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[项目分享] 【Mind+】做了水的沸腾实验后，98度的水可以将就喝了（？）

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2.21，水的沸腾实验
这个非常常规的实验能给我哪些启发呢。

器材准备：
micro:bit 1
DF BOSON扩展板 1
DS18B20 防水温度传感器 1
【Mind+】做了水的沸腾实验后，98度的水可以将就喝了（？）图5

铁架台 1
电磁炉 1
不锈钢杯 1
水 1杯

软件平台：
MIND+

接线参考：
【Mind+】做了水的沸腾实验后，98度的水可以将就喝了（？）图6

程序参考：

程序截图：

实验装置如下：

实验目标：
水的沸腾实验
水的沸点探究
相关知识探究

【资料】
沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。沸点是液体沸腾时候的温度，也就是液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。沸点指纯物质在1个标准大气压下沸腾时的温度。不同液体的沸点是不同的。沸点随外界压力变化而改变，压力低，沸点也低。

当液体沸腾时，在其内部所形成的气泡中的饱和蒸汽压必须与外界施予的压强相等，气泡才有可能长大并上升，所以，沸点也就是液体的饱和蒸汽压等于外界压强时的温度。液体的沸点跟外部压强有关。当液体所受的压强增大时，它的沸点升高；压强减小时；沸点降低。例如，蒸汽锅炉里的蒸汽压强，约有几十个大气压，锅炉里的水的沸点可在200℃以上。又如，在高山上煮饭，水易沸腾，但饭不易熟。这是由于大气压随地势的升高而降低，水的沸点也随高度的升高而逐渐下降。（在海拔1900米处，大气压约为79800帕（600毫米汞柱），水的沸点是93.5℃），沸点低的一般先汽化，而沸点高的一般较难汽化。

实验时为了防止暴沸，加入了碎瓷片。

【当天气压：1022.5mb】

【一】实验用电磁炉加热，进行了多次。
观察现象：
1、刚加热不久时杯底就有小气泡出现。
【分析】
水中溶解有空气
气体溶解度是指该气体在压强为101kPa，一定温度下，溶解在1体积水里达到饱和状态时的气体的体积。气体溶解度受气体种类、压强、温度等因素影响。如在0℃、1个标准大气压时1体积水能溶解0.049体积氧气，此时氧气的溶解度为0.049。气体的溶解度除与气体本性、溶剂性质有关外，还与温度、压强有关：其溶解度一般随着温度升高而减少。由于气体溶解时体积变化很大，故其溶解度随压强增大而显著增大。

加热时气体溶解度减少从水中以小气泡形式放出。

2、加热到传感器读数95度左右沸腾，继续加热达到100度，继续加热，传感器温度读数保持稳定，温度计读数继续上升达到102+。

第一次的数据：
95度左右开始出现沸腾现象，继续加热达到最高温度99.5，所以后面实验中标定了传感器读数（+0.5）。停止加热后温度下降。

程序修改为：

第二次数据：
95度左右开始出现沸腾现象，然后继续加热达到最高温度100度。温度计读数102+。停止加热后温度下降。

【实验分析】
1、水在沸腾时温度基本恒定，沸点与气压有关。
2、本实验中观察到95度左右出现沸腾现象，建议烧水时再加沸腾2-5分钟，而不是一沸腾就停止加热。（以达到灭菌作用，同时使水的硬度降低）

【生活感悟】火车上车站学校供水处人多，约95度以上出现沸腾现象，如果有可能，稍等一下。实在不行，98度也可以将就一下。;P

【水的硬度】
硬水（Hard Water），是指含有较多可溶性钙镁化合物的水。硬水并不对健康造成直接危害，但是会给生活带来很多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。
煮沸是生活中硬水软化的主要方式。
当水在大气中凝聚时，它与空气中的二氧化碳反应，形成了叫做碳酸的弱酸。该酸最终随雨落到地上，然后流过土壤上部到达岩石层，碳酸溶解了石灰（碳酸钙和碳酸镁），中和，并同时变硬。一些地区的溶洞和溶洞附近的硬水就是这样形成的。硬水有暂时性及永久性之分，暂时硬水通常关系到钙和镁的碳酸盐和碳酸氢盐，这类结晶可长期存在水中，直到气压或温度出现变化，使水份变成超饱和，造成沉淀物，附在热表面或粗糙表面上，例如管道和热交换器内，即形成硬水垢；永久性硬水主要关系到硫酸钙及硫酸镁，是不会受到热和气压变化影响，但如水份被蒸发，依然会留下并形成硬水垢。
工业硬水是管道中的钙、镁等矿物质会否沉积的工业专有名词，硬度越高，钙质越容易沉淀，造成水管、锅炉等设备阻塞，由于设备维护的费用日益增加，水的硬度已作为生产成本的判断标准之一。

【补充资料】
水的沸点
摄氏温标的定义“在标准大气压下，以水的冰点为0度，水的沸点为100度，中间分为100等分的温标。”
所以通常人们都认为水的沸点是1标准大气压下100℃，但是1990年后不再如此（2013年使用的水沸点是1标准大气压下99.974℃）。
定义不是说水的沸点是100度吗？为什么又不再是了呢？
1988年国际度量衡委员会推荐，第十八届国际计量大会及第77届国际计量委员会作出决议，从1990年1月1日起开始在全世界范围内采用重新修订的国际温标，这一次取名为1990年国际温标，代号为ITS-90。
1990国际温标（ITS-90）对摄氏温标和热力学温标进行统一，规定摄氏温标由热力学温标导出，0℃=273.15K，划分不变。因此冰点并不严格等于0℃（1/10000级才有区别），水的沸点不严格等100℃（0.01级才有区别）
注上修改原因：1990国际温标，取消了“实用”二字，因为随着科学技术水平的提高，这一温标已经相当接近于热力学温标。和旧国际温度标准（IPTS-68）相比较，100℃时偏低0.026℃，即标准状态下水的沸点已不再是100℃，而是1标准大气压下99.974℃。
所以说国际通用的不再是“正宗的”摄氏温标，而是国际（摄氏）温标。
国际（摄氏）温标新定义：0℃=273.15K
还有一点：
水壶烧水的时候，壶壁或者壶底会出现一些小气泡，小气泡与周围的液体进行汽化反应，以它为中心，会发生沸腾现象，我们把这些气泡也可以称之为汽化核。水在对流传热中的沸点是100℃，但如果拿进微波炉加热温度会远远大于100℃而水还没蒸发。由于用微波炉加热的水中，缺少沸腾的第二个条件，气化核，容易达到甚至超过沸点却不沸腾的过热液体，当这个时候将小颗粒（咖啡粉等）投入到过热液体时，它们（咖啡粉等小颗粒）诱导了气化核的产生，形成瞬间爆沸的现象。

计算公式
已知大气压强求水的沸点，即是求已知水体气压达到饱和时所处的温度。
所用公式为求饱和水汽压的公式，即马格努斯经验公式：