2008年春節前後,我國南方很多地區遭遇了罕見的雪災,公路、鐵路因路面結冰而無法使車輛正常通行。許多城市採用在路面上撒大量的鹽,使冰很快熔化來保證車輛和行人的出行安全。能防止雪水再次結冰。即在相同氣溫條件下,熔化了的冰雪不再結冰了。
水的凝固點能改變嗎?觀察下面的現象並進行實驗,相信你會獲得滿意的答案。
一、鹽與水的凝固點
同樣的氣溫下,路面上的冰不加鹽不能熔化,加了鹽之後就熔化了,是不是加鹽能影響冰的熔點?加了鹽的冰是否熔點降低?小漢決定對此進行研究。
提出問題:相同氣溫條件下,為什麼鹽水不再結冰了?
猜想與假設:加了鹽的冰可能熔點降低。
設計方案1:
(1)主要器材:兩相同燒杯、水、鹽、帶玻璃蓋的冰櫃。
(2)實驗步驟:一個燒杯盛水,一個盛鹽水(注意水量相同,水的溫度相同),同時放入冰櫃中,透過冰櫃的玻璃蓋觀察實驗現象。
分析與論證:如果猜想正確,在實驗中應觀察到的現象是:。
得出的結論是:。
(水先結冰,鹽水後結冰;水中加鹽能降低水的凝固點)
設計方案2:
(1)主要器材:燒杯、水、鐵架臺、鹽、溫度計、停表、帶玻璃蓋的冰櫃。
(2)實驗步驟:用上述器材在帶玻璃蓋的冰櫃中對水和鹽水進行實驗,將有關資料記入下表。
時間t/min
0
1
2
3
4
5
6
水的溫度t/℃
2
1
0
0
0
0
0
水的狀態
液態
液態
液態
冰出現
冰增多
冰增多
冰更多
鹽水的溫度t/℃
2
1
0
-1
-3
-5
-5
鹽水的狀態
液態
液態
液態
液態
液態
液態
冰出現
分析與論證:分析表中資料,水的凝固點是,鹽水的凝固點是。
得出的結論是。
試試看:假設你的結論是正確的,“鹽水的凝固點比水低”,那麼將盛有水的試管,放進冷凍過的鹽水裡,會發生什麼現象?
二、壓強與水的凝固點
現象:你看過運動員滑冰的比賽嗎(如圖1所示)?滑冰時,運動員穿著帶冰刀的鞋子,冰刀下會出現一層水,這層水跟潤滑油的作用一樣,使運動員能在冰上自由自在的舞蹈呢。冰刀離開後,水又會很快結成冰。
提出問題:冰刀下的冰為什麼會熔化?
猜想與假設:增大壓強可能會使冰的凝固點降低。
進行實驗:準備棉線、兩塊重物、一塊冰。按圖2所示將拴好重物的棉線放在冰上。觀察到什麼現象?線會慢慢地向冰塊的下方“切”去。如果兩重物的質量增加,“切”的速度會更快。
分析與論證:分析實驗現象,看能得出什麼結論。
(水的凝固點與其受到的壓強有關。增大壓強,凝固點降低)
思考:寒冷的天氣裡,線在冰塊中切進的時候,上面切出的縫隙很快又被冰黏合了,棉線切過冰塊掉在地上後,冰塊並沒有被分裂為兩塊,仍然是一個整體。這又是為什麼?
(冰的凝固點與壓強有關,壓強越大,凝固點越低)
如圖3雪球為什麼會越滾越大?
閱讀:
姆潘巴效應
姆潘巴是個中學生,平時常自制冰激凌。做冰激凌通常是先煮沸牛奶,加上糖,待冷卻後,放進冰箱的冷凍室。一次,姆潘巴為了獲得優先使用冰箱的機會,趁熱把糖放入奶中並立即放入冰箱。一個半小時之後,開啟冰箱,姆潘巴驚奇地發現:自己較熱的牛奶全結了冰,而其他孩子原來較冷的牛奶卻沒有結冰,還是稠稠的液體!姆潘巴將上述使他“大吃一驚”的現象告訴大家,但大家都不相信。
姆潘巴重做實驗,結果仍是如此。他把這個現象告訴了大學物理系教授,並與教授一起研究,這種現象後來被稱為姆潘巴效應。該效應被列為當今世界97個物理難題中的第13個。
你也來做做這個實驗,並提出你自己的看法。