关于玻璃晶体的量热研究(下) ――冰的相变
测定冰的溶解热实验报告
一、实验目的1. 了解冰的溶解热的概念及其在物质相变过程中的重要性；2. 掌握混合量热法测定冰的溶解热的基本原理和操作步骤；3. 通过实验，提高对实验数据分析和处理的能力。
二、实验原理冰的溶解热是指在标准大气压下，单位质量的冰在熔点时变成同温度的水所吸收的热量。
本实验采用混合量热法测定冰的溶解热，该方法基于能量守恒定律，即系统吸收的热量等于系统放出的热量。
实验原理公式如下：Q吸 = Q放其中，Q吸为冰熔化过程中吸收的热量，Q放为系统向外界散失的热量。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：量热器、天平、温度计、停表、冰块、热水、擦布等；2. 试剂：纯净水。
四、实验步骤1. 准备实验器材，检查量热器、天平、温度计等仪器是否正常；2. 使用天平称量空量热器的质量，记为m0；3. 向量热器内筒中加入一定量的水，称量水的质量，记为m1；4. 使用温度计测量水的初温，记为T1；5. 将冰块置于0℃环境中，待冰块完全融化后，用干布擦干其表面水分；6. 将冰块投入量热器水中，同时轻轻搅拌；7. 每隔半分钟观测一次水温，记录水的温度和相应的时间t；8. 当冰全部融化后，水的温度即将平衡，继续测量4-5分钟；9. 称量内筒及水的总质量，确定出冰的质量M；10. 根据公式计算冰的溶解热：Q = m c ΔT其中，Q为冰的溶解热，m为冰的质量，c为水的比热容，ΔT为水的温度变化。
五、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算冰的溶解热；2. 分析实验误差，如测量误差、操作误差等；3. 与理论值进行比较，评估实验结果的准确性。
六、实验结论通过本次实验，我们成功测定了冰的溶解热。
实验结果表明，混合量热法是一种有效测定冰溶解热的方法。
在实际应用中，冰的溶解热在食品保鲜、制冷等领域具有重要意义。
七、注意事项1. 实验过程中，注意保持量热器内筒的清洁，避免杂质影响实验结果；2. 称量冰块时，避免冰块表面水分过多，影响实验结果的准确性；3. 实验过程中，注意观察水温变化，及时记录数据；4. 实验结束后，对实验器材进行清洗和保养。
实验探究二探究冰和石蜡熔化时温度变化地特点
■实验探究二探究冰和石蜡熔化时温度变化的特点★实验准备1、酒精灯使用注意事项2、水浴法3、用图像法描述物质温度随时间变化的规律以上具体内容见实验报告册第8页★实验课题探究晶体和非晶体在熔化过程中温度变化的特点一、在“探究晶体的熔化规律”实验中，所用装置如图所示，下表为他记录的实在水中的深度要适当．则“适当’’的含义是：试管不接触烧杯底试管中装有晶体的部分浸没在水中；(2)该晶体的熔点是0℃．(3)从数据中还发现：该物质在开始2 min比最后2 min升温快，这是由于它在固态时的吸热能力比液态时的吸热能力弱造成的。
分析： (1)知道怎样使试管中的晶体均匀受热是解决此题的关键．为了能使试管中的晶体均匀受热，需要将试管中装有晶体的部分浸没在水中，但试管不能接触烧杯底部．(2)因为晶体有一定的熔点，且熔化过程中温度保持不变，所以由表中信息可知：该晶体的熔点是O℃．(3)由表中数据可知：该晶体未达到熔点（固态）时，加热2 min温度升高4℃；全部熔化后（液态），加热2 rrun温度升高2℃，所以可推测它在固态时的吸热能力比液态时的吸热能力弱．★报告册中的实验结论1、冰在熔化过程中的规律是：冰是晶体，有固定熔点。
从零下某个温度开始，温度不断上升，直到0℃，然后在一段时间内，都是冰水混合物的阶段，温度保持在0℃，最后，并全部融化，然后冰水从零度开始逐渐升高，直到100℃。
2、石蜡在熔化过程中的规律是：石蜡是非晶体,没有固定的熔点。
随着温度的升高,逐渐地变软,慢慢地变为液体。
