1、4 物态变化中的能量交换学习目标 1.了解固体熔化热，知道不同固体有不同的熔化热了解汽化的两种方式，知道沸点与大气压的关系.2.了解熔化、凝固、汽化和液化的概念及过程中的能量转化知道物态变化过程中的能量转化.3.能解释生活中有关熔化、凝固、汽化、液化的物理问题一、熔化热1熔化和凝固(1)熔化：物质从固态变成液态的过程(2)凝固：物质从液态变成固态的过程2熔化热(1)概念：某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比(2)一定质量的某种晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等二、汽化热1汽化和液化(1)汽化：物质从液态变成气态的过程(2)液化：物质从气态变成液态的过程2汽化热(1)概念：某种液体
2、汽化成同温度的气体时所需的能量与其 质量之比，叫做这种物质在这个温度下的汽化热(2)一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等即学即用 判断下列说法的正误(1)固体熔化过程，温度不变，放热( )(2)不同晶体的熔化热不同( )(3)汽化时放出热量( )(4)汽化热只与温度有关( )一、熔化热导学探究 固体熔化时为什么会吸热？晶体和非晶体在熔化过程中有什么差别？答案 固体熔化时要克服分子间引力做功，吸热能增加分子势能；晶体在熔化过程中温度不变，而非晶体在熔化过程中温度会发生变化知识深化1固体熔化过程中的能量特点(1)晶体熔化过程中，当温度达到熔点时，吸收的热量全
3、部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点非晶体没有空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升(2)由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同，而晶体有固定的熔点，因此有固定的熔化热，非晶体没有固定的熔点，也就没有固定的熔化热2不同的晶体有不同的结构，要破坏不同晶体的结构，所需的能量就不同因此不同晶体的熔化热不相同熔化热是晶体的热学特征之一3熔化热的计算公式如果用 表示物质的熔化热，m 表示物质的质量，Q 表示物质熔化时所需要吸收的热量，则 Qm.熔化热的单位是：焦耳/千克，即 J/kg.例 1 (多选) 当晶体的温度正好是
4、熔点或凝固点时，它的状态( )A一定是固体 B一定是液体C可能是固体或液体 D可能是固液共存答案 CD解析 晶体温度升高到熔点，将开始熔化，而且整个熔化过程温度保持不变；而液态晶体在降低到一定温度时，若继续放 热，将会 发生凝固现象，而且整个凝固过程温度不变，这个温度称为凝固点对于同一种晶体来 说，熔点和凝固点是相同的因此在 这个确定的温度下，晶体既可能是固体(也许正准 备熔化) ，也可能是液体 (也许正准备凝固)，也可能是固液共存，例如：有 0 的水， 0 的冰，也有 0 的冰水混合物， 0 的水放热将会结冰，而 0 的冰吸热将会熔化成水例 2 (多选) 关于固体的熔化，下列说法正确的是(
5、)A固体熔化过程，温度不变，吸热B固体熔化过程，温度升高，吸热C常见的金属熔化过程，温度不变，吸热D对常见的金属加热，当温度升高到一定程度时才开始熔化答案 CD解析 只有晶体熔化时，温度才不 变，故 A、B 错；常见的金属大多是多晶体，有固定的熔点，熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，分子平均 动能不变，温度不变，故 C、D 正确二、汽化热导学探究 (1)发射火箭时，火箭点燃后尾部的火焰如果直接喷到发射台上，发射架要熔化为了保护发射架，往往在发射台底建一个大水池，让火焰喷到水池中，这样做有什么道理？(2)液体汽化时为什么会吸热？汽化热与哪些因素有关？答案 (1)利用水汽化时
