熔化和凝固
本节课学习重点是晶体熔化和凝固的过程，难点是对熔化和凝固特点的理解。学习本节课应认真做好实验，仔细观察实验现象，并通过分析和归纳得出结论。中考主要考察：晶体和非晶体熔化和凝固的特点和区别，用图像分析晶体熔化和凝固的过程，晶体熔化和凝固条件的理解与应用，熔化与凝固的物态变化判断。通常以填空题、选择题、实验题等形式出现，通过具体物理现象、图像等途径进行考查。
一、物态变化
1．水循环
地球是一个“水球”，它表面的72%是水，由于太阳的照射使水温升高，含有水蒸气的热空气快速上升。在上升过程中，由于高空中空气温度较低，水蒸气遇冷凝结成小水滴或小冰晶，就形成了云。当云层中的小海水滴聚集成大水滴及小冰晶熔化成小水滴聚集成大水滴时，便 降落下来，这就是雨。如果高空的气温较低，水还能以雪或冰雹的形式降到地面，雪或冰雹再熔化成水，水又变成水蒸气上升，继续循环。
2．物态变化
自然界中，不只是水有三种状态，其他物质通常也都有三种状态，分别是固态、液态、气态。处于固态、液态和气态的物质分到称为固体、液体和气体，三种状态在一定条件下是可以相互转化的。
物态变化：物理学中，将物质由一种状态向另一种状态的变化称为物态变化。
二、熔化
1．熔化的概念
熔化：物质从固态变为液态的过程。
2．实验探究：固体熔化时温度的变化规律
提出问题：冰在什么情况下由固体变为液体？冰在熔化过程中与其他周体（比如石蜡）在熔化过程中的温度变化情况相同吗？
猜想与假设：当给冰和石蜡加热时，它们都会熔化，但其熔化过程可能相同，也可能不同，它们熔化时温度可能保持不变，也可能发生变化。
实验仪器：铁架台、石棉网、烧杯、水、冰、石蜡、温度计、钟表、火柴
设计实验与制订计划：分别取适量的碎冰和石蜡（碎块），对它们加热，因出它们在熔化过程中温度随时间的变化关系，并根据记录的数据绘制图像，根据图像比较两者熔化时温度变的变化规律有何不同。
进行实验与收集证据：分别将碎冰和石端放人两支试管中，分别加热碎冰和石蜡，观察碎冰和石蜡在熔化过程中温度及状态的变化。每隔1
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min记录一次温度，同时认真观察冰、石蜡的状态变化，直到全部熔化后再记录3~4次。数据记录如下表：
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
冰的温度/℃
-10
-8
-6
-4
-2
0
0
0
0
1
2
3
石蜡温度/℃
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-2
0
2
5
9
在直角坐标系中，纵轴表示温度，横轴表示时间，根据表格中各个时刻对应的温度在方格纸上描点.然后将这些点用平滑的曲线连接，便得到熔化时温度随时间变化的图像。
分析论证:
①从图像甲中看出冰经过缓慢加热，温度逐渐升高，当温度达到0℃时开始熔化，在熔化过程中（第5 tmin~第8 min），虽然继续加热，但冰的温度保持不变。当冰金部熔化后，温度又继续开高。
②从图像乙中看出石蜡在熔化过程中，随着加热时间的增长，石蜡的温度逐渐开高。在此过程中石蜡先变软然后逐渐变稀，最后熔化为液体。
结论：不同的物质在熔化过程中温度的变化规排不同， 有的物质（如冰）在路化过程中虽然继续发热、但温皮保持不变，有的物质（如石蜡在熔化过程中先变软，后安稀，最后好化为液体，且随着加热时间的增加温度直开高。
注意：实验中用水浴加热法。水浴加热法是一种给物体的均匀、间接地加然，并能控制物体温度上升快慢的好方法。
3．熔点
海波、冰、各种金属在熔化时不断吸热，温度保持不变，这类固体有确定的熔化温度叫晶体，晶体熔化时的温度叫熔点。
蜡、松香、玻璃、沥青等在熔化过程中不断吸热，温度不断上升，没有确定的熔化温度，这类固体叫非晶体，非晶体没有确定的熔点。
晶体熔化必须满足两个条件：一是达到熔点，二是继续吸热。
