（課改地區(qū)專用）2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 1.3.4 物態(tài)變化中的能量交換學(xué)案.doc

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1.3.4　物態(tài)變化中的能量交換 學(xué)習(xí)目標(biāo) 核心提煉 1.知道熔化和凝固、汽化和液化的物態(tài)變化過程。 6個(gè)概念——熔化、凝固、汽化、液化、熔化熱和汽化熱 2.知道物態(tài)變化過程中伴隨能量的交換。 一、熔化熱　熔化 1.熔化和凝固 (1)熔化：物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過程。 (2)凝固：物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過程。 2.熔化熱 (1)概念：某種晶體熔化過程中所需的能量與其質(zhì)量之比。 (2)一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等。 思考判斷 (1)固體熔化過程，溫度不變，放熱。() (2)不同晶體的熔化熱不同。(√) 二、汽化熱　汽化 1.汽化和液化 (1)汽化：物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程。 (2)液化：物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)的過程。 2.汽化熱 (1)概念：某種液體汽化成同溫度的氣體時(shí)所需的能量與其質(zhì)量之比，稱做這種物質(zhì)在這個(gè)溫度下的汽化熱。 (2)一定質(zhì)量的物質(zhì)，在一定的溫度和壓強(qiáng)下，汽化時(shí)吸收的熱量與液化時(shí)放出的熱量相等。 思考判斷 (1)汽化時(shí)放出熱量。() (2)汽化熱只與溫度有關(guān)。() 　對(duì)熔化熱的理解和應(yīng)用 [要點(diǎn)歸納]　 1.晶體熔化過程中，當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，吸收的熱量全部用來破壞空間點(diǎn)陣，增加分子勢(shì)能，而分子平均動(dòng)能卻保持不變，所以晶體有固定的熔點(diǎn)。非晶體沒有空間點(diǎn)陣，吸收的熱量主要轉(zhuǎn)化為分子的動(dòng)能，不斷吸熱，溫度就不斷上升。 2.由于在不同溫度下物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)時(shí)吸收的熱量不同，而晶體有固定的熔點(diǎn)，因此有固定的熔化熱，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，也就沒有固定的熔化熱。 3.不同的晶體有不同的結(jié)構(gòu)，要破壞不同晶體的結(jié)構(gòu)，所需的能量就不同。因此不同晶體的熔化熱不相同。熔化熱是晶體的熱學(xué)特征之一。 4.熔化熱的計(jì)算公式 如果用λ表示物質(zhì)的熔化熱，m表示物質(zhì)的質(zhì)量，Q表示物質(zhì)熔化時(shí)所需要吸收的熱量，則Q＝λm。 熔化熱的單位是：焦耳/千克，即J/kg。 [精典示例] [例1] (多選)下列說法中正確的是(　　) A.晶體有確定的熔化熱，非晶體沒有確定的熔化熱 B.不同的晶體的熔化熱不同 C.晶體熔化時(shí)吸收熱量而溫度不變，主要用于增加分子勢(shì)能 D.一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量不相等 解析　只有晶體才有固定的熔點(diǎn)，有確定的熔化熱，A正確；熔化熱與晶體的種類有關(guān)，B正確；晶體熔化時(shí)吸收熱量，內(nèi)能增加，但溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，因此吸收的熱量主要增加分子勢(shì)能，C正確；一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等，D錯(cuò)誤。 答案　ABC [針對(duì)訓(xùn)練1] 關(guān)于熔化及熔化熱，下列說法正確的是(　　) A.熔化熱在數(shù)值上等于熔化單位質(zhì)量晶體所需的能量 B.