6、要吸热，使周围环境温度不致太高(2)液体汽化时，液体分子离开液体表面成为气体分子，要克服其他液体分子的吸引而做功，因此要吸热汽化热与物质汽化时的温度及外界气体压强有关知识深化1液体汽化过程中的能量特点液体汽化时，液体分子离开液体表面，要克服其他液体分子的吸引而做功，因此要吸收热量汽化过程中体积膨胀要克服外界气压做功，也要吸收热量2液体汽化时的汽化热与温度和外界气压都有关系3汽化热的计算公式设某物质在一个标准大气压时，沸点下的汽化热为 L，物质的质量为 m，Q 表示所需要吸收的热量，则 QLm.汽化热的单位为：焦耳/ 千克，即 J/kg.例 3 在一个大气压下，1 g 100 的水吸收 2.26
7、103 J 热量变为 1 g 100 的水蒸气在这个过程中，以下四个关系式正确的是( )A2.2610 3 J汽的内能水的内能B2.2610 3 J汽的内能水的内能C2.2610 3 J汽的内能水的内能水变成汽体积膨胀对外界做的功D2.2610 3 J汽的内能水的内能水变成汽体积膨胀对外界做的功答案 D解析 液体汽化时吸收的热量一部分用来克服分子引力做功，增加内能，一部分用来膨胀对外界做功，D 对解答此类问题要抓住两点：一是温度是分子平均动能的标志，温度不变，分子平均 动能不变；二是抓住物态变化中的宏观特征是吸热还是放热，再依据能量守恒的观点，分析能量的 变化情况.三、从能量和微观角度理解熔化
8、过程与汽化过程1熔化时，物体体积变化较小，吸收的热量主要用来克服分子间的引力做功2汽化时，体积变化明显，吸收的热量一部分用来克服分子间的引力做功，另一部分用来克服外界气压做功3互逆过程的能量特点(1)一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等(2)一定质量的某种物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等例 4 一定质量的 0 的冰熔化成 0 的水时，其分子动能之和 Ek 和分子势能之和 Ep 的变化情况是( )AE k 变大，E p 变大BE k 变小，E p 变小CE k 不变，E p 变大DE k 不变，E p 变小答案 C解析 0 的冰熔化成 0 的水
9、，温度不变，故分子的平均动能不变，而分子总数不变， Ek 不变；冰熔化过程中吸收的热量用来增大分子势能，故 C 正确.1.(熔化热的理解与计算)质量相同的下列物质在熔化过程中吸收的能量情况如下，则熔化热最大的是( )A铝在熔化过程中吸收了 395.7 kJ 能量B铜在熔化过程中吸收了 205.2 kJ 能量C碳酸钙在熔化过程中吸收了 527.5 kJ 能量D氯化钠在熔化过程中吸收了 517.1 kJ 能量答案 C解析 熔化过程中单位质量的物体吸收的热叫做熔化热2(物态变化中的能量变化)(多选)100 的水完全变成 100 的水蒸气的过程中( )A水分子的平均动能增加B水分子的势能增加C水所增加
10、的内能小于所吸收的热量D水所增加的内能等于所吸收的热量答案 BC解析 温度不变，水分子的平均 动能不变，故 A 错误吸收的热量使水分子的势能增加，故B 正确吸收的热量一部分用来增加水的内能，另一部分用来对外界大气做功，故 C 正确，D 错误3(汽化热的理解)( 多选)能使气体液化的方法是( )A在保持体积不变的情况下不断降低气体的温度B在保持体积不变的情况下使气体温度升高C在保持温度不变的情况下增大压强，能使一切气体液化D降低气体的温度到某个特定温度以下，然后增大压强答案 AD解析 从能量转化的角度分析只要放出热量，就可以使气体液化，但从影响气体液化的因素分析，只要不断降低温度或降低温度到某一
11、特定值以下，再增大压强就可以使气体液化4(汽化热的理解与计算)在压强为 1.01105 Pa 时，使 10 kg 20 的水全部汽化，需要吸收的热量是多少？已知水的比热容为 4.2103 J/(kg)，100 时水的汽化热为 L2 260 kJ/kg答案 2.59610 7 J解析 压强为 1.01105 Pa 时，水在达到沸点时的汽化热为 2 260 kJ/kg.要使 20 的水全部汽化，应先使水的温度上升到 100 ，则需吸收的热量总共为QcmtmL4.210 310(10020)J102 26010 3 J2.59610 7 J.一、选择题考点一 熔化热的理解和计算1关于物质的熔化和凝固
