高二物理选修3-3 物态变化中的能量交换

高二物理选修3-3 物态变化中的能量交换

【知识要点】

1．熔化热：

（1）物质从固态变成液态的过程（即熔化）要吸收热量，而从液态变成固态的过程（即凝固）要释放热量。晶体物质吸收热量而熔解，但其温度不变，直至全部晶体都变成液体时为止。晶体熔解时对应的温度，称为熔点。

（2）某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称作这种晶体的熔化热。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。

如果用λ表示某晶体的熔化热，m表示物质的质量，Q表示熔化时所需要吸收的热量，则

Q＝λm熔化热λ的单位是J/kg。

２．汽化热：

（1）物质从液态变成气态的过程（即汽化）要吸收热量，而从气态变成液态的过程（即液化）要释放热量。

（2）单位质量的某种物质在温度保持不变的情况下，由液态转变为气态时所吸收的热量，也等于同种物质的单位质量在相同条件下由气态转变为液态所释放的热量。不同的液体汽化热不同。同种液体在不同的温度时其汽化热亦不同。当温度升高时其汽化热减小。这是由于温度升高，液态与气态间的差别逐渐减少的缘故。例如，1摩尔的水，在50℃汽化，汽化热为42780J，而在100℃汽化，汽化热为40680J。在国际单位制中，汽化热的单位是J/kg。

【典型例题】

例1．晶体在熔化过程中所吸收的热量，将主要用于（）

A．增加分子的动能

B．增加分子的势能

C．既增加分子的动能，也增加分子的势能

D．既不增加分子的动能，也不增加分子的势能

例2．某人在做测定水的汽化热实验时，得到的数据如下：铜制量热器小筒的质量M1=200g，通入水蒸气前筒内水的质量M2=350g，温度t1=14℃；通入t2=100℃的水蒸气后水的温度为

t3=36℃，水的质量变为M3=364g,他测得的水的汽化热L是多少？［铜的比热C铜=3.9×102J

／（Kg．K）］

例３．将100℃的水蒸气、50℃的水和－20℃的冰按质量比1∶2∶10的比例混合，求混合后的最终温度（c冰＝2100J/（kg·℃），c水＝4200 J/（kg·℃），L＝2.26×106 J/kg， ＝3.36×105 J/kg）。

例4．要使子弹射进墙壁中后，恰好完全被熔化，子弹射在墙壁上时的速度应多大？（子弹的熔点为327℃，比热为125J/（kg·℃），熔解热为2.5×104J/kg，设子弹射击时的温度为50℃，子弹损失的动能全部转化为热能，并其中的80%被子弹所吸收）

【当堂反馈】

１．晶体熔解过程中，温度和热量变化的情况是（）

A．不吸收热量，温度保持不变B．吸收热量，温度保持不变

C．吸收热量用来增加晶体的内能D．温度不变内能也不变

2．在大气压为1.013×105Pa的条件下，要使m=2.0kg、t=50℃的水全部变成水蒸气，至少需要多少热量？(水的汽化热取L=2.4×106J/Kg)

3．暖气片里（汽暖），每小时有m=20kg、t1=100℃的水蒸气液化成水，并且水的温度降低到t2=80℃，求暖气片每小时供给房间的热量? （水的汽化热取L=2.4×106J/Kg）

4．如果已知铜制量热器小筒的质量是150克，里面装着100克16℃的水，放入9克0℃的冰，冰完全熔化后水的温度是9℃，利用这些数据求冰的熔化热是多少？（铜的比热C铜=3.9×102J ／（Kg．K））

作业本：

1．质量相同，温度都是0o C的水和冰的内能相比较正确的是（）A．水的内能多，因为水凝结成冰时要放出热量，内能减少

B．冰的内能多，因为冰的密度比水的小，水凝结成冰时，体积是增大的，分子的势能是增大的

C．它们的内能是相等的，因为它们的温度相等

D．无法比较，因为它们的体积不一样

2．温度都是0o C水和冰混合时，以下说法正确的是（）

A．冰将熔化成水B．水将凝固成冰

C．如果水比冰多的话，冰熔化；如果冰比水多的话，水结冰

D．都不变，冰水共存

3．下列说法不正确的是（）

A．不同晶体的熔化热不同

B．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

C．不同非晶体的熔化热不相同

D．汽化热与温度、压强都有关。

４．在一个大气压下，1克100℃的水吸收2.26×103J热量变为1克100℃的水蒸气。在这个过程中，以下四个关系式正确的是（）

A ．2.26×103J ＝汽的内能＋水的内能

B ．2.26×103J ＝汽的内能－水的内能

C ．2.26×103J ＝汽的内能＋水的内能＋水变成汽体积膨胀对外界做的功

D ．2.26×103J ＝汽的内能－水的内能＋水变成汽体积膨胀对外界做的功

５．晶体熔解过程中，温度和热量变化的情况是（ ）

A ．不吸收热量，温度保持不变

B ．吸收热量，温度保持不变

C ．吸收热量用来增加晶体的内能

D ．温度不变内能也不变

６．铜制量热器小筒的质量是m 1=160克，装入m 2=200克t 1=20℃的水，向水里放进m 3=30克t 2=0℃的冰，冰完全熔化后水的温度是多少摄氏度？（铜的比热C 铜=3.9×102J ／（Kg ．K ）,冰的熔化热取λ=3.35×105 J/Kg ）

７．容器里装有t 1= 0℃的冰和水各m 1=500克，向里面通入t 2=100℃的水蒸气后，容器里的水升高到了t 3=30℃，假设容器吸收的热量很少，可以忽略不计，并且容器是绝热的，计算一下通入的水蒸气有多少？(水的汽化热取L=2.4×106J/Kg ，冰的熔化热取λ=3.35×105 J/Kg)

８．1kg 、－20℃的冰投进2kg 、25℃的水中，达到热平衡时温度是多少（冰的熔解热λ＝3.35×105J/ kg ）？此时水和冰的质量分别为多少？

９．物质从固态直接变为气态的过程叫做升华。从气态直接转变为固态的过程叫凝华。升华时粒子直接由点阵结构变为气体分子，一方面要克服粒子间的作用力做功，同时还要克服外界压强作功。使单位质量的物质升华时所吸收的热力做功，同时还要克服外界压强做功。使单位质量的物质升华时所吸收的热量称为升华热，它等于汽化热与熔解热之和，即汽熔升L L L +=。

已知冰、水和水蒸气在一密闭容器内(容器内没有任何其他物质)，如能三态平衡共存，则系统的温度和压强必定分别是01.01=t ℃和mmHg p 58.41=。现有冰、水和水蒸气各1g 处于上述平衡状态。若保持总体积不变而对此系统缓慢加热，输入的热量Q=0.255kJ 。试估算系统再达到平衡后，冰、水和水蒸气的质量。已知此条件下冰的升华热g kJ L 83.2=升；水的汽化热g kJ L 49.2=汽。