高二物理第九章 第3—4节 第十章 第1节人教实验版知识精讲

1、用心 爱心 专心高二物理高二物理第九章第九章 第第 34 节节 第十章第十章 第第 1 节节人教实验版人教实验版【本讲教育信息本讲教育信息】一. 教学内容：第九章 物态和物态变化 第 34 节第十章 热力学定律 第 1 节二. 知识要点：1、了解蒸发和沸腾，饱和汽和饱和汽压，知道绝对湿度和相对湿度。2、了解熔化热和汽化热的概念，掌握物态变化中的能量变化。3、了解焦耳的两个代表性试验及表明的问题，掌握做功和内能的关系。三. 重点、难点解析：（一）蒸发和沸腾 （1）汽化：物质从液态变成气态的过程 （2）汽化的两种方式 蒸发：只发生在液体的表面，任何温度下都能发生。 沸腾：液体表面和内部同时发生的剧

2、烈汽化现象，只在一定的温度下才能发生。相应的温度叫沸点。 说明分子由液面跑出时，需要在表面层中克服液体分子的引力做功，所以跑出去的只能是那些热运动动能较大的分子。这样，如果不从外界补充能量，蒸发的结果将使留在液体中的分子的平均动能变小，因而使液体温度降低，故蒸发可以制冷。沸点与液面上气体的压强有关，压强越大，沸点越高，沸腾时由于汽化的剧烈进行，外界供给的热量全部用于液体的汽化上，所以沸腾时温度不再升高，直到液体全部变成气体为止。（二）饱和汽和饱和汽压 （1）液体和气体之间的动态平衡 在密闭的容器中，随着液体的不断蒸发，液面上汽分子的密度不断增大，回到液体中分子数也逐渐增多。最后，当汽分子的密度

3、增大到一定的程度时，就会达到这样的状态：在单位时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出去的分子数，这时汽的密度不再增大，液体不再减少，液体和气体之间达到了平衡状态，这种平衡叫做动态平衡。 （2）饱和汽和未饱和汽：跟液体处于动态平衡的汽叫做饱和汽。没有达到饱和状态的汽叫做未饱和汽。 在一定温度下，饱和汽的密度是一定的，未饱和汽的密度小于饱和汽的密度。 饱和汽的密度随温度的升高而增大 饱和汽的密度要随温度改变而改变，由于温度升高，液体分子平均动能增大，单位时间里从液体飞出的分子数增多，原来的动态平衡要被破坏，液体就要继续蒸发，汽的密度继续增大，直到达到新的动态平衡为止。 （3）饱和汽压 饱和汽压：饱

4、和汽所具有的压强叫做这种液体的饱和汽压。 随温度的升高而增大 与液体的种类有关 与体积无关 例 1、对动态平衡说法不正确的是用心 爱心 专心 A. 当气态分子数密度增大到一定程度时就会达到这样的状态 B. 在相同时间内回到液体中的分子数等于从液体表面飞出去的分子数 C. 此时，蒸汽的密度不再增大，液体也不再减少 D. 蒸发的速度不再改变，以恒速蒸发 【解析】根据对水的蒸发的分析进行判断，达到平衡状态时，蒸发停止，故 D 不正确。 答案 D 【特别提示】 了解动态平衡的实质。（三）空气的湿度、湿度计 （1）空气的湿度可通俗地理解为空气的潮湿程度。它有绝对湿度和相对湿度之分。 绝对湿度：空气中水蒸

5、气的压强或单位体积空气中所含水蒸气的质量叫做空气的绝对湿度。 相对湿度：在某一温度下，空气中水蒸气的压强与同温度时的水的饱和汽压之比称为空气的相对湿度。即：相对湿度同温下水的饱和汽压水蒸气的实际压强也即：%100ppBs （2）湿度计 干湿泡湿度计 干湿泡湿度计由两个相同的温度计组成，其中一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的另一端浸在水中。由于蒸发吸热，湿泡所示的温度小于干泡所示的温度。蒸发的快慢与空气的湿度有关，也与气温有关。读出干、湿两支温度计的读数，在湿度计木架上的表格中即可查到当时空气的相对湿度。这种湿度计准确可靠但使用不太方便。 毛发湿度计 头发脱脂后可以吸收水分，吸水后伸长，干燥后

6、缩短，把头发的长短变化变成指针的转动，就制成了毛发湿度计。 现代湿度计现代湿度计用传感器测量湿度。例 2、白天的气温是 30C，空气的相对湿度是 60。天气预报夜里的气温要降到20C，那么，空气中的水蒸气会不会成为饱和汽？为什么？解析：由资料可知 30时，空气的饱和汽压力为 4.24103Pa，20时，饱和汽压为Pa103 . 23，又由题意知 30时，空气的相对湿度为 60%，又因为sspBpppB，Pa1054. 2Pa1024. 4%6033，大于 20时的饱和汽压，故夜里会出现饱和汽，即有露珠形成。 【特别提示】明确空气的相对湿度的计算公式及各量的物理意义。用心 爱心 专心（3）相对湿

