Question

【題目】沸水能結冰嗎？

科學家將盛有適量水的杯子放置在玻璃罩中密封（如圖甲），用抽氣機向外抽氣，過一段時間，奇怪的現象發生了：杯子中的水沸騰了，繼續抽氣，杯子中上層水仍在沸騰，下層水開始結冰，最終水全部結成了冰。

(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_____。

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

(2)如圖乙，在溫度較低的環境中將一根兩端拴有重物的細金屬絲，掛在一個粗大的冰塊上。一段時間后，鋼絲穿冰塊而過，而冰塊完整無缺。使用細金屬絲和懸掛重物的目的是為了_____，從而使冰的熔點_____（降低/提高/保持不變），所以細金屬絲下方的冰塊熔化，由于環境溫度較低，熔化而成的水又很快_____（填寫物態變化名稱）故鋼絲穿冰塊而過且不留縫隙；(3)滑冰運動員所穿滑冰鞋都帶有冰刀，如圖丙所示，在滑冰過程中，冰刀通過_____的方式使得冰的內能變大，同時_____（增大/減小）了對冰面的壓強，從而改變了冰的熔點，使得冰刀劃過的冰面容易熔化成水，_____（增大/減小）了與冰面的摩擦。

Answer 1

【答案】液體沸點隨氣壓的降低而降低 不可能 增大（鋼絲對冰塊的）壓強 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，液體沸點會隨著氣壓的降低而降低，所以我們會看到杯子內的水會沸騰；能量轉化具有方向性，熱量能自發地從高溫物體傳到低溫物體，所以杯子中上層水沸騰、下層水結冰的現象是不可能存在的。

(2)[3][4][5]使用細金屬絲，在壓力一定時，可以通過減小受力面積的方法來增大壓強。懸掛重物是在受力面積一定時，可以通過增大壓力來增大壓強。因此使用細金屬絲和懸掛重物的目的都是增大（鋼絲對冰塊的）壓強，增大壓強可以降低冰的熔點。物質從液態變為固態叫凝固。由于環境溫度較低，熔化而成的水又很快凝固成冰，故鋼絲穿冰塊而過且不留縫隙。

(3)[6][7][8]在滑冰過程中，冰刀與冰面摩擦，通過做功的方式使得冰的內能變大，同時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。冰的熔點與壓強有關，且壓強越大，熔點越低。這樣就使部分冰熔化成水。水將冰刀與冰面分開，減小了兩者之間的摩擦。