Question

【題目】沸水能結(jié)冰嗎？

科學(xué)家將盛有適量水的杯子放置在玻璃罩中密封（如圖甲），用抽氣機(jī)向外抽氣，過(guò)一段時(shí)間，奇怪的現(xiàn)象發(fā)生了：杯子中的水沸騰了，繼續(xù)抽氣，杯子中上層水仍在沸騰，下層水開(kāi)始結(jié)冰，最終水全部結(jié)成了冰。

(1)隨著玻璃罩中的空氣被抽出，杯子中的水沸騰了，物理道理是_____。

地球表面自然環(huán)境中，杯子中上層水沸騰、下層水結(jié)冰的現(xiàn)象_____（“可能”/“不可能”）存在。

(2)如圖乙，在溫度較低的環(huán)境中將一根兩端拴有重物的細(xì)金屬絲，掛在一個(gè)粗大的冰塊上。一段時(shí)間后，鋼絲穿冰塊而過(guò)，而冰塊完整無(wú)缺。使用細(xì)金屬絲和懸掛重物的目的是為了_____，從而使冰的熔點(diǎn)_____（降低/提高/保持不變），所以細(xì)金屬絲下方的冰塊熔化，由于環(huán)境溫度較低，熔化而成的水又很快_____（填寫(xiě)物態(tài)變化名稱）故鋼絲穿冰塊而過(guò)且不留縫隙；(3)滑冰運(yùn)動(dòng)員所穿滑冰鞋都帶有冰刀，如圖丙所示，在滑冰過(guò)程中，冰刀通過(guò)_____的方式使得冰的內(nèi)能變大，同時(shí)_____（增大/減�。┝藢�(duì)冰面的壓強(qiáng)，從而改變了冰的熔點(diǎn)，使得冰刀劃過(guò)的冰面容易熔化成水，_____（增大/減�。┝伺c冰面的摩擦。

Answer 1

【答案】液體沸點(diǎn)隨氣壓的降低而降低 不可能 增大（鋼絲對(duì)冰塊的）壓強(qiáng) 降低 凝固 做功 增大 減小

【解析】

(1)[1][2]隨著玻璃罩中的空氣被抽出，玻璃罩中氣壓降低，液體沸點(diǎn)會(huì)隨著氣壓的降低而降低，所以我們會(huì)看到杯子內(nèi)的水會(huì)沸騰；能量轉(zhuǎn)化具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，所以杯子中上層水沸騰、下層水結(jié)冰的現(xiàn)象是不可能存在的。

(2)[3][4][5]使用細(xì)金屬絲，在壓力一定時(shí)，可以通過(guò)減小受力面積的方法來(lái)增大壓強(qiáng)。懸掛重物是在受力面積一定時(shí)，可以通過(guò)增大壓力來(lái)增大壓強(qiáng)。因此使用細(xì)金屬絲和懸掛重物的目的都是增大（鋼絲對(duì)冰塊的）壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)可以降低冰的熔點(diǎn)。物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)叫凝固。由于環(huán)境溫度較低，熔化而成的水又很快凝固成冰，故鋼絲穿冰塊而過(guò)且不留縫隙。

(3)[6][7][8]在滑冰過(guò)程中，冰刀與冰面摩擦，通過(guò)做功的方式使得冰的內(nèi)能變大，同時(shí)冰刀的刀刃做的非常鋒利，冰刀減小了與冰面的接觸面積，從而增大了壓強(qiáng)。冰的熔點(diǎn)與壓強(qiáng)有關(guān)，且壓強(qiáng)越大，熔點(diǎn)越低。這樣就使部分冰熔化成水。水將冰刀與冰面分開(kāi)，減小了兩者之間的摩擦。