2024-2025学年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3-31

PAGE5-第四节物态变更中的能量交换【素养目标定位】※了解熔化热、汽化热等概念※驾驭物态变更中的能量变更【素养思维脉络】课前预习反馈学问点1熔化热1．熔化与凝固(1)熔化：物质从__固态__变成__液态__的过程叫作熔化。(2)凝固：物质从__液态__变成__固态__的过程叫作凝固。2．熔化热(1)某种晶体熔化过程中所需的__能量(Q)__与其__质量(m)__之比叫作这种晶体的熔化热。(2)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)。学问点2汽化热1．汽化和液化(1)汽化：物质从__液态__变成__气态__的过程叫作汽化。(2)液化：物质从__气态__变成__液态__的过程叫作液化。2．汽化热(1)某种液体汽化成同温度的气体时所须要的__能量(Q)__与其__质量(m)__之比叫作这种物质在这一温度下的汽化热。(2)用L表示汽化热，则L＝__Q/m__，在国际单位制中汽化热的单位是焦耳/千克(J/kg)。辨析思索『判一判』(1)凝固指的是物质从气态变成固态的过程。(×)(2)晶体熔化时从外界汲取热量，其温度不断上升。(×)(3)肯定质量的物质，在肯定的温度和压强下，汽化时汲取的热量大于液化时放出的热量。(×)(4)把0℃的冰放在0℃的房间里冰可能会溶化。(×)(5)1g100℃的水的内能比1g100℃的水蒸气的内能小。(√)(6)汽化热与温度、压强有关。(√)『选一选』(多选)物态变更现象在一年四季中随处可见，下列关于这些现象的说法中正确的是(CD)A．春天的早晨常常出现大雾，这是汽化现象，要汲取热量B．夏天用干冰给运输中的食品降温，这是利用干冰熔化吸热C．秋天的早晨花草上出现了小露珠，这是液化现象，要放出热量D．冬天在窗户玻璃上出现冰花，这是凝华现象解析：春天的早晨常常出现大雾，这是空气中的水蒸气遇冷凝成小液滴，是液化现象，选项A错误；夏天用干冰给运输中的食品降温，这是利用干冰升华吸热，选项B错误。本题选项CD正确。『想一想』生活在北方的人都知道“下雪不冷化雪冷”，意思是说融雪天往往比下雪天更冷，这是为什么呢？答案：融雪时，雪由固态变成液态要从四周汲取大量的热量，使四周的气温更低，人感觉更冷。课内互动探究探究物态变更中的能量和温度┃┃思索探讨__■我们在初中学过“蒸发吸热”“液化放热”“熔化吸热”“凝固放热”，请依据以上规律思索如下问题：100℃的水和100℃的水蒸气都可以烫伤人，但往往水蒸气烫伤人的后果更严峻一些，这是什么缘由？提示：100℃的水蒸气本身温度已经很高，当它遇到相对冷的皮肤还会液化放出热量，所以被100℃的水蒸气烫伤比100℃的水烫伤更为严峻。┃┃归纳总结__■1．物态变更中的能量交换：2．固体熔化中的温度特点固体分子间的强大作用使固体分子只能在各自的平衡位置旁边振动。对固体加热，在其起先熔化之前，获得的能量主要转化为分子的动能，使物体温度上升，当温度上升到肯定程度，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，固体起先熔化。晶体熔化过程中，当温度达到熔点时，汲取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，汲取的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升。3．液体汽化中的能量特点液体汽化时，由于体积明显增大，汲取热量，一部分用来克服分子间引力做功，另一部分用来克服外界压强做功。4．互逆过程的能量特点(1)肯定质量的晶体，熔化时汲取的热量与凝固时放出的热量相等。(2)肯定质量的某种物质，在肯定的温度和压强下，汽化时汲取的热量与液化时放出的热量相等。┃┃典例剖析__■典例(多选)如图是某种晶体的熔化图象，下列说法中正确的是(BD)A．ab段是吸热过程，cd段是放热过程B．ab、bc、cd三段都是吸热过程C．ab段物质处于固态，bc和cd两段处于液态D．bc段是晶体熔化过程解题指导：了解晶体熔化的特点，晶体熔化过程中，虽然温度不变，但仍汲取热量，用于变更分子势能。解析：这是晶体的熔化图象，图中所示三段过程中要始终汲取热量，故B项正确；ab、bc、cd三阶段中，ab段是固体，bc段是熔化过程，固、液共存，故C错，D正确。