★实验创新一、海波在熔化过程中的规律是：由实验可知海波从吸热开始温度升高，当升高到48℃时，温度保持不变，固态的物质越来越少，液态的物质越来越多，处于固液共存状态，当全部为液态时，温度进一步升高到一固定值。
海波的熔点是48℃，海波是晶体。
二、见实验报告册第11页。
熔化和凝固习题1.下列现象属于液化现象的是（）A.烧开水时壶嘴冒的“白气”B.洗热水澡时，浴室内的镜头变模糊C.清晨，草木上挂着露珠D.寒冷的冬天滴水成冰思路解析：壶嘴冒的“白气”是壶嘴喷出的热的水蒸气遇冷液化成的小水滴；洗澡时，浴室内的镜子变模糊是由于热的水蒸气遇冷的镜面液化成小水滴附着在镜面上；露珠是由于空气中的水蒸气遇冷液化形成的，故A、B、C都是液化现象。
无机材料科学9相变
• 有序-无序转变是低温有序相能量与高温无序相熵相互竞争的结 果。
9．3相变热力学
一、驱动力
• 从热力学观点，将物体加热（冷却）到相转变温度 时 ： 则相I↔相II
• 相变的过程驱动力 △GT,P≤0 • 相变过程的驱动力表示为： △T
热力学关系：
• 一级相变：自由能的一阶导数在相变点是不连续的。 （熵、体积）。
• 二级相变：自由能的二阶导数在相变点是不连续的。 （比热容、压缩系数、膨胀系数）。
• 高级相变：自由能的高阶导数在相变点是不连续的。
晶体学（新相与母相的结构上的差异）：
• 重构型：键的破坏，组成（强一级）。 • 位移型：不涉及键的破坏，通过位移实现，弱一级、弱
• (2)树枝状长大方式：在负 的温度梯度下，离界面越 远，液相的过冷度越大 (dT/dx<0)
• 当相界面的温度由于结晶潜热的的释放而增高，使液相 处于相对过冷的条件下时，就产生负的温度梯度。这时 如果界面上有凸起突出到液相中，则将与过冷度过大的 液相接触，其生长速度必然增大，凸起将进一步向液相 中生长，这样，固-液界面就不可能保持平面状而会形成 伸向液相的具有一定位向的一次晶轴。在一次晶轴长大 的同时，又会在其上发展出二次晶轴，随后又会在二次 晶轴上发展出三次晶轴，在三次晶轴上发展出四次晶轴 等等。
温度太低了，原子的活动性很小
•
(液相粘度很大)，它从液相转换 到固相的几率很低，也难于成核。
只有在△T适中、成核功较小、原 子的活动性也足够大时，成核率 才出现最大值。
• •
均匀成核有效成核温度： △T=0.15~0.25Tm
非均匀成核有效成核温度： △T=0. 02Tm
材料物理思考题(参考答案)5.26.21.31
材料物理思考题1、表面张力的定义。
答：在两相(特别是气-液)界面上，由于分子引力不均衡而产生指向液体方向并与表面相切的力称为表面张力。
2、简述影响聚合物表面张力的因素，举例说明减少聚合物表面张力的方法。
答：(1)温度的影响。
温度升高，表面张力下降。
(2)化学结构。
表面张力大小主要取决于聚合物分子中的链节单元结构。
通常，非极性聚合物较极性聚合物的表面张力值低。
(3)分子量及其分布。
聚合物中分子量小的部分会使其表面张力减小，尤其使它们有浓集于聚合物表面的趋势，从而引起表面张力下降。
(4)高分子物态转变的影响。
当聚合物从玻璃态转变为橡胶态时表面张力呈现连续性变化，结晶－熔融转变过程中表面张力呈不连续性变化。
随表面结晶度的提高，表面张力也不断增大。
(5)在共聚物中，表面能低的共聚组分具有吸附于表面的倾向。
(6)共混。
共混物的表面张力随其相容性的减小而增加。
(7)添加剂。
低表面能添加剂具有降低聚合物表面张力的作用。
举例：可以通过适当升高温度减少聚合物表面张力；将聚合物熔体控制在不同成核活性表面冷却，控制表面结晶度较低可得到较低表面张力的聚合物。
3、解释聚合物表面组成、形态与内部不同的原因。
答：固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。
固体表面是不均匀的，而同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的表面性质。
