都需要吸热，在凝固过程中都要放热。
　　不同点：
　　（1）晶体有熔点（凝固点），非晶体没有。
　　（2）晶体在熔化（凝固）过程中，要继续吸热（放热），但温度保持熔点（凝固点）不变。而非晶体在熔化（凝固）过程中，温度不断升高（降低）。
　　（3）熔化（凝固）图象不同。
2、晶体熔化（凝固）的条件
　　（1）温度必须达到熔点（凝固点）。
　　（2）晶体达到熔点（凝固点）后继续吸热（放热）是其熔化（凝固）的充分条件。
3、晶体物质状态与温度的关系
　　（1）处于熔点或凝固点的晶体可能处于三种状态：固态或液态或固液共存的状态。
　　（2）处于固态的晶体，其温度可能小于熔点，也可能等于熔点。
　　（3）处于液态的晶体物质，其温度有可能大于凝固点，也可能等于凝固点。
　　（4）处于固液共存状态的晶体，其温度只能是等于熔点（凝固点）。
例5、无论气温怎样，冰水混合物的温度一定是0℃，为什么？
精析：
　　处于固液共存状态的晶体，其温度只能是等于熔点（凝固点），冰是晶体，所以冰水混合物的温度一定是0℃
答案：冰水混合说明正处于因液共存状态，有三种可能：
　　（1）若气温高于0℃，说明冰正在熔化，熔化时温度保持0℃不变，其温度肯定为0℃；
　　（2）若气温低于0℃，说明水正在凝固，水凝固时温度保持0℃不变，其温度也一定为0℃；
　　（3）若气温正好为0℃，说明冰水混合物中冰、水比例保持不变，即不凝固，也不熔化，其温度当然为0℃，因此不管外界气温怎样，冰水混合物的温度一定为0℃。
例6、黑龙江省北部漠河镇冬季气温最低达到－52.3℃，在这样冷的地区测气温，是选用水银温度计还是酒精温度计？为什么？
精析：
　　作为液体测温物质的要求之一即是要求测温物质保持在液体状态，才能使利用液体热胀冷缩的性质制成的温度计正常使用。所以要求被测温度在高于测温物质的凝固点、低于沸点的这一温度范围内。
答案：
　　不同液体凝固点不同，从熔点表中查出固态水银的熔点是－39℃，固态酒精熔点是－117℃，由此可见：在－52.3℃的情况下，酒精是液态，而水银是固态，所以就选用酒精温度计。
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考试说明：测试时间限制仅针对A卷
A　卷
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一、选择题
1、0℃的水与0℃的冰比较（ ）
A．℃的水比0℃的冰更冷 　　　　　　　B．℃的冰比0℃的水更冷
C．0℃的冰与0℃的水同样冷　　　　　　D．无法比较
2、到南极进行科学考察时，为测定极地气温，应携带的温度计的量程为（ ）
A．0～105℃　　　　　　　　　　　　　B．35～42℃
C．－20～100℃ 　　　　　　　　　　　D．－150～50℃
3、给体温计消毒，应（ ）
A．用开水煮　　　　　　　　　　　　　B．用酒精灯加热
C．用自来水冲洗　　　　　　　　　　　D．用医用酒精擦
4．某容器中装有冰水混合物，当给容器加热时，下列说法中正确的是（　　）
A．冰的温度不变，水的温度升高
B．水的温度不变，冰的温度升高
C．冰逐渐减少，水逐渐增多，冰水混合物仍为0℃
D．冰和水的温度都升高
5．关于熔化和凝固，下列说法中正确的是（　　）
A．所有的固体都要达到一定的温度才开始熔化
B．非晶体在凝固时吸收热量，温度不断上升
C．晶体在熔化时吸收热量，但温度不变
D．所有的液体在凝固过程中，不断放热，温度降低
6．将质量为10g、温度为0℃的冰和质量为1000g、温度为0℃的水，在0℃的气温下放入同一个容器中，下列说法中正确的是（　　）
A．冰将全部熔化成水
B．水将增多、冰将减少
C．冰将增多、水将减少
D．冰和水都保持不变
7．下图中，表示晶体凝固时温度随时间变化关系的是（　　）

A． 　　　　　　　　　　　　　　B．

C．　　　　　　　　　　　　　D．
8．夏天从冰柜中取出甲、乙两杯水，甲杯中结有较多的冰，乙杯中结的冰较少，将甲杯放在阳光下，乙杯放在阴凉处，过了一会儿，两杯中的冰都未完全熔化，下列说法中正确的是（　　）
A．甲杯中水的温度比乙杯中水的温度高
B．乙杯中水的温度比甲杯中水的温度高
C．甲、乙两杯中水的温度相同
D．没有用温度计测量，无法比较