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三、凝固
1．凝固的概念
物质从液态变成固态的过程叫做凝固，晶体熔化形成的液体凝固时有固定的温度，这个温度叫做凝固点。由于凝固是熔化的相反过程，所以，同一种晶体的凝固点和熔点是相同的。
2．凝固放热及其应用
固体熔化时吸热，所以液体在凝固过程中要放出热量。例如：在寒冷的地区，列车停靠在车站后时间长了会使刹车系统冻死而影响功能，这时可往轮和刹车装置上浇一些冷水，利用水凝固放热，保持装置温变不会降得太低而影响功能。冬天，在菜窖中放两缸水，可利用水凝固放热，防止蔬菜被冻烂。
3．液体凝固为晶体时的规律：放热但温度不变
4．液体凝固为晶体时的条件：①温度达到凝固点，②能够继续放热。二者缺不可。
四、晶体与非晶体对比
晶体
非晶体
物质举例
海波、冰、食盐、水晶、明矾、萘、各种金属
松香、玻璃、蜡、沥青
熔点和凝固点
有
没有
熔化过程
吸收热量，温度不变
吸收热量，温度升高
凝固过程
放出热量，温度不变
放出热量，温度降低
熔化条件
温度达到熔点，继续吸热
吸收热量
熔化图像
凝固图像
五、熔化和凝固图像
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如图所示是晶体萘的熔化和凝固图像，由图可知：A点开始计时，B点表示t=5 min时萘的温度为80 ℃，此时萘仍全部处于固态。随着时间的推移，萘不断吸收热量，萘吸收的热量全部用于萘的熔化，温度保持不变，所以萘的熔点是80 ℃。BC段与时间轴平行，到C点全部熔化成液态。此后，萘继续吸热升温，如CD段所示。从图像看出，B点是80 ℃固态的萘，C点是80 ℃液态的萘，BC之间是80 ℃固液共存状态的萘。
若从D点起停止加热后，液态萘温度不断降低。当降到E点（80 ℃）时，开始凝固，凝固过程中不断放热，但温度仍保持80 ℃不变，直到F点全部凝固。以后，固态萘放热，温度才开始下降，即图线中FG段。
非晶体熔化和凝固时没有确定的温度，熔化时吸热，温度不断上升。凝固时放热，温度不断下降。
重难点01 熔化与凝固
关于晶体的熔化和凝固，下列说法正确的是
A．晶体的温度达到熔点时一定熔化
B．将食盐放到水中，一会儿水就变咸了，这是熔化现象
C．晶体在凝固过程中要放出热量
D．晶体在熔化过程中温度可能上升
【参考答案】C
【详细解析】晶体的温度达到熔点时，需要继续吸收热量才能熔化，A不符合题意；将食盐放到水中，一会儿水就变咸了，这是溶化过程，是扩散现象，B不符合题意；晶体和非晶体在凝固过程中都要放出热量，C符合题意；晶体在熔化过程中不断吸收热量，温度保持不变，D不符合题意，故选C。
【名师点睛】
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溶化是指固态物质在液体中分散开来，最后变成液态的现象，如糖在水中会溶化；而熔化是固态物质吸热变成液态物质的现象，如冰吸热变成水。
1．在探究石蜡和海波的熔化规律时，小琴根据实验目的，进行了认真规范的实验，获得的实验数据如下表所示。则下列四个选项中，判断错误的是
A．石蜡是非晶体
B．海波熔化时的温度是 48 ℃
C．海波在熔化过程中不需要吸热
D．42 ℃时，海波的状态是固态
【答案】C
2．把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中，如图所示．用酒精灯对烧杯底部慢慢加热，当烧杯中的冰块有大半熔化时，试管中的冰
A．熔化一部分
B．全部熔化
C．一点也不熔化
D．无法判断
【答案】C
【解析】晶体熔化的条件：一是要达到熔点，二是要继续吸热，且熔化过程中温度不再升高。当烧杯中的碎冰块熔化时，温度保持0 ℃不变，而此时试管中的冰的温度也会升高到0 ℃，没有温度差，不能再吸收到热量，故不会熔化。故选C。
重难点02 图像分析