正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面自由能下降，导致不同的部位吸附和催化的活性不同，聚合物表面组成、形态与内部不同4、两相共混体系分散相粒子的粒径主要是由什么因素决定的。
答：（1）聚合物两相体系的熔体密度（特别是粘度比值）以及熔体弹性；（2）聚合物两相体系的界面能或表面张力；（3）聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态；（4）流动场的形式（剪切流动,拉伸流动）和强度（如剪切速率）；（5）共混时间（具体的共混时间的共混物料在混合设备各个区段的停留时间）；5、什么是粉体活性。
科学化冰实验课件
实验时间
等待时间不宜过长，以免影响 实验效果。
实验器材
确保所使用的容器、勺子等器 材干净、无污染。
实验操作技巧
均匀撒盐
为了使实验效果更明显，可以尝试使 用不同量的食盐进行实验，观察其对 冰融化的影响。
搅拌
在实验过程中可以使用搅拌器轻轻搅 拌，以促进冰的融化。
控制变量
为了更准确地观察食盐对冰融化的影 响，可以尝试控制其他变量的影响， 如保持实验环境温度恒定等。
01
02
03
04
在准备实验材料时，要确保使 用的冰块和食盐是干净且无污 染的，以避免对实验结果造成
影响。
在实验过程中，要注意安全操 作，避免烫伤或划伤等意外事
故的发生。
对于温度计等玻璃仪器，要轻 拿轻放，避免破损或破裂。
在实验结束后，要及时清理实 验现场，确保实验室的整洁和
卫生。
03
实验操作
实验操作步骤
01
02
03
04
准备材料
准备一个装满冰的容器、食盐 、勺子、热水、搅拌器等。
撒盐
在冰的表面均匀撒上一些食盐 。
观察变化
等待一段时间，观察冰的变化 。
记录结果
记录实验过程中观察到的现象 和结果。
实验操作注意事项
安全提示
避免将食盐或其他化学物质摄 入口中或接触眼睛，以免造成
伤害。
实验环境
确保实验环境干净、整洁，避 免灰尘或其他杂质的干扰。
实验结果表明，温度越高、压力越大、 冰的形状和大小越均匀，冰的融化速 度越快。
实验方法
采用控制变量法，分别测试了温度、 压力、冰的形状和大小等因素对冰融 化速度的影响。
实验结论应用
实际应用
华师大版科学七年级下册1.2水的三态变化(1)熔化、凝固、晶体、非晶体 课件
温度计⑦
玻璃棒⑥ 烧杯⑤ 石棉网④ 酒精灯②
铁⑧夹
实验改良
③铁圈 ①铁架台底座
试管
水浴法
烧杯
实验探究 冰的熔化特点 【实验前思考】
（3）实验中需要观察记录什么？
时间/min 状态
温度/℃
0
1
2
3
4
5
6
试管 烧杯
水浴法
【实验后数据分析】
时间/min 0 1 2 3 4 5 6
状态
固体 固体 固体 固体 固液 固液 固液 共存 共存 共存
DG
220℃
段， ,凝固点为
128200℃A。
EF G
时间/分
3、引起水三态变化的原因是由于水的（ B ）
A 质量变化
B 温度变化
C 体积变化
D 密度变化
4、小红同学对冰的熔化过程进行观察研究，她得
出以下4个结论，其中不正确的是（ C ）
A 冰水混合物的温度是0℃
B 冰在熔化过程中要不断吸热
C 冰在熔化过程中不断吸热，温度不断升高
图像的AB、BC、CD、DE、EF、FG段中。
晶体处于固态的是 AB和FG 段
温 度
℃
处于液态的是 CD和DE 段，
D
处于固液共存的是 BC和EF 段， 温度升高的是 AB和CD 段， 240
温度降低的是 DE和FG 段， 220
温度不变的是 BC和EF 段，
BC
吸热的是
AD
段， 200
放热的是 该晶体的熔点为
④水熔化过程有什么特点？（状态、能量、温度） 液态→固态，持续放热，凝固时温度不变。
概念提取
凝固
1、定义： 物质由液态变为固态的现象。 2、特点： 物体凝固时，温度不变，继续放热 3、条件： A、达到凝固点
冰融化了实验报告年级
冰融化了实验报告年级一、实验目的观察冰在不同条件下融化的过程，探究影响冰融化速度的因素。
