物态变化教案

物态变化

2011年10月18

一、热膨胀： 1、定义：物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。

通常是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小。

在相同条件下，不同状态的物质，气体膨胀最大，液体膨胀次之，固体膨胀最小。

在相同条件下，相同状态的不同物质，一般情况下热膨胀是有差异的。

2、热膨胀系数：外压强一定的情况下，单位温度变化所导致的体积变化，称为热膨胀系数。

① 双金属片：由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料。

双金属片也称热双金属片，由于各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，则这种复合材料的曲率发生变化从而产生形变。其中，膨胀系数较高的称为主动层；膨胀系数较底的称为被动层。 主动层的材料主要有锰镍铜合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金和镍等等；被动层的材料主要是镍铁合金，镍含量为34～50%。

如：下图上层为铜，下层为铁，两端用铆钉铆起来，当双金属片温度升高时，铜片膨胀程度更大，由于铆钉固定作用，会向下弯曲。

应用日光灯的启辉器

双金属片的内层膨胀系数较大，外层膨胀系数较小。受热时膨胀，使U 形动触片与静触片接触，电路被导通。

练习1：小明拿着一个金属圆环问小影：金属圆环受热膨胀内外径都会变大，我们用钢锯将圆环沿半径锯成缺口很小的圆环，如图放在火炉中加热一段时间后，缺口金属环的膨胀情况是（

）

B

A 、始终保持缺口的圆环形状，内外径同时增大

B 、始终保持圆环形状，在圆环未闭合前主要表现为缺口缩小，圆环闭合后，内外径增大

铆钉

C 、因为是同种金属材料，其受热膨胀快慢相同，所以靠近缺口部分逐渐延展成“U ”字形，圆环下半部分半径不变

D 、以上说法均不对。

练习2：如图所示，有一块厚铁板M 冲下圆柱体N （N 能很紧密地塞回原孔）。现把铁板和铁柱同时放到炉内加热较长时间，在同时取出的瞬间（ ）D

A 、N 变粗，塞不进原孔

B 、原孔变大，N 很容易塞进

C 、原孔变小，N 不能塞进

D 、N 仍能紧密地塞进原孔

3、反膨胀: 水在0℃—4℃之间具有反膨胀特性。4℃时，密度最大(1.00g ／cm 3)；冷到0℃结成的冰，密度反而减小(0.92g ／cm 3)，也就是说热缩冷涨（指0℃～4℃）

原因：主要由分子排列决定。

一般物质是温度越低体积越小，从而密度越大，而水分子间存在氢键，这是一种特定物质中才会有的分子间引力，温度下降时，水分子间距离减小，达到氢键的作用范围，因此水分子在氢键的作用下排列就会规则起来，这就使得水分子不能有效占据空隙，而必须按照特定规则排列，这种作用使得水体积增大。综合这两种作用，就可以解释水的反膨胀现象以及冰的密度比水大的现象了。 练习3：在气温为-12℃的环境中，一条大河河面被封冻，设冰面上表面温度为t 1，冰面下表面处温度为t 2，河底温度为t 3，其高低关系正确的是（ ）A

A 、t 1< t 2< t 3

B 、t 1< t 3< t 2

C 、t 2< t 1<

t 3 D 、t 3< t 2< t 1

二、温度计：

温度计，是测温仪器的总称，可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计

1、气体温度计：多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。

2、电阻温度计：分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。

3、温差电偶温度计：是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜——康铜、铁——康铜、镍铭——康铜、金钴——铜、铂——铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温，有的能测接近绝对零度的低温。

4、双金属温度计：是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计，有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。双金属温度计的原理和构造都比较复杂，这里不再讨论。其测量范围为500℃至3000℃以上，不适用于测量低温。

双金属片温度计：工业用双金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片。

5、红外线温度计:

根据物体辐射红外线的强弱和物体温度的关系来测量温度，它的最大特点就是不接触物体也能测量物体的温度。

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

三、温标：

1、华氏温标：

华氏温标（Fahrenheit，符号为℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32℉，水的沸点为212℉，中间有180等分，每等分为华氏1度。

华伦海特最初所制的水银温度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日，水银柱降到最低的高度定为零度；把他妻子的体温定为100度，然后再把这段区间的长度均分为100份，每一份叫1度。这就是最初的华氏温标。显然，