高中物理第九章固体、液体和物态变化4物态变化中的能量交换学案新人教版选修3_3

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1、4　物态变化中的能量交换1．熔化与熔化热(1)熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化；而从液态变成固态的过程叫凝固。(2)熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量(Q)与其质量(m)之比叫做这种晶体的熔化热。用λ表示晶体的熔化热，则λ＝Q/m，在国际单位制中熔化热的单位是焦耳/千克(J/kg)。友情提示：①熔化过程指的是晶体在刚达到熔点，到全部熔化的这一段时间过程，而不是从刚开始加热到晶体全部熔化这一段时间过程；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相等；③不同的晶体有不同的空间点阵，要破坏不同物质的结构，所需的能量就不同，因此不同晶体的熔化热也不相同；④非晶体液化过程中温度会不断改

2、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。谈重点：化过程的微观理解　由于固体分子间的强大作用，固体分子只能在各自的平衡位置附近振动，对固体加热，在其熔化之前，获得的能量主要转化为分子的动能，使物体温度升高，当温度升高到一定程度时，一部分分子的能量足以克服其他分子的束缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔化。【例1－1】如果已知铜制量热器小筒的质量是150g，原来里面装着100g16℃的水，放入9g0℃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。〔铜的比热容c铜＝3.9×102J/(kg·℃)，水的比热容c水＝4.2×103J/

3、(kg·℃)〕解析：9g0℃的冰熔化为0℃的水，再升高到9℃，总共吸收的热量Q吸＝m冰λ＋m冰c水(9℃－0℃)量热器中的水和量热器小筒从16℃降到9℃放出的热量Q放＝m水c水(16℃－9℃)＋m筒c铜(16℃－9℃)因为Q吸＝Q放，所以m冰λ＋m冰c水(9℃－0℃)＝(m水c水＋m筒c铜)(16℃－9℃)统一单位后，把数值代入上式，可得λ＝3.3×105J/kg。答案：3.3×105J/kg点技巧：的熔化热　冰的熔化热很大，1kg0℃的冰熔化成0℃的水吸收的热量，相当于把1kg0℃的水升高到80℃需要的热量。冰的这一特点对自然界有重要的意义。在日常生活中，人们利用冰熔化热大的特点来冷藏食品

4、、冰镇饮料等。【例1－2】为了使铅弹受阻而停止时放出的热量能够熔化它，问在25℃下铅弹的初速度必须多大？〔铅的熔化热为24.5×103J/kg，铅的比热容是0.13×103J/(kg·℃)，熔点为327℃〕解析：用λ表示物质的熔化热，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熔化铅弹(质量为m)所需的热量是：Q＝cmΔt＋mλ＝0.13×103J/(kg·℃)×m(327℃－25℃)＋24.5×103J/kg·m＝63.8×103J/kg·mEk＝Qmv2＝63.8×103J/kg·m解得v＝m/s≈358m/s。答案：358m/s【例1－3】一质量为50kg的0℃的冰块，以

5、5.38m/s的速度沿水平表面滑动，由于冰块与水平表面之间摩擦的结果，使冰块滑动了一段路程之后停了下来。已知冰的熔化热为334.5×103J/kg，假定没有其他热交换，问冰熔化了多少？解析：冰的动能为mv2，经过一段路程滑行后停止，设熔化的冰的质量为Δm。根据题意，冰块熔化时吸收的热量在数值上等于冰块动能的变化量。则有：Δmλ＝mv2Δm＝＝kg≈2.16×10－3kg。答案：见解析2．汽化与汽化热(1)汽化：物质从液态变成气态的过程叫汽化；而从气态变成液态的过程叫液化。(2)汽化热：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，叫做这种物质在这一温度下的汽化热。其单位是焦耳/千克(J

6、/kg)或千焦/千克(kJ/kg)。(3)对汽化热的理解应明确以下几点：①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，因此要吸收能量。②液体汽化时体积会增大很多，分子吸收的能量不只用于挣脱其他分子的束缚，还用于体积膨胀时克服外界气压做功，所以汽化热还与外界气体的压强有关。③一定质量的物质，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相等。④物质的汽化热是指单位质量的某种液体在某一温度、某一压强下汽化成同温度的气体时吸收的热量，通常指物质在1标准大气压下的沸点时的汽化热。⑤汽化热的计算(通常计算在1标准大气压时，沸点下的汽化热)设某物质在1标准大气压下的沸点时的汽

7、化热为L，物质的质量为m，则Q＝Lm。特别提醒：晶体只在达到熔点时才可能熔化，而液体可在任何温度下汽化。讲汽化热要指明在什么温度下的汽化热。【例2】在大气压为1.013×105Pa的条件下，要使m＝2.0kg、t＝100℃的水全部变成水蒸气，至少需要多少热量？(水的汽化热L＝2.4×106J/kg)解析：100℃的水全部变成水蒸气需要吸收的热量为Q＝mL＝2×2.4×106J＝4.8×106J。答案：4.8×