二、实验材料冰块若干、容器（塑料杯、玻璃杯等）、温度计、计时器、盐、搅拌棒、保鲜膜。
三、实验步骤1、准备工作（1）将冰块切割成大小相近的块状，便于实验观察和比较。
（2）准备好各种实验材料，并确保其干净、干燥。
2、实验一：常温下冰的融化（1）取一块冰块放入塑料杯中，观察冰块的初始状态。
（2）开始计时，每隔 2 分钟记录一次冰块的状态和水温。
（3）持续观察，直到冰块完全融化，记录所用时间。
3、实验二：加热条件下冰的融化（1）在玻璃杯中加入适量的水，用温度计测量水温并记录。
（2）将冰块放入玻璃杯中，然后将玻璃杯放在加热设备上（如电磁炉），缓慢加热。
（3）每隔 1 分钟测量一次水温，并观察冰块的融化情况，记录所用时间。
4、实验三：加盐对冰融化的影响（1）在塑料杯中加入适量的冰块和少量的盐，用搅拌棒搅拌均匀。
（2）开始计时，每隔 3 分钟观察并记录冰块的状态和温度。
（3）直至冰块完全融化，记录所用时间。
5、实验四：密封条件对冰融化的影响（1）在塑料杯中放入冰块，用保鲜膜将杯口密封。
（2）每隔 4 分钟观察并记录冰块的状态和温度。
（3）持续观察，直到冰块完全融化，记录所用时间。
四、实验现象及数据记录1、常温下冰的融化时间（分钟）冰块状态水温（℃）0 完整的冰块 202 冰块边缘开始融化 204 冰块体积明显减小 206 冰块大部分融化 208 冰块完全融化 202、加热条件下冰的融化时间（分钟）冰块状态水温（℃）0 完整的冰块 251 冰块边缘迅速融化 302 冰块体积明显减小 403 冰块大部分融化 504 冰块完全融化 603、加盐对冰融化的影响时间（分钟）冰块状态温度（℃） 0 完整的冰块 203 冰块边缘融化加快 186 冰块体积快速减小 159 冰块大部分融化 1212 冰块完全融化 104、密封条件对冰融化的影响时间（分钟）冰块状态温度（℃）0 完整的冰块 204 冰块边缘开始融化 208 冰块体积有所减小 2012 冰块大部分融化 2016 冰块完全融化 20五、实验结果分析1、常温下，冰的融化速度相对较慢。
第九章 相变过程 ppt课件
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相变过程的浓度条件：
对溶液而言，可以用浓度C代替压力P，(5)式写成
ΔG=RTlnco／c
(6)
若是电解质溶液还要考虑电离度α ，即一个摩尔能离解出
α个离子
G RlT n c 0RlT n 1 ( c )R• T c （7）
c
c
c
式中 c。—饱和溶液浓度；c—过饱和溶液浓度。
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液体-固体界面非均态核的生成
ΔGS: 假设核的形状为球体的一部分，其曲率半径为R， 核在固体界面上的半径为r，液体－核(LX)、核－固体
(XS)和液体－固体(LS)的界面能分别为γLX、γXS和γLs， 液体－核界面的面积为ALX，形成这种晶核所引起的界 面自由能变化是：
K
对
0
P 影响较小
G
* r
)
RT
Gr*
1 (T)2
即T<Tm时，T↑，ΔT↓，P↓。
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因此，P～T，D～T关系如图所示。从图中可见， 曲线P随T增加而下降，温度增加，相变活化能 增大，对晶核形成不利；而曲线D随T增加而增 加，温度升高，扩散速度加快，对晶核的形成 有利。这两个因素在同时影响着晶核形成速率。 因此I～T曲线(如图所示)必然出现一个最大值， 在低温阶段，扩散控制了晶核形成过程，故曲 线上升；在高温阶段，相变势垒控制了过程， 故曲线下降。
从热力学知道，在恒温可逆不作有用功时：
ΔG =VdP
对理想气体而言
RT
G Vd P Pd P RlT n P 2/P 1