窗体底端
B　卷
二、填空题
9．熔化是指物质从_________态变成_________态的过程，凝固是指物质从_________态变成_________的过程．
10．晶体在熔化过程中，尽管不断吸热，温度_________，这个温度叫晶体的_________；非晶体在熔化过程中不断吸热，温度_________．在标准大气压下冰的熔点是_________℃．
11．冰在熔化过程中虽然温度不变，但是必须_________，熔化过程才能完成，这表明冰在熔化过程中要_________．水在凝固成冰的过程中要_________，但是温度不变．非晶体在熔化和凝固的过程中也要吸热或放热，但是温度_________．
12．在0℃的气温下，将一块正在熔化的冰拿到0℃的房间里，冰将_________，原因是_________．
13．我国北方地区的最低气温能达到-50℃以下，在这些地区用水银做测温液体的温度计_________测量气温．（填“能”或“不能”）
14．0℃的水和0℃的冰用手摸起来感觉冰更凉一些，这是因为__________．
15．金属锡的熔点是232℃，当它的温度是230℃时，它处于_________态，当它的温度是235℃时，它处于_________态，当它的温度是232℃时，它处于_________态．
16．下图是某种物质熔化时的温度随时间变化的图象，由图可看出这种物质的熔点是_________℃，这种物质从开始熔化到全部熔化所用的时间是_________．

　1．固　液　液　固态
　　2．保持不变　熔点　逐渐升高　0
　　3．不断吸热　吸热　放热　逐渐变化
　　4．保持不变；冰和房间的温度相同　不吸热也不放热
　　5．不能
　　6．冰熔化时要吸热
　　7．固　液　固、液共存
　　8．80　7min
中考解析

1、中考要求
　　知道温度是表示物体的冷热程度的物理量，知道摄氏温度的确定方法，正确使用温度计是中考热门考点。熔化和凝固是热学部分考查的重点，根据图象说明熔化、凝固过程及特点是中考热点。
2、中考新题例说
例1、六月中旬，“非典”得到了有效的控制，但人们对其防范措施没有减弱。一天，小明早上照例测量体温后，用力甩了体温计，随即将体温计放到窗台上，上学去了。晚上回家发现体温计的示数为_______℃（如图所示）。他以此判断今天的最高气温应______（填“ >”“<”“=”）这个示数，其理由是______________________________。

解析：
　　由于体温计结构上存在着一个缩口，所以用前要甩，并且由于液柱不能返回到玻璃泡中，故体温计显示的是最高温度。
答案：35；=；体温计有小缩口，温度上升时，水银柱上升，温度下降时，水银柱不下降。
例2、上物理课复习时，老师写下一副热学对联，上联是“杯中冰水，水结冰冰温未降”；下联是“盘内水冰，冰化水水温不升”。对联中包含的物态变化是________和________，反应一个共性是__________________________。
解析：
　　这幅对联反映了物态变化及其现象。上联中“水结冰”是凝固现象，下联中“冰化水”是熔化现象。由于冰是晶体，在熔化和凝固过程中，温度保持不变。
答案：凝固；熔化；温度不变（或晶体物质在熔化或凝固过程中温度保持不变）。

课外拓展

例、关于图所示图线EFGH表示的意义，下列说法中正确的是（ ）

A、表示晶体凝固，FG表示吸热温度不变
B、表示晶体凝固，FG表示放热温度不变
C、表示非晶体凝固，FG表示放热温度下降
D、表示非晶体凝固，FG表示放热温度不变
精析：以海波的熔化和凝固图象为例，如图所示，通过图象要弄清以下几点：
　　（1）图象上各线段所代表的物理意义。
　　AB线段代表晶体处于固态吸热升温的阶段，BC段代表晶体处于固液混合状态，虽吸热，但温度保持不变，即熔化阶段。CD段代表晶体处于液态吸热升温的阶段。DE段代表晶体处于液态放热降温的线段，EF线段代表晶体处于固液混合状态，虽放热，但温度不变，即凝固过程。FG段代表晶体处于固态放热降温阶段。

　　（2）加热或放热到某一时刻，物质所处的状态和温度。
　　如：加热到6min时，在横轴上找到表示6min的点，作过这个点的垂线交图象上AB线段于H点，可知此时海波处于固态，从交点H再作纵轴的垂线，交纵轴于温度是40℃的点，可知此时海波的温度是40℃。
　　（3）从图象上判定晶体的熔点和凝固点。
　　从图象上BC线段表示晶体吸热保持熔点不变，EF线段表示晶体放热但温度保持不变，可从B点或E点作纵轴的垂线，交纵轴上的点所标的温度就是晶体的熔点和凝固点。
　　（4）从图象上得出某一过程所花的时间。
　　如：HB段为固态吸热升温过程，此段所花时间为4min。
答案：
　　图线中有一段与时间轴平行，表示温度不变，整个图线呈下降趋势，说明温度下降是放热，固体中只有晶体在熔化、凝固时保持温度不变，FG平行时间轴，所以此物质是晶体，整个图线属放热图线，选B。
-END-

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