【物理】2019届一轮复习人教版　物态变化中的能量交换学案

【物理】2019届一轮复习人教版　物态变化中的能量交换学案

学案4　物态变化中的能量交换 ‎[考纲定位] 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 ‎[知识复习]‎ 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λ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Q＝λm.‎ 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，所以要放出热量．‎ 二、汽化热 ‎[知识复习]‎ 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m，则Q＝Lm.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P＝200 W，将质量m＝240 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t＝2 min，电流做功W＝Pt.‎ 设样品的熔化热为λ，样品熔化过程中共吸收热量Q＝mλ.由W＝Q，即Pt＝mλ，得λ＝＝ J/kg＝1×105 J/kg.‎ 答案　60 ℃　1×105 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 2.26×106 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＝mL＝1 kg×2.26×106 J/kg＝2.26×106 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　2.26×106 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 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．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　BCD ‎8．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L＝2.49×106 J/kg，冰的熔化热λ＝3.34×105 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Q1＝m1L，水凝结成冰放出的热量Q2＝m2λ，由于容器与外界不发生热交换，则Q1＝Q2，即m1L＝m2λ 得＝ 所以凝结成的冰的质量与原有水的质量之比为 ＝＝≈0.88.‎