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架设两套完全相同的（如图甲所示）加热装置，两套装置的试管中分别装有少量的相等体积的M固体和N固体。它们的加热时间—温度曲线如图乙所示，在35 min内M物质从固体熔化成了液体，N物质始终是固体。则下列说法正确的是
A．由图乙可知M、N肯定都是晶体
B．N固体的熔点是100 ℃
C．第12 min时M物质是固态
D．这种加热方法一般称为“水浴法”优点是被加热物质受热较均匀，缺点是加热温度一般不会超过100 ℃
【参考答案】D
【详细解析】读图可知，M有一段时间物质吸热，但温度不再升高，说明此时物质达到了熔点，正在熔化，因此这种物质属于晶体，但在35 min内N物质始终是固体，不能由此确定N是晶体还是非晶体，故ABC错误；将装有固体的试管放入水中加热（水浴法），温度变化比较均匀，并且变化比较慢，便于记录实验温度，缺点是加热温度一般不会超过100 ℃，故D正确。
1．如图所示，是A．B两种物质的熔化图象。由图可知 （选填“A．或B”）物质是晶体，该晶体的熔点是 ℃，其熔化过程共经历了 min。
【答案】A 80 3
【解析】晶体有一定的熔点，在熔化时温度保持在熔点不变，由图可知A物质是晶体，此物质的熔点为80 ℃，熔化过程共经历了3 min。
2．（双选）如图是“探究某物质熔化和凝固规律”的实验图象，下列说法正确的是
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A．在5 min时，该物质处于固液共存状态
B．在BC段，该物质不吸热
C．该物质凝固过程持续了5 min
D．该物质的凝固点是45℃
【答案】AD
【解析】由题图知，有一段时间吸热温度不变，所以该物质是晶体，从第3 min开始熔化，到第6min结束，为物质的熔化过程；从第12 min开始凝固，到第15 min结束，为物质的凝固过程，故在t=5 min时，该物质处于固液共存状态，故A正确；该物质凝固过程持续了15 min–12 min=3 min，故C错误；在BC段为物质的熔化过程，该物质不断吸热，但温度不变，故B错误；该物质的凝固对应的温度是45 ℃，凝固点为45 ℃，故D正确。故选AD。
1．冰箱内壁的霜是水蒸气凝华成的小冰晶凝华过程中要热量，市面上销售的 “无霜” 冰箱是通过加热系统短时升温，将霜 （填一种物态变化名称）成水后马上恢复制冷因此“无霜”。
【答案】熔化
2．我国首架拥有完全自主知识产权的大型客机C919在上海浦东机场成功起飞。飞机装有无锡某企业生产的3D打印钛合金零件，3D打印技术之就是在高能激光的作用下。钛合金粉末会 （选填“吸收”或“放出”）热量， （填物态变化名称）成液态，然后成型。
【答案】吸收 熔化
【解析】钛合金粉末在高温下由固态变成液态，是熔化现象，需要吸热；然后按构件形状重新结晶成型。
3．常用的温度计是根据液体的 原理制成的，如图1所示的温度计的一段截图，读数是 ℃。如图2所示是某物质的熔化图象，由此判断该物质是 （选填“晶体”或“非晶体”）。
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【答案】热胀冷缩 -3 晶体
4．小明做“探究物质的熔化特点”实验时，绘制出如图所示的图象，该物质是 （填“晶体”、“非晶体”），图线中CD段物质处于 态，此过程中物质 （填“吸收”、“不吸收”）热量。
【答案】晶体 液 吸收
【解析】由题图知，该物质在熔化过程中，温度保持不变，所以该物质是晶体。在BC段处于熔化过程，物质处于固液共存状态，CD段物质处于液态，晶体在熔化过程中，吸收热量，温度保持不变。
5．在做“海波熔化”的实验时，他们采用如图甲所示的实验装置。将装有海波的大试管放入上面实验的沸水中并取走酒精灯，温度计A和B分别测量海波和烧杯中热水的温度。根据两个温度计的示数，绘制出了海波和热水的温度随时间变化的图象（如图乙所示）。由图象可知，在第7 min时，大试管内的海波处于 （选填“固态”、“液态”或“固液共存态”）。第10 min后，海波的熔化将 （选填“继续”或“停止”）。
