（課改地區(qū)專用）2018-2019學年高考物理總復習 1.3.4 物態(tài)變化中的能量交換學案.doc

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1.3.4　物態(tài)變化中的能量交換 學習目標 核心提煉 1.知道熔化和凝固、汽化和液化的物態(tài)變化過程。 6個概念——熔化、凝固、汽化、液化、熔化熱和汽化熱 2.知道物態(tài)變化過程中伴隨能量的交換。 一、熔化熱　熔化 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)量的晶體，熔化時吸收的熱量與凝固時放出的熱量相等。 思考判斷 (1)固體熔化過程，溫度不變，放熱。() (2)不同晶體的熔化熱不同。(√) 二、汽化熱　汽化 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，稱做這種物質(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。 思考判斷 (1)汽化時放出熱量。() (2)汽化熱只與溫度有關(guān)。() 　對熔化熱的理解和應用 [要點歸納]　 1.晶體熔化過程中，當溫度達到熔點時，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。 3.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特征之一。 4.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。 [精典示例] [例1] (多選)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 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。 答案　ABC [針對訓練1] 關(guān)于熔化及熔化熱，下列說法正確的是(　　) A.熔化熱在數(shù)值上等于熔化單位質(zhì)量晶體所需的能量 B.熔化過程吸收的熱量等于該物質(zhì)凝固過程放出的熱量 C.熔化時，物質(zhì)的分子動能一定保持不變 D.熔化時，物質(zhì)的分子勢能一定保持不變 解析　只有晶體熔化過程吸收的熱量等于凝固過程放出的熱量，并且溫度保持不變，分子動能不變。熔化吸熱，對于晶體而言，只增加分子勢能。對非晶體上述關(guān)系都不成立。 答案　A 　對汽化熱的理解和應用 [要點歸納]　 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 設某物質(zhì)在一個標準大氣壓時，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。 [精典示例] [例2] 如圖1所示是水在一標準大氣壓下汽化熱與溫度的關(guān)系。關(guān)于汽化熱，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A.液體只有在沸騰時才有汽化熱 B.某種物質(zhì)的汽化熱是一定的 C.質(zhì)量越大則汽化熱越大 D.汽化熱與物質(zhì)汽化時所處的溫度和壓強有關(guān) 解析　某種物質(zhì)的汽化熱與物質(zhì)的種類、所處的溫度和壓強都有關(guān)系。所以D正確。 答案　D [針對訓練2] 關(guān)于汽化熱的概念，下列描述正確的是(　　) 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 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。 答案　D  1.(晶體的熔點)(多選)當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 D.可能是液體 E.可能是固液共存 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(也許正準備熔化)，也可能是液體(也許正準備凝固)，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。 