Question

小宇同學參加了學�！把芯啃詫W習小組”，探究了“保溫瓶塞跳出來的原因”和“研究磁性強弱是否與溫度有關”的兩個課題．他做的實驗如下：

①取兩只同樣的玻璃瓶，一只灌滿開水，另一只不灌滿．灌好后，立即在兩個瓶口上用橡皮圈箍上一層橡膠薄膜．不一會兒就會發現，灌滿開水的瓶口薄膜保持動，未灌滿開水的瓶口的薄膜向上凸了起來．如圖A所示．
②將一條形磁鐵的一端固定在鐵架臺上，另一端吸著一些小鐵釘，用酒精燈給磁鐵加熱，如圖B（甲）所示，經過一段時間后，當磁鐵被燒紅時，發現鐵釘紛紛落下．
根據小宇的實驗①進行分析，薄膜向上凸出來的原因：一是瓶內溫度高的水______成水蒸氣（填物態變化），二是瓶內氣體受熱膨脹，使瓶內氣體壓強______（填：“大于”、“小于”、“等于”）外界大氣壓．他又想到，第二天會出現較難拔出木塞的現象，這是因為瓶內溫度降低，水蒸氣______成水，瓶內氣體壓強低于外界大氣壓．
從小宇的實驗②可得出的初步結論是______． 根據這一結論，他大膽設計了一個溫度報警器，裝置如圖B（乙）所示，請簡述它的工作原理______．

Answer 1

【答案】分析：薄膜向上凸的現象，是因為瓶內的氣壓與瓶外的大氣壓不相等造成的，分析瓶內的氣壓變化可以得出原因；
通過磁體吸引鐵釘的多少說明磁體磁性的強弱．根據實驗現象得出結論：溫度影響磁性強弱，利用這一結論解釋問題．
解答：解：①薄膜向上凸起，一是瓶內溫度高的水汽化成水蒸氣；二是因為瓶內氣體壓強大于外界大氣壓，內外產生向上的壓力差；難拔出木塞是因為瓶內溫度降低，水蒸氣液化成水，瓶內氣體壓強小于外界大氣壓，內外產生向下的壓力差；
②如圖甲所示，開始上磁體的右端吸引了很多的鐵釘，說明磁體的磁性很強，加熱一段時間后，當磁鐵被燒紅時，發現鐵釘紛紛落下，說明沒有了磁性．實驗表明溫度影響磁體的磁性，即溫度升高磁鐵的磁性減弱．
如圖乙所示，開始時磁體吸引彈簧開關，當溫度逐漸升高時，磁鐵的磁性減弱直至消失，無法吸引彈簧開關，彈簧開關向下恢復原狀，這樣下面的電路就被接通，從而使電鈴報警．
（1）溫度升高磁鐵的磁性減弱（或磁性強弱與溫度有關等）．
（2）給磁鐵加熱，磁鐵的溫度升高磁性減弱，對彈簧片的吸引力減小，彈簧片被彈回，電鈴電路接通，電鈴發聲而報警．Q_放=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（98℃-78℃）=8.4×10⁴J．
故答案為：汽化；大于；液化；溫度升高磁鐵的磁性減弱；溫度較低時磁體吸引彈簧開關，當溫度逐漸升高時，磁鐵的磁性減弱直至消失，無法吸引彈簧開關，彈簧開關向下恢復原狀，這樣下面的電路就被接通，從而使電鈴報警．
點評：本題考查了學生對放熱公式Q_放=cm△t、物態變化以及磁體的磁性強弱和溫度關系的實驗探究，會利用所學的知識解釋身邊的現象，同時也能利用轉換法判斷磁體的磁性強弱．