1、学案 4 物态变化中的能量交换目标定位 1.了解熔化热、汽化热，并能从微观角度解释相关过程.2.会计算与熔化热、汽化热相关的问题.3.能解释生活中有关熔化、凝固、汽化、液化的物理问题一、熔化热问题设计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要点提炼1熔化指的是物质从固态变成液态的过程，而凝固指的是物质从液态变成固态的过程2熔化时吸热，凝固时放热一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等3熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶
2、体的熔化热4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一5非晶体熔化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热6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.7熔化吸热，凝固放热的原因固体物质分子受到其他分子的强大作用，被束缚在一定的位置附近振动对固体加热，一部分分子的能量足以摆脱其他分子的束缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔化，故熔化需要吸热凝固是熔化的逆过程
3、，所以要放出热量二、汽化热问题设计液体汽化时为什么会吸热？汽化热与哪些因素有关？答案 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要点提炼1汽化指的是物质从液态变成气态的过程，液化指的是从气态变成液态的过程2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，称作这种物质在这个温度下的汽化热3汽化时吸热，液化时放热一定质量的物质，在一定温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等4液体汽化时的汽化热与温度和外界气压都有关系5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
4、 m，则 QLm.汽化热的单位为：焦耳/千克，即 J/kg.6汽化吸热，液化放热的原因液体汽化时吸热，一方面是因为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，另一方面是液体汽化时体积膨胀要克服外界气压做功液化是汽化的逆过程，所以要放出热量一、熔化热的理解及计算例 1 关于熔化及熔化热，下列说法正确的是()A熔化热在数值上等于熔化单位质量晶体所需的能量B熔化过程吸收的热量等于该物质凝固过程放出的热量C熔化时，物质的分子动能一定保持不变D熔化时，物质的分子势能一定保持不变解析 只有晶体熔化过程吸收的热量等于凝固过程放出的热量，并且温度保持不变，分子动能不变熔化吸热，对于晶体而
5、言，只增加分子势能对非晶体上述关系都不成立答案 A例 2 一电炉的功率 P200 W，将质量 m240 g 的固体样品放在电炉内，通电后电炉内的温度变化如图 1 所示，设电能全部转化为热能并全部被样品吸收，试问：该固体样品的熔点和熔化热为多大？图 1解析 由题图知，样品的熔点为 60，熔化时间 t2 min，电流做功 WPt.设样品的熔化热为，样品熔化过程中共吸收热量 Qm.由 WQ，即 Ptm，得 Ptm200260240103J/kg1105 J/kg.答案 60 1105 J/kg二、汽化热的理解和计算例 3 关于汽化热的概念，下列描述准确的是()A某种液体在一定温度下汽化时所吸收的能量
6、与其质量之比B某种液体沸腾时，所吸收的热量与其质量之比C某种液体在特定的温度下汽化时所吸引的能量与其质量之比D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解析 汽化热是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，所以只有 D 正确答案 D例 4 水在不同温度下有不同的汽化热，温度升高，水的汽化热_(填“增大”或“减小”)水在 100 时的汽化热是 2.26106 J/kg，它表示使 1 kg、100 的水变成 100 的水蒸气需吸热_，这些热量完全用于增加水分子的_解析 温度越高，水分子运动的平均动能越大，越容易克服液体内部的水分子对它的束缚变成气体分子，因此汽化所需热量减少；Q
7、mL1 kg2.26106 J/kg2.26106 J水在沸点变成同温度的水蒸气时，分子平均动能不变，分子势能增大答案 减小 2.26106 J 分子势能1(熔化热的理解)关于熔化热，下列说法正确的是()A熔化热只与物质的种类有关B熔化热只与物质的质量有关C熔化热与物质的种类、质量都有关D以上说法都不正确答案 A解析 要理解熔化热就要从熔化热的概念入手，熔化热是指晶体熔化过程中所需能量与其质量的比值，故 A 正确2(熔化热的理解)下列说法中正确的是()A晶体有确定的熔化热，非晶体没有确定的熔化热B不同的晶体的熔化热不同C晶体熔化时吸收热量而温度不变，主要用于增加分子势能D一定质量的晶体，熔化时
8、吸收的热量与凝固时放出的热量不相等答案 ABC解析 只有晶体才有固定的熔点，有确定的熔化热，A 正确；熔化热与晶体的种类有关，B正确；晶体熔化时吸收热量，内能增加，但温度不变，分子平均动能不变，因此吸收的热量主要增加分子势能，C 正确；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，D 错误3(汽化热的理解)用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时，温度计的示数是()A先降低后升高B先升高后降低C一直降低D一直升高答案 A解析 温度计表面的酒精要发生蒸发现象，因此要从温度计吸热，故温度计温度先降低；当蒸发完毕后，因为是热风，温度计的温度又会升高，故选 A.4(汽化热的理解)100 的水完