答案　CDE 2.(汽化熱概念理解)(多選)1 g 100 ℃的水與1 g 100 ℃的水蒸氣相比較，下列說法正確的是(　　) A.分子的平均動能與分子的總動能都相同 B.分子的平均動能相同，分子的總動能不同 C.內(nèi)能相同 D.1 g 100 ℃的水的內(nèi)能小于1 g 100 ℃的水蒸氣的內(nèi)能 解析　溫度是分子平均動能的標志，因而在相同的溫度下，分子的平均動能相同，又1 g水與1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子總動能相同，A正確；100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，分子距離變大，要克服分子引力做功，因而分子勢能增加，所以1 g 100 ℃水的內(nèi)能小于1 g 100 ℃水蒸氣的內(nèi)能。 答案　AD 3.(熔化熱概念的理解)(多選)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.不同晶體的熔化熱不同 C.晶體熔化時吸收熱量而溫度不變，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 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，因此吸收的熱量用于增加分子勢能，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。 答案　ABC 4.(汽化熱的計算)水池里水的質(zhì)量為M＝2.0103 kg，水溫為20 ℃，現(xiàn)在要給水池里的水加熱，使水溫升高到60 ℃，可向池內(nèi)通入壓強為1.01105 Pa，溫度為100 ℃的水蒸氣，求水蒸氣的質(zhì)量。[不計熱損失，已知水的比熱容c水＝4.2103 J/(kg℃)，壓強為1.01105 Pa，溫度為100 ℃下，水的汽化熱L＝2.26106 J/kg] 解析　設水蒸氣質(zhì)量為m，100 ℃的水蒸氣液化成100 ℃的水放出熱量，放出的熱量等于汽化所吸收的熱量，100 ℃的水再放熱降溫至60 ℃的水，質(zhì)量為m的水蒸氣變成60 ℃的水放出的熱量Q放＝Lm＋c水mΔt1，水池里的水吸收的熱量Q吸＝c水MΔt2，因為Q放＝Q吸，所以Lm＋c水mΔt1＝c水MΔt2，代入數(shù)值，解得m≈138 kg。 答案　138 kg 基礎(chǔ)過關(guān) 1.晶體在熔化過程中，吸收熱量的作用是(　　) A.增加晶體的溫度 B.克服分子間引力，增加分子勢能 C.克服分子間引力，使分子動能增加 D.既增加分子動能，也增加分子勢能 解析　晶體在熔化過程中，溫度不變，所以分子平均動能不變，吸收的熱量增加分子勢能。 答案　B 2.下列自然現(xiàn)象中，通過熔化形成的是(　　) A.春天，河里的冰化成水 B.夏天清晨，花草葉子上附著的露水 C.秋天清晨，籠罩大地的霧 D.冬天，空中紛飛的雪花 解析　冰化成水是固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，屬熔化；葉子上的露水是氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，屬液化；霧的形成是液化；水蒸氣形成雪是氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，是凝華。 答案　A 3.大燒杯中裝有冰水混合物，在冰水混合物中懸掛一個小試管，試管中裝有冰，給大燒杯加熱時，以下現(xiàn)象中正確的是(　　) A.燒杯中的冰和試管內(nèi)的冰同時熔化 B.試管內(nèi)的冰先熔化 C.在燒杯內(nèi)的冰熔化完以前，試管內(nèi)的冰不會熔化 D.試管內(nèi)的冰始終不熔化 解析　物體間要發(fā)生熱傳遞的條件是兩者間存在溫度差。冰水混合物中的冰熔化完以前，溫度仍保持在0 ℃。當試管中的冰達到0 ℃時，兩者不再傳遞熱量，故開始時試管內(nèi)的冰不能熔化，只有當燒杯中的冰熔化完畢，溫度開始上升時，試管中的冰才開始熔化，所以選項C正確。 答案　C 4.火箭在大氣中飛行時，它的頭部跟空氣摩擦發(fā)熱，溫度可達幾千攝氏度，在火箭上涂一層特殊材料，這種材料在高溫下熔化并且汽化，能起到防止燒壞火箭頭部的作用，這是因為(　　) A.