熔化過程吸收的熱量等于該物質(zhì)凝固過程放出的熱量 C.熔化時(shí)，物質(zhì)的分子動(dòng)能一定保持不變 D.熔化時(shí)，物質(zhì)的分子勢(shì)能一定保持不變 解析　只有晶體熔化過程吸收的熱量等于凝固過程放出的熱量，并且溫度保持不變，分子動(dòng)能不變。熔化吸熱，對(duì)于晶體而言，只增加分子勢(shì)能。對(duì)非晶體上述關(guān)系都不成立。 答案　A 　對(duì)汽化熱的理解和應(yīng)用 [要點(diǎn)歸納]　 1.液體汽化過程中的能量特點(diǎn) 液體汽化時(shí)，液體分子離開液體表面，要克服其他分子的吸引而做功，因此要吸收熱量。汽化過程中體積膨脹要克服外界氣壓做功，也要吸收熱量。 2.液體汽化時(shí)的汽化熱與溫度和外界氣壓都有關(guān)系。 3.汽化熱的計(jì)算公式 設(shè)某物質(zhì)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，沸點(diǎn)下的汽化熱為L(zhǎng)，物質(zhì)的質(zhì)量為m，則Q＝Lm。汽化熱的單位為：焦耳/千克，即J/kg。 [精典示例] [例2] 如圖1所示是水在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下汽化熱與溫度的關(guān)系。關(guān)于汽化熱，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A.液體只有在沸騰時(shí)才有汽化熱 B.某種物質(zhì)的汽化熱是一定的 C.質(zhì)量越大則汽化熱越大 D.汽化熱與物質(zhì)汽化時(shí)所處的溫度和壓強(qiáng)有關(guān) 解析　某種物質(zhì)的汽化熱與物質(zhì)的種類、所處的溫度和壓強(qiáng)都有關(guān)系。所以D正確。 答案　D [針對(duì)訓(xùn)練2] 關(guān)于汽化熱的概念，下列描述正確的是(　　) A.某種液體在一定溫度下汽化時(shí)所吸收的能量與其質(zhì)量之比 B.某種液體沸騰時(shí)，所吸收的熱量與其質(zhì)量之比 C.某種液體在特定的溫度下汽化時(shí)所吸收的能量與其質(zhì)量之比 D.某種液體汽化成同溫度的氣體時(shí)所需的能量與其質(zhì)量之比 解析　汽化熱是某種液體汽化成同溫度的氣體時(shí)所需的能量與其質(zhì)量之比，所以只有D正確。 答案　D  1.(晶體的熔點(diǎn))(多選)當(dāng)晶體的溫度正好是熔點(diǎn)或凝固點(diǎn)時(shí)，它的狀態(tài)(　　) A.一定是固體 B.一定是液體 C.可能是固體 D.可能是液體 E.可能是固液共存 解析　晶體溫度升高到熔點(diǎn)，將開始熔化，而且整個(gè)熔化過程溫度保持不變；而液態(tài)晶體在降溫到一定溫度時(shí)，若繼續(xù)放熱，將會(huì)發(fā)生凝固現(xiàn)象，而且整個(gè)凝固過程溫度不變，這個(gè)溫度稱為凝固點(diǎn)。對(duì)于同一種晶體來說，熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)是相同的。因此在這個(gè)確定的溫度下，晶體既可能是固體(也許正準(zhǔn)備熔化)，也可能是液體(也許正準(zhǔn)備凝固)，也可能是固液共存，例如：有0 ℃的水，0 ℃的冰，也有0 ℃的冰水混合物，0 ℃的水放熱將會(huì)結(jié)冰，而0 ℃的冰吸熱將會(huì)熔化成水。 答案　CDE 2.(汽化熱概念理解)(多選)1 g 100 ℃的水與1 g 100 ℃的水蒸氣相比較，下列說法正確的是(　　) A.分子的平均動(dòng)能與分子的總動(dòng)能都相同 B.分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同 C.內(nèi)能相同 D.1 g 100 ℃的水的內(nèi)能小于1 g 100 ℃的水蒸氣的內(nèi)能 解析　溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因而在相同的溫度下，分子的平均動(dòng)能相同，又1 g水與1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子總動(dòng)能相同，A正確；100 ℃的水變成100 ℃的水蒸氣，分子距離變大，要克服分子引力做功，因而分子勢(shì)能增加，所以1 g 100 ℃水的內(nèi)能小于1 g 100 ℃水蒸氣的內(nèi)能。 