【答案】固液共存态 停止
【解析】由图象可知，从第5 min时，达到海波的熔点，开始熔化；第7 min时，海波正处于熔化阶段，故海波处于固液共存态，到第10 min，海波不能继续吸热，海波的熔化将停止。
6．
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如图是一款新型水杯，在杯的夹层中封入适量的固态物质，实现了“快速降温”和“快速升温”的功能，使用时，将水杯上下晃动几分钟，可以将100 ℃的开水降温至55 ℃左右的温水，也可以将冷水升温到55 ℃左右的温水，这款水杯被广泛成称为“55°杯”。“55°杯”的工作原理是
A．首次使用时，必须加注热水；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热
B．首次使用时，必须加注冷水；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热
C．首次使用时，加注冷热水均可；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热
D．首次使用时，加注冷热水均可；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热
【答案】A
7．对甲、乙两种物资同时持续加热，其温度随时间变化的图象如图所示。下列说法正确的是
A．甲物质的沸点一定是 80 ℃
B．乙物质的熔点一定是 60 ℃
C．甲物质在 4~6 min 内一定持续吸收热量
D．乙物质在 6~10 min 内一定是固液共存态
【答案】C
【解析】ABD选项中甲乙两种物质不能确定本身状态，不知道是沸点还是熔点，是错误的；由图知甲物质在 4~6 min 内温度升高，是持续吸收热量的结果，选项C是正确的。故本题正确选项是C。
8．
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小明利用如图甲所示装置探究冰的熔化特点，他每隔相同时间记录一次温度计的示数，并观察物质的状态。绘制成图象如图乙所示，下列分析错误的是
A．冰是晶体
B．冰的熔点是0 ℃
C．冰的熔化过程持续了15 min
D．冰在熔化过程中吸收热量，但温度不变
【答案】C
9．有一支用过后未甩的体温计，其示数为39 ℃。用这支体温计先后去测两个体温分别是38 ℃和40 ℃的病人的体温，体温计显示的示数分别是
A．38 ℃，39 ℃ B．39 ℃，40 ℃ C．38 ℃，40 ℃ D．39 ℃，38 ℃
【答案】B
【解析】用示数为39 ℃的体温计测体温38 ℃的病人时，水银不会回到液泡中，一次，示数仍为39 ℃；用这支体温计测体温为40 ℃的病人时，液泡内的水银膨胀，仍可使液柱上升，达到40 ℃。故选B。
10．用如图甲所示的装置“探究萘熔化时温度的变化规律”，图乙、丙是萘熔化时温度随时间变化的图象。请回答下列问题：
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（1）根据图乙可知，萘的熔点约是 ℃；
（2）乙图中CD段物质处于 （填“固态”“液态”或“固液共存状态”）；
（3）某同学在实验中发现萘熔化时恒温过程不明显（如图丙），出现这种现象的可能原因是 （写出一种即可）。
【答案】（1）80 （2）液态 （3）直接用酒精灯加热
11．如图所示是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。
（1）安装实验器材时，应按照 （填“自上而下”或“自下而上”）的顺序进行。
（2）将装海波的试管放在盛水的烧杯内加热并搅拌，而不是用酒精等直接加热，目的是使试管内的海波 。
（3）下表是实验中记录的数据。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
