Question

【题目】沸水能结冰吗？

科学家将盛有适量水的杯子放置在玻璃罩中密封（如图甲），用抽气机向外抽气，过一段时间，奇怪的现象发生了：杯子中的水沸腾了，继续抽气，杯子中上层水仍在沸腾，下层水开始结冰，最终水全部结成了冰。

(1)随着玻璃罩中的空气被抽出，杯子中的水沸腾了，物理道理是_____。

地球表面自然环境中，杯子中上层水沸腾、下层水结冰的现象_____（“可能”/“不可能”）存在。

(2)如图乙，在温度较低的环境中将一根两端拴有重物的细金属丝，挂在一个粗大的冰块上。一段时间后，钢丝穿冰块而过，而冰块完整无缺。使用细金属丝和悬挂重物的目的是为了_____，从而使冰的熔点_____（降低/提高/保持不变），所以细金属丝下方的冰块熔化，由于环境温度较低，熔化而成的水又很快_____（填写物态变化名称）故钢丝穿冰块而过且不留缝隙；(3)滑冰运动员所穿滑冰鞋都带有冰刀，如图丙所示，在滑冰过程中，冰刀通过_____的方式使得冰的内能变大，同时_____（增大/减小）了对冰面的压强，从而改变了冰的熔点，使得冰刀划过的冰面容易熔化成水，_____（增大/减小）了与冰面的摩擦。

Answer 1

【答案】液体沸点随气压的降低而降低 不可能 增大（钢丝对冰块的）压强 降低 凝固 做功 增大 减小

【解析】

(1)[1][2]随着玻璃罩中的空气被抽出，玻璃罩中气压降低，液体沸点会随着气压的降低而降低，所以我们会看到杯子内的水会沸腾；能量转化具有方向性，热量能自发地从高温物体传到低温物体，所以杯子中上层水沸腾、下层水结冰的现象是不可能存在的。

(2)[3][4][5]使用细金属丝，在压力一定时，可以通过减小受力面积的方法来增大压强。悬挂重物是在受力面积一定时，可以通过增大压力来增大压强。因此使用细金属丝和悬挂重物的目的都是增大（钢丝对冰块的）压强，增大压强可以降低冰的熔点。物质从液态变为固态叫凝固。由于环境温度较低，熔化而成的水又很快凝固成冰，故钢丝穿冰块而过且不留缝隙。

(3)[6][7][8]在滑冰过程中，冰刀与冰面摩擦，通过做功的方式使得冰的内能变大，同时冰刀的刀刃做的非常锋利，冰刀减小了与冰面的接触面积，从而增大了压强。冰的熔点与压强有关，且压强越大，熔点越低。这样就使部分冰熔化成水。水将冰刀与冰面分开，减小了两者之间的摩擦。