（江蘇專版）2018版高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 4 物態(tài)變化中的能量交換學(xué)案 新人教版選修3-3

*4　物態(tài)變化中的能量交換 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解固體熔化熱，知道不同固體有不同的熔化熱．了解汽化的兩種方式，知道沸點與大氣壓的關(guān)系.2.了解熔化、凝固、汽化和液化的概念及過程中的能量轉(zhuǎn)化．知道物態(tài)變化過程中的能量轉(zhuǎn)化.3.能解釋生活中有關(guān)熔化、凝固、汽化、液化的物理問題． 一、熔化熱 [導(dǎo)學(xué)探究]　固體熔化時為什么會吸熱？晶體和非晶體在熔化過程中有什么差別？ 答案　固體熔化時要克服分子間引力做功，吸熱能增加分子勢能；晶體在熔化過程中溫度不變，而非晶體在熔化過程中溫度會發(fā)生變化． [知識梳理] (1)熔化和凝固 ①熔化：物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過程． ②凝固：物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過程． (2)熔化熱 ①概念：某種晶體熔化過程中所需的能量與其質(zhì)量之比． ②一定質(zhì)量的某種晶體，熔化時吸收的熱量與凝固時放出的熱量相等． 二、汽化熱 [導(dǎo)學(xué)探究]　(1)發(fā)射火箭時，火箭點燃后尾部的火焰如果直接噴到發(fā)射臺上，發(fā)射架要熔化．為了保護發(fā)射架，往往在發(fā)射臺底建一個大水池，讓火焰噴到水池中，這樣做有什么道理？ (2)液體汽化時為什么會吸熱？汽化熱與哪些因素有關(guān)？ 答案　(1)利用水汽化時要吸熱，使周圍環(huán)境溫度不致太高． (2)液體汽化時，液體分子離開液體表面成為氣體分子，要克服其他液體分子的吸引而做功，因此要吸熱．汽化熱與物質(zhì)汽化時的溫度及外界氣體壓強有關(guān)． [知識梳理] (1)汽化和液化 ①汽化：物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程． ②液化：物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)的過程． (2)汽化熱 ①概念：某種液體汽化成同溫度的氣體時所需的能量與其質(zhì)量之比，叫做這種物質(zhì)在這個溫度下的汽化熱． ②一定質(zhì)量的物質(zhì)，在一定的溫度和壓強下，汽化時吸收的熱量與液化時放出的熱量相等. 一、對熔化熱的理解和應(yīng)用 1．固體熔化過程中的能量特點 (1)晶體熔化過程中，當(dāng)溫度達到熔點時，吸收的熱量全部用來破壞空間點陣，增加分子勢能，而分子平均動能卻保持不變，所以晶體有固定的熔點．非晶體沒有空間點陣，吸收的熱量主要轉(zhuǎn)化為分子的動能，不斷吸熱，溫度就不斷上升． (2)由于在不同溫度下物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)時吸收的熱量不同，而晶體有固定的熔點，因此有固定的熔化熱，非晶體沒有固定的熔點，也就沒有固定的熔化熱． 2．不同的晶體有不同的結(jié)構(gòu)，要破壞不同晶體的結(jié)構(gòu)，所需的能量就不同．因此不同晶體的熔化熱不相同．熔化熱是晶體的熱學(xué)特征之一． 3．熔化熱的計算公式 如果用λ表示物質(zhì)的熔化熱，m表示物質(zhì)的質(zhì)量，Q表示物質(zhì)熔化時所需要吸收的熱量，則Q＝λm. 熔化熱的單位是：焦耳/千克，即J/kg. 例1　當(dāng)晶體的溫度正好是熔點或凝固點時，它的狀態(tài)(　　) A．一定是固體 B．一定是液體 C．可能是固體或液體 D．可能是固液共存 答案　CD 解析　晶體溫度升高到熔點，將開始熔化，而且整個熔化過程溫度保持不變；而液態(tài)晶體在降溫到一定溫度時，若繼續(xù)放熱，將會發(fā)生凝固現(xiàn)象，而且整個凝固過程溫度不變，這個溫度稱為凝固點．對于同一種晶體來說，熔點和凝固點是相同的．