物态变化中的能量交换教案

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1、9.4物态变化中的能量交换[学习目标定位]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.1.能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变.2.分子力做功与分子势能的关系:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.3.物态变化的吸、放热:熔化——吸热、凝固——放热、汽化——吸热、液化——放热、升华——吸热、凝华——放热.一、熔化热1.熔化指的是物质从固态变成液态的过程,而凝固指

2、的是物质从液态变成固态的过程.2.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.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.不同晶体的熔化热不相同,非晶体没有确定的熔化热.二、汽化热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.不同温度下的液体对应的汽化热并不相同,汽化热还与外界气体的压强有关.一、熔化热[问题设计]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

3、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.熔化时吸热,凝固时放热.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结构,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.熔化热是晶体的热学特征之一.4.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.5.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,一部分分子获得能量以摆脱其他分子的束缚,从而可以在其他分子间

4、移动,固体开始熔化,故熔化需要吸热(填“吸热”或“放热”).凝固是熔化的逆过程,所以要放出(填“吸收”或“放出”)热量.二、汽化热[问题设计]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.汽化时吸热,液化时放热.2.一定质量的物质,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.3.液体汽化时的汽化热与温度和外界气压都有关系.4.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

5、热的单位为:焦耳/千克,即J/kg.5.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.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

6、不成立.答案 A例2 一电炉的功率P=200W,将质量m=240g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,设全部电能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=2min,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=1×105J/kg.答案 60℃ 1×105J/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和其质量之比B.某种液体沸腾时,所吸收的热量和其质量之比C

7、.某种液体在特定的温度下汽化时所吸引的能量与其质量的比值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2.26×106J/kg,它表示使1kg100℃的水变成100℃的水蒸气需吸热______,这些热量完

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