答案　AD 3.(熔化熱概念的理解)(多選)下列說法中正確的是(　　) A.晶體有確定的熔化熱，非晶體沒有確定的熔化熱 B.不同晶體的熔化熱不同 C.晶體熔化時(shí)吸收熱量而溫度不變，用于增加分子勢(shì)能 D.一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量不相等 解析　只有晶體才有固定的熔點(diǎn)，有確定的熔化熱，A正確；熔化熱與晶體的種類有關(guān)，B正確；晶體熔化時(shí)吸收熱量，內(nèi)能增加，但溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，因此吸收的熱量用于增加分子勢(shì)能，C正確；一定質(zhì)量的晶體，熔化時(shí)吸收的熱量與凝固時(shí)放出的熱量相等，D錯(cuò)誤。 答案　ABC 4.(汽化熱的計(jì)算)水池里水的質(zhì)量為M＝2.0103 kg，水溫為20 ℃，現(xiàn)在要給水池里的水加熱，使水溫升高到60 ℃，可向池內(nèi)通入壓強(qiáng)為1.01105 Pa，溫度為100 ℃的水蒸氣，求水蒸氣的質(zhì)量。[不計(jì)熱損失，已知水的比熱容c水＝4.2103 J/(kg℃)，壓強(qiáng)為1.01105 Pa，溫度為100 ℃下，水的汽化熱L＝2.26106 J/kg] 解析　設(shè)水蒸氣質(zhì)量為m，100 ℃的水蒸氣液化成100 ℃的水放出熱量，放出的熱量等于汽化所吸收的熱量，100 ℃的水再放熱降溫至60 ℃的水，質(zhì)量為m的水蒸氣變成60 ℃的水放出的熱量Q放＝Lm＋c水mΔt1，水池里的水吸收的熱量Q吸＝c水MΔt2，因?yàn)镼放＝Q吸，所以Lm＋c水mΔt1＝c水MΔt2，代入數(shù)值，解得m≈138 kg。 答案　138 kg 基礎(chǔ)過關(guān) 1.晶體在熔化過程中，吸收熱量的作用是(　　) A.增加晶體的溫度 B.克服分子間引力，增加分子勢(shì)能 C.克服分子間引力，使分子動(dòng)能增加 D.既增加分子動(dòng)能，也增加分子勢(shì)能 解析　晶體在熔化過程中，溫度不變，所以分子平均動(dòng)能不變，吸收的熱量增加分子勢(shì)能。 答案　B 2.下列自然現(xiàn)象中，通過熔化形成的是(　　) A.春天，河里的冰化成水 B.夏天清晨，花草葉子上附著的露水 C.秋天清晨，籠罩大地的霧 D.冬天，空中紛飛的雪花 解析　冰化成水是固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，屬熔化；葉子上的露水是氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，屬液化；霧的形成是液化；水蒸氣形成雪是氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，是凝華。 答案　A 3.大燒杯中裝有冰水混合物，在冰水混合物中懸掛一個(gè)小試管，試管中裝有冰，給大燒杯加熱時(shí)，以下現(xiàn)象中正確的是(　　) A.燒杯中的冰和試管內(nèi)的冰同時(shí)熔化 B.試管內(nèi)的冰先熔化 C.在燒杯內(nèi)的冰熔化完以前，試管內(nèi)的冰不會(huì)熔化 D.試管內(nèi)的冰始終不熔化 解析　物體間要發(fā)生熱傳遞的條件是兩者間存在溫度差。冰水混合物中的冰熔化完以前，溫度仍保持在0 ℃。當(dāng)試管中的冰達(dá)到0 ℃時(shí)，兩者不再傳遞熱量，故開始時(shí)試管內(nèi)的冰不能熔化，只有當(dāng)燒杯中的冰熔化完畢，溫度開始上升時(shí)，試管中的冰才開始熔化，所以選項(xiàng)C正確。 答案　C 4.火箭在大氣中飛行時(shí)，它的頭部跟空氣摩擦發(fā)熱，溫度可達(dá)幾千攝氏度，在火箭上涂一層特殊材料，這種材料在高溫下熔化并且汽化，能起到防止燒壞火箭頭部的作用，這是因?yàn)?　　) A.熔化和汽化都放熱 B.熔化和汽化都吸熱 C.熔化吸熱，汽化放熱 D.熔化放熱，汽化吸熱 解析　物質(zhì)在熔化和汽化過程中都是吸收熱量的，故選項(xiàng)B正確。 答案　B 5.(多選)能使氣體液化的方法是(　　) A.在保持體積不變的情況下不斷降低氣體的溫度 B.在保持體積不變的情況下，使氣體溫度升高 C.在保持溫度不變的情況下增大壓強(qiáng)，能使一切氣體液化 D.