高中物理选修3-3学案：9.4 物态变化中的能量交换

[目标定位] 1.知道熔化和凝固、汽化和液化的物态变化过程.2.知道物态变化过程中伴随能量的交换.3.掌握能量守恒定律．
一、熔化热
1．熔化和凝固
(1)熔化：物质从________变成________的过程．
(2)凝固：物质从________变成________的过程．
2．熔化热
(1)概念：某种晶体熔化过程中所需的____________与其________之比．
(2)一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量________．
3．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．
例
1(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
例
2(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D．可能是液体
E．可能是固液共存
二、汽化热
1．汽化和液化
(1)汽化：物质从________变成________的过程．
(2)液化：物质从________变成________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______与其__________之比，称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
________．
3．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，所以液体汽化时的汽化热与________和________________都有关系．
例
3有人说被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤更为严重，为什么？
解题的关键是应明确汽化热，即100℃的水蒸气液化并降温时放出的热量比100℃的水温度降低时放出的热量多得多.
三、从能量和微观的角度分析熔化过程与汽化过程的不同
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E k和分子势能之和E p的变化情况是()
A．E k变大，E p变大B．E k变小，E p变小
C．E k不变，E p变大D．E k不变，E p变小
1．(熔化热的理解与计算)质量相同的下列物质熔化热最大的是()
A．铝在熔化过程中吸收了395.7kJ能量
B．铜在熔化过程中吸收了205.2kJ能量
C．碳酸钙在熔化过程中吸收了527.5kJ能量
D．氯化钠在熔化过程中吸收了517.1kJ能量
2．(汽化热的理解与计算)(多选)1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是()
A．分子的平均动能与分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C．内能相同
D．1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能
3．(汽化热的理解与计算)在压强为1.01×105Pa时，使10kg20℃的水全部汽化，需要吸收的热量是多少？[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，100℃时水的汽化热为L＝2260kJ/kg]
4．(物态变化中的能量转换)如图所示的四个图象中，属于晶体凝固图象的是()
提醒：完成作业第九章 4
[答案]精析
一、
知识梳理
1．(1)固态液态(2)液态固态
2．(1)能量质量(2)相等
典例精析
例
1CD[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．]
例
2CDE[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；而液态晶体在降温到一定温度时，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．]
二、
知识梳理
1．(1)液态气态(2)气态液态
2．(1)能量质量(2)相等
3．温度外界气压
典例精析
例
3100℃的水蒸气本身温度已经很高，当它遇到相对冷的皮肤还会液化放出热量，所以被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤更为严重．
三、
典例精析
例
4C[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，E k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．]
对点检测自查自纠
1．C[熔化过程中单位质量的物体吸收的热叫做熔化热．]
2．AD[温度是分子平均动能的标志，因而在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1 g 水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确；100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，分子距离变大，要克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能．]
3．2.596×107J
[解析]压强为1.01×105Pa时，水在达到沸点时的汽化热为2260kJ/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Q＝cmΔt＋m·L＝4.2×103×10×(100－20)J＋10×2260×103J＝2.596×107J.
4．C[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．]。