7、度与哪些因素有关? 相对湿度与绝对湿度和温度都有关系。在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低。相对湿度越大，人感觉越潮湿。 （4）为什么沸点与外界压强有关? 沸腾是在液体的表面和内部同时进行的剧烈的汽化现象，如果某温度时，液体的饱和汽压强等于外界压强，液体就在该温度时沸腾。 例如，水在 l00时的饱和汽压强为 1 个大气压，所以当外界压强为 1 个大气压时，水的沸点为 100。 例 3、在严寒的冬天里，房间窗玻璃上往往会结一层雾珠，使玻璃变得雾蒙蒙的。雾珠是在窗玻璃的内表面还是外表面?雾珠是怎样形成的? 【解析】雾珠是在窗玻璃的内表面。因为严寒的冬天，房间内外温

8、差很大，室内温度高，空气的绝对湿度大，而在房间窗玻璃处温度很低，空气的饱和汽压很小，当空气的饱和汽压小于绝对湿度时，就会有雾珠出现。【特别提示】空气的绝对湿度不变，当气温降低时，空气中的未饱和水蒸气将逐渐接近饱和。当气温降至某一温度时，水蒸气达到饱和状态，这时水蒸气将凝结成水。使空气里的水蒸气刚好达饱和时的温度叫做露点。四、物态变化中的能量交换 熔化热 （1）熔化与凝固 熔化：物质从固态变成液态的过程。 凝固：物质从液态变成固态的过程。 提示：熔化是凝固的逆过程。 （2）为什么熔化会吸热，凝固会放热? 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，在其开始熔化之前

9、，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，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。相反过程，凝固会放热。（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（melting heat） 。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。不同的晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的能量也就不同。因此不同晶体的熔化热也不相同。 例 4、当晶体的温度正好是熔点或凝固点时，它的状态为 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、也可能是固液共存 【解析】这里首先要搞清楚什

10、么是熔点，什么是凝固点，当固体吸收热量时，温度将升高，某种固体（如冰、食盐、明矾及金属）等到了一定温度后若继续吸热，将开始熔化，而且整个的熔化过程保持温度不变，此温度即为熔点，这类物质又称为晶体；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，这个温度就称为凝固点。对于同一种晶体来说熔点和凝固点是相同的。 那么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） ，也可能是正在熔化过程中或正在凝固过程中，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。 答案 CDE用心 爱心

11、 专心 【特别提示】明确晶体的熔化过程和熔点的概念。五、汽化热 （1）汽化和液化 汽化：指的是物质从液态变成气态的过程。 液化：指的是物质从气态变成液态的过程。 （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，称做这种物质在这个温度下的汽化热 （3）为什么汽化热与温度和压强有关? 晶体只在熔点时熔化，而液体可以在任何温度下汽化。所以提到汽化热时一定要注意是在什么温度下的汽化热。液体汽化时体积会增大很多，分子吸取的热量不只用于挣脱其他分子的束缚，还用于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。 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

12、热量相等。例 5、在压强为 1.01105Pa 时，使 20C 的 l0kg 水全部汽化，需要吸收的热量是多少?【解析】查表知在压强为 1.01105Pa 时，水在达到沸点时的汽化热为 2260kJkg。要使 20C 的水汽化，应先使水温度上升为 100C，则需吸收的热量总共为答案 2.6107J（4）为什么晶体熔化时具有确定的熔点和熔化热，而非晶体熔化时没有确定的熔点和熔化热? 晶体熔化过程，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，熔化时不需要去破坏空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，

13、温度就不断上升。 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。 非晶体液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点，也就有确定的熔化热。 （5）有的同学认为，某种物质汽化热是一定的，这种说法对吗? 汽化热与物质的温度和外界气体的压强都有关，同种物质在不同的温度和压强下汽化热不同。 例 6、为了浇铸一个铜像，使用的材料是铜，则此过程的物态变化是 A、一个凝固过程 B、一个熔化过程 C、先熔化后凝固 D、先凝固后熔化 【解析】浇铸铜像必须将铜先化成铜水浇入模子，待冷却后才能成为铜像。 答案 C

14、六、功和内能用心 爱心 专心 1、焦耳的实验 结论：对同一个系统。在绝热过程中，只要所做的功相等，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同。在各种不同的绝热过程中，要使系统的状态发生变化，做功的数量只由过程始末两个状态决定，与做功的方式无关。 2、 （1）内能 类比于重力做功与路径无关，仅由物体初、末位置决定物体是否具有重力势能。而热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功也仅由初末状态决定，与具体做功的过程和方法无关，我们认识到任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量是系统的一种能量叫内能。 （2）内能变化和做功的关系 系统由状态 1 绝热过程达到状态 2

