1、4 物态变化中的能量交换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
2、从气态变成液态的过程 2汽化热 (1)概念：某种液体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
3、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
4、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
5、，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( ) 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
6、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
7、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 2.26103 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( ) A2.26103 J汽的内能水的内能 B2.26103 J汽的内能水的内能 C2.26103 J汽的内能水的内能水变成汽体积膨胀对外界做的功 D2.26103 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
8、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
9、和 Ek和分子势能之和 Ep的变 化情况是( ) AEk变大，Ep变大 BEk变小，Ep变小 CEk不变，Ep变大 DEk不变，Ep变小 答案 C 解析 0 的冰熔化成 0 的水，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
10、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
11、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 2.596107 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 Qcmtm L 4.210310(10020)J102 260103 J2.596107 J.