9、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 错误吸收热量使水分子的势能增加，故 B正确吸收的热量一部分增加水的内能，另一部分对外界大气做功，故 C 正确，D 错误物态变化中的能量交换 熔化热熔化吸热凝固放热定义：晶体熔化过程中所需能量与其质量之比单位：J/kg或kJ/kg公式：Qm汽化热汽化吸热液化放热定义：液体汽化成同温度气体时所需能量与其质量之比单位：J/kg或kJ/kg公式：QmL题组一 熔化、凝固与熔化热1关于物质的熔化和凝固，下列说法
10、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 晶体熔化时温度不变，分子平均动能不变，吸收的热量用于增加分子势能3质量相等的 0 的冰比 0 的水使热的物体冷却效果好的原因是()A冰实际上比水冷B冰的比热容比水的比热容大些C冰变成水有
11、一个熔化过程，要吸收一定热量D冰含的热量比同质量水所含的热量少答案 C解析 0 的冰先要进行熔化，在熔化过程中要吸收一定的热量，之后才变成 0 的水4下列四个图象中，属于晶体凝固图象的是()答案 C解析 首先分清晶体与非晶体的图象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；其次分清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 C 正确5大烧杯中装有冰水混合物，在冰水混合物中悬挂一个小试管，试管内装有冰，给大烧杯加热时，以下现象正确的是()A烧杯内的冰和试管内的冰同时熔化B试管内的冰先熔化C在烧杯内的冰熔化完以前，试管内的冰不会熔化D
12、试管内的冰始终不会熔化答案 C解析 熔化需要满足两个条件：达到熔点和继续吸热烧杯中冰水混合物温度与试管中的冰达到热平衡时温度相等，不发生热传递，因此在烧杯内的冰熔化完以前，试管内的冰不会熔化6如图 1 所示，试说明晶体从开始加热到全部熔化为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 见解析解析 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分子的平均动能，使晶体的温度升高，也有小部分能量用来增加分子的势能熔化时：当温度升高到熔点时，点阵结构中的一部分分子已有足够的动能，能够克服其他分子的束缚离开平衡位置，破坏点阵结构，晶体开始熔化继续加热，晶体所吸收的
13、热量不再用来增加分子的平均动能，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，温度就要升高题组二 汽化、液化与汽化热7下列液体现象中属于降低气体温度而液化的是()A霜的形成B自然界中的雾和露C自来水管外壁的小水珠D锅炉出气口喷出的“白汽”答案 BCD8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殊温度以下，然后增大压强答案 AD解析 从能量转换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
14、析，只要无限度地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9吉尼斯大全中，记述了一个人赤着脚在 650 的燃烧着的一长堆木炭上步行约 7.5 米的“世界之最”纪录下面说法正确的是()A这个表演者一定在脚下事先抹上了一种高级绝热防护剂B这个表演者一定是跳跃式地走过去的，这样做接触时间短，炭火来不及灼伤脚C这个表演者一定是用汗脚踩在炭火上一步步轻轻地走过去的D这个表演者一定是轻轻地踮着脚走过去的，这样做接触面积小，即使灼伤也不厉害答案 C解析 当赤着的脚踩上炭火时，灼热的炭火使脚底的汗水迅速汽化，立即在脚底下形成一个很薄的蒸气层由于气体是热的不良导体，在一段短暂的时间内，对脚底
15、板起到绝热防护作用，行走中步与步之间脚上流出的汗水部分地补偿了汽化所需的水分如果脚底下还沾上了一层炭灰(未汽化完的汗水成为调合剂)，将使表演者能多走上几步这里的关键是表演者要有足够的汗水和不让保护层失效，所以只能是轻轻地一步一步走因为跳跃、踮着脚走均不能提供足够的汗水，且容易使脚陷进炭火，从而使保护层失效，C 正确题组三 熔化热与汽化热的综合考查10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，在火箭上涂有一层特殊材料，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
16、析 物质在熔化和汽化过程中都是吸收热量的，故选项 B 正确11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 L2.49106 J/kg，冰的熔化热 3.34105 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 Q1m1L，水凝结成冰放出的热量 Q2m2，由于容器与外界不发生热交换，则 Q1Q2，即 m1Lm2得m2m1L所以凝结成的冰的质量与原有水的质量之比为m2m1m2 LL2.49106 J3.34105 J2.49106 J0.88.