15、 时，内能的增加量12UUU WU ： 绝热过程中：内能的增加量等于外界对系统所做的功。当外力做正功时，系统内能增加，外力做负功时，系统内能减少，且内能变化量等于外力所做的功。 物体的内能及内能的变化 物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和，在微观上由分子数和分子热运动剧烈程度和相互作用力决定，宏观上体现为物体的温度和体积，因此物体的内能是一个状态量。这一章讲的内能与第七章谈到的内能是一致的。 当物体温度变化时，分子热运动剧烈程度发生改变，分子平均动能变化。物体体积变化时，分子间距变化，分子势能发生变化。因此物体内能变化只由初末状态决定，与中间过程及方式无关。 做功与内能的变化 做功改变

16、物体内能的过程是将其他形式的能（如机械能）与内能相互转化的过程，做功使物体内能发生变化时，内能改变了多少用做功的数值来量度。外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少。 压缩气体，外界对气体做了功，气体的内能增加，气体内能的增加量等于外界对气体做的功；气体膨胀，是气体对外界做功，气体内能减少，气体内能的减少量等于气体膨胀对外做的功。 内能与机械能的区别 物体的内能与机械能是两个不同的物理概念。内能是由大量分子热运动和分子间的相对位置所决定的能。机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能。物体具有内能的同时可具有机械能。物体的机械能在一定条件下可等于零，但

17、物体的内能不可能等于零，因为分子永不停息地做无规则运动，它们之间有相互作用。 内能和机械能在一定条件下可以相互转化，且总量保持不变。 功和内能的区别 功是能量转化的量度，与内能变化相联系，是过程量，而内能是状态量，只有在内能变化过程中才可能有功。物体内能大，并不意味着做功多，只有内能变化大，才可能做功多。 如果气体膨胀时与外界没有热交换，这样的膨胀叫做绝热膨胀。分别讨论气体在真空中和在大气中做绝热膨胀时是否做功。如果做功，所需的能量从何而来? 提示：气体在真空中膨胀时，不会受到来自外界的压力，属于自由膨胀，气体不需要做功，而在大气中做绝热膨胀时，气体会受到外界大气的压力作用，需克服外界大气的压

18、力而对外做功，所需的能量来自气体自身的内能。 例 7、绝热过程中，外界压缩气体做功 20J，下列说法中正确的是用心 爱心 专心 A、气体内能一定增加 20J B、气体内能增加必定小于 20J C、气体内能增加可能小于 20J D、气体内能可能不变 【解析】绝热过程中，做功的过程是能量转化的过程，做了多少功，就有多少内能发生变化。 答案 A【特别提示】绝热过程中，功是内能转化的量度U=W 例 8、暖瓶中盛有 0.5kg，25C的水，一个学生想用上下摇晃的方法使冷水变为开水。设每摇晃一次水的落差为 15cm，每分钟摇晃 30 次。不计所有热散失。他约需多长时间可以把水“摇开”?c水4.2103J（

19、kg） ，g 取 l0ms2。【解析】此问题中能量转化的方向是：上摇时学生消耗自身的内能通过对水做功转化为水的重力势能，下降时水的重力势能转化为动能再转化为水的内能。由于不计一切热散失，水的重力势能的减少量等于水的内能的增加量。设“摇开”水需 tmin，水升温T，由 W=U 得：Tcmthmg30min107min15. 01030)25100(102 . 4hg30Tct33即“摇开”水约需min1073，约为 5 天。答案 5 天【特别提示】做功改变物体的内能。【模拟试题模拟试题】1. 有关蒸发和沸腾的说法正确的是 （ ） A. 蒸发只在液体的表面进行 B. 沸腾在液体的表面和内部同时进行

20、 C. 蒸发在任何温度下都能进行 D. 沸腾在任何温度下都能进行2. 把未饱和汽变成饱和汽，是否可以采用如下的方法 （ ） A. 在温度不变时，可以减小压强，增加它的体积 B. 在温度不变时，可以增加压强，减小它的体积 C. 增高未饱和汽的温度 D. 在降低温度时，增大它的体积而保持它的压强不变3. 密闭容器中装有少量液态乙醚，试判断下列现象是否可能发生 （ ） A. 当容器温度升高时，液态乙醚逐渐减少 B. 当容器温度降低时，液态乙醚逐渐减少 C. 当容器升高到一定温度时，液态乙醚消失 D. 液态乙醚消失时，若冷却容器，容器中又出现液态乙醚4. 某密闭容器内液面以上为饱和汽，当温度不变时，下面说法正确的是 （ ）用心 爱心 专心 A. 没有液体分子从液面飞出来 B. 仍有液体分子从液面飞出来 C. 单位时间内回到液体的分子数多于飞出去的分子数 D. 相同时间内回到液体的分子数等于飞出的分子数5. 关于饱和汽压，下列说法正确的是 （ ） A. 温度相同的不同饱和汽，饱和汽压都相同 B. 温度升高时，饱和汽压增大 C. 温度升高时，饱和汽压减小 D. 饱和汽压与体积无关6. 在相对湿度相同的情况下，比较可得 （ ） A. 冬天的绝对湿度大 B. 夏天的绝对湿度大 C. 冬天的绝对湿度小 D. 夏天的绝对湿度小7. 湿球温度计与干球温度计的示数越大，表示（