当过饱和蒸汽压力为P的气相凝聚成液相或固相(其
人教版物理八年级上册 3-2 熔化和凝固 同步练习(解析版)
3.2 熔化和凝固知识梳理一、物态变化1．三种状态举例固态的石头液态的水气态的空气2．物质处于三态的微观结构3．常见的三种物质状态极其对比物质的状态固态液态气态固定形状√××固定体积√√×流动性×√√同种物质在不同状态下的能量低中高举例冰、铁块、石头、玻璃水、酒精、煤油空气、氧气、水蒸气、二氧化碳气体4．物态变化与吸放热（1）定义：物质在不同状态之间发生转化。
（2）物态变化与吸放热：①同种物质在发声物态变化时，会伴随着吸收热量或放出热量。
②从低能量状态，转变为高能量状态，物质要吸收热量；反之，要放出热量。
二、熔化和凝固 1．熔化和凝固现象 熔化冰熔化蜡烛熔化铁熔化为铁水凝固水凝固成冰岩浆喷发后凝固为岩石凝华 （放热）凝固 （放热）液化 （放热）升华 （吸热）熔化 （吸热）汽化（吸热）气 态液 态固 态物态变化与吸放热2．晶体与非晶体熔化时，温度保持不变的物质为晶体，否则为非晶体。
3．晶体熔化实验（以海波熔化为例）（1）实验器材铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、试管、温度计、搅拌棒、秒表（2）关于仪器的考点：①铁架台安装顺序：自下而上；②石棉网的作用：使烧杯均匀受热，防止炸裂；③搅拌棒的作用：搅拌试管内海波，使之受热均匀；※不能直接用温度计搅拌，以免玻璃泡破碎，损坏温度计。
④秒表的作用：实验要求每隔一定时间记录一次海波温度，方便研究熔化过程中温度随时间变化的特点。
（要小心秒表这个仪器，一般配图里，没有画出这个仪器，考试一旦问到，很有可能想不到还需要这个仪器）⑤试管放入烧杯中水的深度要合适：让试管中装有海波的部分完全浸没于水中。
（3）加热方法：水浴加热法不用酒精灯火焰直接加热试管，而用水浴加热法，目的：使海波受热均匀，温度升高较缓，方便研究海波熔化的温度随时间变化特点。
4．晶体熔化（凝固）VS非晶体熔化（凝固）温度-时间图象图1：晶体熔化图3：非晶体熔化图4：非晶体凝固图2：晶体凝固图5：晶体熔化与凝固→5．晶体熔化（凝固）图象总结（1）状态：（如图1）①熔化阶段为BC段；②AB段为固态，BC段为固液共存态，CD为液态。
第一章 玻璃
一般来说，成核剂和初晶相之间的界面 张力越小，晶格常数越接近，成核就越 容易。
成核剂的分类：
1. 贵金属盐类
贵金属熔于玻璃后，高温时，以离子状态存在，低温时，吸收 电子而成原子状态，因溶解度小，热处理后而析出金属胶粒 1)晶格参数相近，小于15%易于成核 2）金属颗粒大小，一般在8—15nm
玻璃生成的另一种观点:
在的粘度-温度变化曲线图上，如果具有相 似曲线，那么具有较低的熔点，较高的转变 温度的化合物，易于形成玻璃。
玻璃生成的两种观点:
1) 凝固点(热力学熔点Ｔm)附近的熔体粘 度越大，越易形成玻璃，反之，粘度越小， 越不易形成玻璃。 2) 在相似的粘度-温度变化曲线情况下，具 有较低的熔点，较高的转变温度的化合物， 易于形成玻璃。
配位数 2 2 6 4 8 M-O单键强 作用 度/KJ 302 306 250 264 255 中 间 体
阳离子 Zn Pb Al Be Zr
单键强度＜251KJ/mol的 氧化物能调 整玻璃性质，即网络调整体
阳离子
Na K Ca Mg Ba Zn Pb
配位数
6 9 8 6 8 4 4
M-O单键强 作用 度/KJ 84 54 网 134 络 155 调 136 整 151 体 151
TN
TC
泰曼认为：
晶核生成最大速率与晶体生长最大速率所对应 的温度之间的温差越大，越易形成玻璃；反之， 越易析晶。
玻璃的形成条件
怎样确定玻璃的冷却速度？ 乌尔曼等提出了三T图(温度-时间-转变)。
首先，必须确定玻璃中可以检测到的晶体的最 小体积。 然后，再考虑熔体究竟需要多大的冷却速度才 能防止结晶产生，而获得“合格”的玻璃。