因此在這個確定的溫度下，晶體既可能是固體(也許正準(zhǔn)備熔化)，也可能是液體(也許正準(zhǔn)備凝固)，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 ℃的水放熱將會結(jié)冰，而0 ℃的冰吸熱將會熔化成水，C、D正確． 二、對汽化熱的理解和應(yīng)用 1．液體汽化過程中的能量特點 液體汽化時，液體分子離開液體表面，要克服其他分子的吸引而做功，因此要吸收熱量．汽化過程中體積膨脹要克服外界氣壓做功，也要吸收熱量． 2．液體汽化時的汽化熱與溫度和外界氣壓都有關(guān)系． 3．汽化熱的計算公式 設(shè)某物質(zhì)在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時，沸點下的汽化熱為L，物質(zhì)的質(zhì)量為m，則Q＝Lm.汽化熱的單位為：焦耳/千克，即J/kg. 例2　關(guān)于汽化熱的概念，下列描述準(zhǔn)確的是(　　) A．某種液體在一定溫度下汽化時所吸收的能量與其質(zhì)量之比 B．某種液體沸騰時，所吸收的熱量與其質(zhì)量之比 C．某種液體在特定的溫度下汽化時所吸收的能量與其質(zhì)量之比 D．某種液體汽化成同溫度的氣體時所需的能量與其質(zhì)量之比 答案　D 解析　汽化熱是某種液體汽化成同溫度的氣體時所需的能量與其質(zhì)量之比，所以只有D正確． 例3　水在不同溫度下有不同的汽化熱，溫度升高，水的汽化熱________(填“增大”或“減小”)．水在100 ℃時的汽化熱是 2.26×106 J/kg，它表示使1 kg 100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣需吸熱______，這些熱量完全用于增加水分子的______． 答案　減小　2.26×106 J　分子勢能 解析　溫度越高，水分子運動的平均動能越大，越容易克服液體內(nèi)部的水分子對它的束縛變成氣體分子，因此汽化所需熱量減少；Q＝mL＝1 kg×2.26×106 J/kg＝2.26×106 J．水在沸點變成同溫度的水蒸氣時，分子平均動能不變，分子勢能增大． 解答此類問題要抓住兩點：一是溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度不變，分子平均動能不變；二是抓住物態(tài)變化中的宏觀特征是吸熱還是放熱，再依據(jù)能量守恒的觀點，分析能量的變化情況. 1．(熔化熱的理解)關(guān)于熔化熱，下列說法正確的是(　　) A．熔化熱只與物質(zhì)的種類有關(guān) B．熔化熱只與物質(zhì)的質(zhì)量有關(guān) C．熔化熱與物質(zhì)的種類、質(zhì)量都有關(guān) D．以上說法都不正確 答案　A 解析　要理解熔化熱就要從熔化熱的概念入手，熔化熱是指晶體熔化過程中所需能量與其質(zhì)量的比值，故A正確． 2．(熔化熱的理解)下列說法中正確的是(　　) A．晶體有確定的熔化熱，非晶體沒有確定的熔化熱 B．不同的晶體的熔化熱不同 C．晶體熔化時吸收熱量而溫度不變，主要用于增加分子勢能 D．一定質(zhì)量的晶體，熔化時吸收的熱量與凝固時放出的熱量不相等 答案　ABC 解析　只有晶體才有固定的熔點，有確定的熔化熱，A正確；熔化熱與晶體的種類有關(guān)，B正確；晶體熔化時吸收熱量，內(nèi)能增加，但溫度不變，分子平均動能不變，因此吸收的熱量主要增加分子勢能，C正確；一定質(zhì)量的晶體，熔化時吸收的熱量與凝固時放出的熱量相等，D錯誤． 3．(汽化熱的理解)100 ℃的水完全變成100 ℃的水蒸氣的過程中(　　) A．水分子的平均動能增加 B．水分子的勢能增加 C．水所增加的內(nèi)能小于所吸收的熱量 D．水所增加的內(nèi)能等于所吸收的熱量 答案　BC 解析　溫度不變，水分子的平均動能不變，故A錯誤．吸收熱量使水分子的勢能增加，故B正確．吸收的熱量一部分增加水的內(nèi)能，另一部分對外界大氣做功，故C正確，D錯誤． 4．(熔化熱的理解)下列四個圖象中，屬于晶體凝固圖象的是(　　) 答案　C 解析　首先分清晶體與非晶體的圖象．晶體凝固時有確定的凝固溫度，非晶體沒有確定的凝固溫度，故A、D圖象是非晶體的圖象；其次分清熔化時在達到熔點前是吸收熱量，溫度升高，而凝固過程則恰好相反，故C正確． 5