熔化和汽化都放熱 B.熔化和汽化都吸熱 C.熔化吸熱，汽化放熱 D.熔化放熱，汽化吸熱 解析　物質(zhì)在熔化和汽化過程中都是吸收熱量的，故選項B正確。 答案　B 5.(多選)能使氣體液化的方法是(　　) A.在保持體積不變的情況下不斷降低氣體的溫度 B.在保持體積不變的情況下，使氣體溫度升高 C.在保持溫度不變的情況下增大壓強，能使一切氣體液化 D.降低氣體的溫度到某個特殊溫度以下，然后增大壓強 解析　從能量轉(zhuǎn)換的角度分析只要放出熱量，就可以使氣體液化，但從影響氣體液化的因素分析，只要不斷降低溫度或降低溫度到某一特定值以下，再增大壓強就可以使氣體液化。 答案　AD 6.用吹風機的熱風吹一支蘸了酒精的溫度計時，溫度計的示數(shù)(　　) A.先降低后升高 B.先升高后降低 C.一直降低 D.一直升高 解析　開始時，溫度計上的酒精汽化，帶走熱量，使溫度降低，故示數(shù)降低；酒精完全汽化后，溫度計在熱風作用下溫度升高，A正確。 答案　A 7.如圖所示的四個圖象中，屬于晶體凝固圖象的是(　　) 解析　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。 答案　C 8.下列說法中正確的是(　　) A.冰在0 ℃時一定會熔化，因為0 ℃是冰的熔點 B.液體蒸發(fā)的快慢與液體溫度的高低有關(guān) C.0 ℃的水，其內(nèi)能為零 D.冬天看到嘴里吐出“白汽”，這是汽化現(xiàn)象 解析　熔化不僅需要溫度達到熔點，還需要繼續(xù)吸熱，故A錯誤；液體溫度高，其分子運動加劇，容易跑出液面，即蒸發(fā)變快，故B正確；0 ℃的水分子也在永不停息地做熱運動，其內(nèi)能不為零，故C錯誤；冬天嘴中的氣體溫度較高，呼出遇到冷空氣后液化為小水滴，即為“白汽”，故D錯誤。 答案　B 能力提升 9.在一個大氣壓下，1克100 ℃的水吸收2.26103 J熱量變?yōu)?克100 ℃的水蒸氣。在這個過程中，以下四個關(guān)系式正確的是(　　) A.2.26103 J＝汽的內(nèi)能＋水的內(nèi)能 B.2.26103 J＝汽的內(nèi)能－水的內(nèi)能 C.2.26103 J＝汽的內(nèi)能＋水的內(nèi)能＋水變成水蒸氣時體積膨脹對外界做的功 D.2.26103 J＝汽的內(nèi)能－水的內(nèi)能＋水變成水蒸氣時體積膨脹對外界做的功 解析　液體汽化時吸收的熱量一部分用來克服分子引力做功，增加內(nèi)能，一部分用來膨脹對外界做功，D正確。 答案　D 10.(多選)關(guān)于液體的汽化，正確的是(　　) A.液體分子離開液體表面要克服其他液體分子的引力而做功 B.液體的汽化熱是與某個溫度相對應的 C.某個溫度下，液體的汽化熱與外界氣體的壓強有關(guān) D.汽化時吸收的熱量等于液體分子克服分子引力而做的功 答案　ABC 11.絕熱容器里盛有少量溫度是0 ℃的水，從容器中迅速往外抽氣的時候，部分水急劇地蒸發(fā)，而其余的水都結(jié)成0 ℃的冰，則結(jié)成冰的質(zhì)量與原有水質(zhì)量之比為多少？(已知0 ℃時水的汽化熱為L＝2.49106 J/kg，冰的熔化熱為λ＝3.34105 J/kg) 解析　設蒸發(fā)的水的質(zhì)量為m1，結(jié)成冰的質(zhì)量為m2，蒸發(fā)所需吸收的熱量Q1＝m1L，水結(jié)成冰所放出的熱量Q2＝m2λ，由于容器與外界絕熱，根據(jù)能量守恒定律知Q1＝Q2，即m1L＝m2λ，得＝，所以結(jié)成冰的質(zhì)量與原有水質(zhì)量之比為＝＝≈0.88＝88%。 答案　88% 12.從電冰箱中取出質(zhì)量為50 g，溫度為－10 ℃的冰塊，放進一杯0 ℃的水中，若與外界無熱交換，則有多少水會凍結(jié)到冰塊上？[已知冰的比熱容為2.1103 J/(kg℃)，熔化熱為3.36105 J/kg] 解析　從冰箱中取出的冰塊溫度從－10 ℃升高到0 ℃時，吸收的熱量Q1＝cmΔt，水凝結(jié)成冰放出熱量，設有m′的水凍結(jié)到冰上，放出熱量Q2＝m′λ，根據(jù)能量守恒有Q1＝Q2，即cmΔt＝m′λ，代入數(shù)據(jù)可得m′＝3.125 g。 答案　3.125 g