┃┃对点训练__■住在非洲沙漠中的居民，由于没有电，夏天无法用冰箱保鲜食物，一位物理老师独创了一种“沙漠冰箱”罐中罐，由内罐和外罐组成，且两罐之间填上潮湿的沙子，如图所示，运用时将食物和饮料放在内罐，罐口盖上湿布，然后放在干燥通风的地方，并常常在两罐间的沙子上洒些水，这样就能起到保鲜的作用。问题：(1)常常在两罐间洒些水的缘由是__有利于水蒸发时吸热__。(2)放在干燥通风的地方是为了__加快水的蒸发__。解析：(1)常常在两罐间洒些水，就能起到保鲜作用，先联系实际，非洲地区比较热，食物和饮料在高温环境中易变质，再考虑水蒸发能吸热，所以洒水的缘由应为利用水蒸发吸热降低食物和饮料的温度，便于长期保存；(2)放在干燥通风的地方很自然想到是为了加快水分蒸发从而汲取更多的热，使食物和饮料温度不致过高，起到保鲜作用。核心素养提升冰的熔化热的重要意义冰的熔化热很大，1千克0℃的冰熔化成0℃的水放出的热量，相当于把1千克0℃的水上升到80℃须要的热量。冰的这一特点对自然界有重要的意义，它使得初冬时，一个寒冷的夜晚不会把江河湖泊全部封冻起来，气温也不会隧然下降；初春时，一个阳光绚丽的晴天不会使冰雪全部熔化，造成江河泛滥，气温也不会隧然上升。在日常生活中，人们利用冰熔化热大的特点来冷藏食品、冰镇饮料等。案例冬季在菜窖里放上几桶水，可以使窖内的温度不致降低得许多，防止把菜冻坏。这是什么道理？假如在窖内放入m＝200kg，t1＝10℃的水，试计算这些水结成0℃的冰时放出的热量相当于燃烧多少千克干木柴所放出的热量？(木柴的燃烧值约为k＝1.26×104kJ/kg，冰的熔化热取λ＝3.35×105J/kg)答案：6kg解析：因为水降温并结冰的过程中将放出热量，所以窖内温度不会太低。设这些水结成0℃的冰时放出的热量为Q，则Q＝mλ＋cmΔt＝200×3.35×105J＋200×4.2×103×10J＝7.54×107J设燃烧M千克干木柴可以释放出这么多的热量Q＝Mk，即M＝Q/k＝7.54×107/1.26×107kg＝6kg。课堂巩固达标1．(2024·湖北省黄冈市黄州区校级模拟)水的凝固点为0℃，酒精的凝固点为－117℃，小华同学把酒精和水的混合液体放入易拉罐，将易拉罐表面擦干净后放入冰箱的冷冻室(冷冻室温度可达－5℃)中，经过相当长的时间后，从冷冻室取出混合液体时，却发觉混合液没有凝固。同时视察到易拉罐四周有“白气”冒出，易拉罐外表面的下部和底部有白色粉末状物质生成，下列说法正确的是(D)A．混合液体从冷冻室取出时与放入前相比，温度没有发生变更B．将酒精加入水后，会使水的凝固点上升C．白色粉末物质是冰，是由水凝固而成D．易拉罐四周“白气”是水蒸气液化而成的解析：混合液体从冷冻室取出时与放入前相比，温度降低了，故A错误。将酒精加入水后，会使水的凝固点降低，故B错误。白色粉末物质是冰，是由水蒸气凝华而成，故C错误。易拉罐四周“白气”是水蒸气液化而成的，故D正确。2.(2024·山东省滕州市校级月考)如图所示是某种晶体加热熔化时，它的温度T随时间t的变更图线，由图可知(D)A．图线中间平坦的一段，说明这段时间晶体不汲取热量B．这种晶体熔化过程所用时间是6minC．A、B点对应的物态分别为固液共存状态、液态D．在图线中的AB段，汲取的热量增大了分子势能解析：图线中间平坦的一段，温度不变，晶体汲取的热量转化为分子的势能，故A错误。A、B平坦的一段线段是晶体熔化的过程，所用的时间为4min，故B错误。晶体在A点时刚起先熔化，晶体还处于固态，在B点时，晶体全部熔化，变成液态，故C错误。在图线中的AB段为晶体熔化阶段，分子平均动能不变，汲取的热量全部用来破坏晶体的规则结构，分子势能增大，故D正确。3．(2024·江西省南昌二中高二下学期检测)取一横截面积是3×10－2m2的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用它来测量射到地面的太阳能。某天中午在太阳光照耀下2min后，水的温度上升了1℃。已知射到大气层的太阳能只有约42%到达地面，另外约58%被大气汲取或反射而未到达地面。设直射到水面的太阳能均被水汲取，则太阳辐射的功率最接近于下列的哪一个值(太阳与地球间距离约为1.5×1011m，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃))(B)A．1.2×1026W B．4.7×1026WC．2.8×1028W D．5.5×1028W解析：横截面积是3×10－2m2的圆筒在2min