温度/℃
40
42
44
46
48
48
48
48
49
50
51
海波在第6分钟时处于 状态。
【答案】（1）自下而上 （2）均匀受热 （3）固液共存
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【解析】（1）酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度，按照从下而上的顺序进行；
（2）将装有海波的试管放入水中加热，这是水浴法，采用水浴法，海波的温度变化比较均匀，并且变化比较慢，便于记录实验温度；
（3）由表格知，第6 min时，物体处于熔化过程中，所以为固液共存。
12．小明用如图所示的实验装置，做“探究冰熔化特点”实验。
（1）将装有适量碎冰的试管置于烧杯内的温水中，在碎冰中插入温度计，图中温度计示数为 ℃．
（2）小明设计了一个记录实验过程的表格，表格中（a）、（b）两处应填的内容是：（a） ；（b） 。
（3）小明根据实验数据，画出了冰的熔化图象，从吸放热和温度变化的角度分析，冰的熔化过程和水的沸腾过程具有的共同特点是 。
【答案】（1）-6 （2）时间/min 状态 （3）吸热，温度不变
13．两个实验小组分别探究“冰熔化时温度的变化规律”和“蜡熔化时温度的变化规律”。
（1）实验中所用温度计是利用_________________原理工作的。
（2）为减小误差，实验过程中宜选用____________（填“大颗粒”、“小颗粒”）的冰块和蜡块。
（3）某一小组安装的实验装置如图1所示，该装置中缺少了可使用的搅拌器，会导致试管内冰块或蜡块___________。在组装实验器材时，应该采用下面方案________（填“A”“B”）依次组装。
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A．温度计、试管、铁圈、石棉网、酒精灯
B．酒精灯、铁圈、石棉网、试管、温度计
（4）改正实验后，两实验小组记录数据汇总如表：
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
冰的温度/℃
﹣20.0
0
0
0
0
10.0
19.9
29.7
冰的状态
固态
固液
固液
固液
固液
液态
液态
液态
蜡的温度/℃
35.0
40.0
45.0
49.5
54.0
58.3
62.5
66.6
蜡的状态
固态
固态
固态
粘稠
变稀
液态
液态
液态
分析表格中的数据，你发现冰与蜡在熔化过程中的不同点是：冰熔化时温度__________，蜡熔化时温度_________。（两空均选填“上升”、“下降”或“不变”）
（5）在上表所示实验中的第1分钟末至第3分钟末的时间内，下列说法正确的是______。
A．冰不断吸收热量，但温度不变
B．冰不吸收热量，因为它温度不变
C．蜡不断吸收热量，熔化温度为49.5 ℃
（6）在方格纸中画出蜡熔化时温度随时间变化的图象。
（7）从图象中可以看出，加热条件不变时，蜡的温度越高，它的温度升高得越_____（填“快”、“慢”）。【答案】（1）液体的热胀冷缩 （2）小颗粒 （3）受热不均匀 B （4）不变 上升 （5）A （6）如图所示 （7）慢
【解析】（1）实验中所用温度计是利用液体的热胀冷缩原理工作的；
（2）实验过程中宜选用颗粒比较小的颗粒，固体受热比较均匀，减小误差；
（3）实验装置中缺少了可使用的搅拌器，会导致试管内冰块或蜡块受热不均匀；在组装实验器材时，应该依次组装酒精灯、铁圈、石棉网、试管、温度计；
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（7）从图象中可以看出，加热条件不变时，蜡的温度越高，它的温度升高得越慢。
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