2019-2020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3-3

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1、2019-2020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.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

2、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,

3、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/(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/k

4、g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、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=0.1

5、3×103J/(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5.38m/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

6、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/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

7、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

8、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

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