12、，下列说法正确的是( )A各种固体都有确定的熔点B各种固体都有确定的凝固点C各种晶体的熔点相同D非晶体熔化要吸热，温度不断上升答案 D解析 固体包括晶体和非晶体，只有晶体具有确定的熔点，且不同晶体的熔点一般不同非晶体熔化时要吸热，在熔化过 程中温度不断升高2如图所示的四个图象中，属于晶体凝固图象的是( )答案 C解析 晶体凝固时有确定的凝固温度，非晶体没有确定的凝固温度，故 A、D 图象是非晶体的图象，A、D 错误；晶体熔化时在达到熔点前是吸收热量，温度升高，而凝固过程则恰好相反，故 B 错误， C 正确3晶体在熔化过程中，吸收热量的作用是( )A增加晶体的温度B克服分子间引力，增加分子势能C
13、克服分子间引力，使分子平均动能增加D既增加分子平均动能，也增加分子势能答案 B解析 晶体熔化过程中温度不变，分子平均 动能不变，吸收的热量用于增加分子势能考点二 汽化热的理解4火箭在大气中飞行时，它的头部跟空气摩擦发热，温度可达几千摄氏度，在火箭上涂一层特殊材料，这种材料在高温下熔化并且汽化，能起到防止烧坏火箭头部的作用，这是因为( )A熔化和汽化都放热B熔化和汽化都吸热C熔化吸热，汽化放热D熔化放热，汽化吸热答案 B解析 物质在熔化和汽化过程中都是吸收热量的，故 B 选项正确5(多选) 关于液体的汽化，正确的是( )A液体分子离开液体表面要克服其他液体分子的引力而做功B液体的汽化热是与某个温
14、度相对应的C某个温度下，液体的汽化热与外界气体的压强有关D汽化时吸收的热量等于液体分子克服分子引力而做的功答案 ABC考点三 综合应用6(多选) 下列说法中正确的是( )A1 g 0 的冰和 1 g 0 的水的分子动能、分子势能和内能均相同B1 g 0 的冰比 1 g 0 的水的分子动能、分子势能和内能都要小C1 g 100 的水和 1 g 100 的水蒸气分子平均动能和分子总动能都相同D1 g 100 的水的内能比 1 g 100 的水蒸气的内能小答案 CD解析 一定质量的 0 的冰熔化成 0 的水，温度不变，分子的平均动能不变，分子总数不变，总动能不变，而冰在熔化过程中吸收的热量用来增大分
15、子 势能，内能增大， A、B 错；由水的汽化过程可知 C、D 对7下列说法中正确的是( )A冰在 0 时一定会熔化，因为 0 是冰的熔点B液体蒸发的快慢与液体温度的高低有关C0 的水，其内能为零D冬天看到嘴里吐出“白汽 ”，这是汽化现象答案 B解析 熔化不仅需要温度达到熔点， 还需要继续吸热，故 A 错；液体温度高，其分子运 动加剧，容易跑出液面，即蒸发变快，故 B 对；0 时水分子也在永不停息地做热运动，其内能不为零，故 C 错；冬天嘴中的气体温度较高，呼出遇到冷空气后液化为小水滴，即为“白汽” ，故 D 错二、非选择题8(熔化热的理解和应用)如图 1 所示，试说明晶体从开始加热到全部熔化为
16、液体的过程中内能的转化情况(分熔化前、熔化时、熔化后三个阶段说明) 图 1答案 熔化前：晶体从外界吸收热量，主要用来增加组成点阵结构的微粒的平均动能，使物体的温度升高，其体积一般也有所增大，也有一小部分能量用来增加微粒的势能熔化时：当温度升高到熔点时，点阵结构中的一部分微粒已有足够的动能，能够克服其他微粒的束缚离开平衡位置，破坏点阵结构，开始熔化继续加热，微粒所吸收的热量不再用来增加其平均动能，而完全用在破坏点阵结构上，即用来增加势能熔化后：液体吸收的能量主要转变为分子动能，只要继续加热，温度就要升高9(综合应用)绝热容器里盛有少量温度为 0 的水，从容器里迅速往外抽气的时候，部分水急剧地蒸发，而其余的水都凝结成 0 的冰则凝结成的冰的质量是原有水质量的多少倍？已知 0 的水的汽化热 L2.4910 6 J/kg，冰的熔化热 3.3410 5 J/kg.答案 0.88解析 水蒸发时需要的热量是由其余的水凝结成冰所释放的热量提供的设蒸发的水的质量是 m1，凝结成的冰的质量是 m2，蒸发所需吸收的热量 Q1m 1L，水凝结成冰放出的热量 Q2m 2，由于容器与外界不发生热交换，则 Q1Q 2，即 m1Lm 2，得 m2m1 L所以凝结成的冰的质量与原有水的质量之比为 0.88. m2m1 m2 L L 2.491063.34105 2.49106
