探究影響水的凝固點的因素

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。

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選自：《初中物理自制教具》