降低氣體的溫度到某個(gè)特殊溫度以下，然后增大壓強(qiáng) 解析　從能量轉(zhuǎn)換的角度分析只要放出熱量，就可以使氣體液化，但從影響氣體液化的因素分析，只要不斷降低溫度或降低溫度到某一特定值以下，再增大壓強(qiáng)就可以使氣體液化。 答案　AD 6.用吹風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)吹一支蘸了酒精的溫度計(jì)時(shí)，溫度計(jì)的示數(shù)(　　) A.先降低后升高 B.先升高后降低 C.一直降低 D.一直升高 解析　開始時(shí)，溫度計(jì)上的酒精汽化，帶走熱量，使溫度降低，故示數(shù)降低；酒精完全汽化后，溫度計(jì)在熱風(fēng)作用下溫度升高，A正確。 答案　A 7.如圖所示的四個(gè)圖象中，屬于晶體凝固圖象的是(　　) 解析　晶體凝固時(shí)有確定的凝固溫度，非晶體沒有確定的凝固溫度，故A、D圖象是非晶體的圖象；其次分清熔化時(shí)在達(dá)到熔點(diǎn)前是吸收熱量，溫度升高，而凝固過程則恰好相反，故C正確。 答案　C 8.下列說法中正確的是(　　) A.冰在0 ℃時(shí)一定會(huì)熔化，因?yàn)? ℃是冰的熔點(diǎn) B.液體蒸發(fā)的快慢與液體溫度的高低有關(guān) C.0 ℃的水，其內(nèi)能為零 D.冬天看到嘴里吐出“白汽”，這是汽化現(xiàn)象 解析　熔化不僅需要溫度達(dá)到熔點(diǎn)，還需要繼續(xù)吸熱，故A錯(cuò)誤；液體溫度高，其分子運(yùn)動(dòng)加劇，容易跑出液面，即蒸發(fā)變快，故B正確；0 ℃的水分子也在永不停息地做熱運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)能不為零，故C錯(cuò)誤；冬天嘴中的氣體溫度較高，呼出遇到冷空氣后液化為小水滴，即為“白汽”，故D錯(cuò)誤。 答案　B 能力提升 9.在一個(gè)大氣壓下，1克100 ℃的水吸收2.26103 J熱量變?yōu)?克100 ℃的水蒸氣。在這個(gè)過程中，以下四個(gè)關(guān)系式正確的是(　　) A.2.26103 J＝汽的內(nèi)能＋水的內(nèi)能 B.2.26103 J＝汽的內(nèi)能－水的內(nèi)能 C.2.26103 J＝汽的內(nèi)能＋水的內(nèi)能＋水變成水蒸氣時(shí)體積膨脹對(duì)外界做的功 D.2.26103 J＝汽的內(nèi)能－水的內(nèi)能＋水變成水蒸氣時(shí)體積膨脹對(duì)外界做的功 解析　液體汽化時(shí)吸收的熱量一部分用來克服分子引力做功，增加內(nèi)能，一部分用來膨脹對(duì)外界做功，D正確。 答案　D 10.(多選)關(guān)于液體的汽化，正確的是(　　) A.液體分子離開液體表面要克服其他液體分子的引力而做功 B.液體的汽化熱是與某個(gè)溫度相對(duì)應(yīng)的 C.某個(gè)溫度下，液體的汽化熱與外界氣體的壓強(qiáng)有關(guān) D.汽化時(shí)吸收的熱量等于液體分子克服分子引力而做的功 答案　ABC 11.絕熱容器里盛有少量溫度是0 ℃的水，從容器中迅速往外抽氣的時(shí)候，部分水急劇地蒸發(fā)，而其余的水都結(jié)成0 ℃的冰，則結(jié)成冰的質(zhì)量與原有水質(zhì)量之比為多少？(已知0 ℃時(shí)水的汽化熱為L(zhǎng)＝2.49106 J/kg，冰的熔化熱為λ＝3.34105 J/kg) 解析　設(shè)蒸發(fā)的水的質(zhì)量為m1，結(jié)成冰的質(zhì)量為m2，蒸發(fā)所需吸收的熱量Q1＝m1L，水結(jié)成冰所放出的熱量Q2＝m2λ，由于容器與外界絕熱，根據(jù)能量守恒定律知Q1＝Q2，即m1L＝m2λ，得＝，所以結(jié)成冰的質(zhì)量與原有水質(zhì)量之比為＝＝≈0.88＝88%。 答案　88% 12.從電冰箱中取出質(zhì)量為50 g，溫度為－10 ℃的冰塊，放進(jìn)一杯0 ℃的水中，若與外界無熱交換，則有多少水會(huì)凍結(jié)到冰塊上？[已知冰的比熱容為2.1103 J/(kg℃)，熔化熱為3.36105 J/kg] 解析　從冰箱中取出的冰塊溫度從－10 ℃升高到0 ℃時(shí)，吸收的熱量Q1＝cmΔt，水凝結(jié)成冰放出熱量，設(shè)有m′的水凍結(jié)到冰上，放出熱量Q2＝m′λ，根據(jù)能量守恒有Q1＝Q2，即cmΔt＝m′λ，代入數(shù)據(jù)可得m′＝3.125 g。 答案　3.125 g