物态变化.docx

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物态变化

《物态变化》

一、温度

1、定义：

温度表示物体的冷热程度。

2、单位：

1国际单位制中采用热力学温度,用符号T表示，单位为K（开尔文）。

2常用单位是摄氏度（℃）规定：

冰水混合物的温度为0度，在一个标准大气压下沸水的温度为100度，它们之间分成100等份，每一等份叫1摄氏度某地气温-3℃读做：

零下3摄氏度或负3摄氏度，换算关系T=t+273K

3、测量——温度计（常用液体温度计）

1常用温度计构造：

下有玻璃泡，里盛水银、煤油、酒精等液体；内有粗细均匀的细玻璃管，在外面的玻璃管上均匀地刻有刻度。

2常用温度计的原理：

利用液体的热胀冷缩进行工作。

③分类及比较：

分类

实验用温度计

寒暑表

体温计

用途

测物体温度

测室温

测体温

量程

-20℃～110℃

-30℃～50℃

35℃～42℃

分度值

1℃

1℃

0.1℃

所用液体

水银、煤油（红）

酒精（红）

水银

特殊构造

玻璃泡上方有缩口，横截面为三角形

使用方法

使用时不能甩，测物体时不能离开物体读数

使用前甩可离开人体读数

3常用温度计的使用方法：

使用前：

观察它的量程，判断是否适合待测物体的温度；并认清温度计的分度值，以便准确读数。

使用时：

温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中，不要碰到容器底或容器壁；温度计玻璃泡浸入被测液体中稍候一会儿，待温度计的示数稳定后再读数；读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面平齐。

练习：

◇温度计的玻璃泡要做大目的是：

温度变化相同时，体积变化大，上面的玻璃管做细的目的是：

液体体积变化相同时液柱变化大，两项措施的共同目的是：

读数准确。

二、物态变化

填物态变化的名称及吸热放热情况：

1、熔化和凝固

①　熔化：

定义：

物体从固态变成液态叫熔化。

晶体物质：

海波、冰、石英水晶、非晶体物质：

松香、石蜡玻璃、

食盐、明矾、萘、各种金属沥青、蜂蜡

熔化图象：

晶体熔化特点：

固液共存，吸热，温度不变非晶体熔化特点：

吸热，先变软变稀，最后变为液态，温度不断上升。

熔点：

晶体熔化时的温度。

熔化的条件：

⑴温度达到熔点。

⑵继续吸热。

2凝固：

定义：

物质从液态变成固态叫凝固。

凝固图象：

凝固特点：

固液共存，放热，温度不变凝固特点：

放热，逐渐变稠、变黏、变硬、最后成固体，温度不断降低。

凝固点：

晶体熔化时的温度。

同种物质的熔点凝固点相同。

凝固的条件：

⑴达到凝固点。

⑵继续放热。

2、汽化和液化：

①　汽化：

定义：

物质从液态变为气态叫汽化。

定义：

液体在任何温度下都能发生的，并且只在液体表面发生的汽化现象叫蒸发。

影响因素：

⑴液体的温度；⑵液体的表面积⑶液体表面空气的流动快慢。

作用：

蒸发吸热（吸外界或自身的热量），具有致冷作用。

定义：

在一定温度下，在液体内部和表面同时发生的剧

烈的汽化现象。

沸点：

液体沸腾时的温度。

沸腾条件：

⑴温度达到沸点。

⑵继续吸热

沸点与气压的关

系：

一切液体的沸点都是气压减小时降低，气压增大时升高

2

液化：

定义：

物质从气态变为液态叫液化。

方法：

⑴降低温度；⑵压缩体积。

好处：

体积缩小便于运输。

作用：

液化放热

3、升华和凝华：

①升华定义：

物质从固态直接变成气态的过程，吸热，易升华的物质有：

碘、冰、干冰、樟脑、钨。

②凝华定义：

物质从气态直接变成固态的过程，放热

练习：

☆要使洗过的衣服尽快干，请写出四种有效的方法。

⑴将衣服展开，增大与空气的接触面积。

⑵将衣服挂在通风处。

⑶将衣服挂在阳光下或温度教高处。

⑷将衣服脱水（拧干、甩干）。

☆解释“霜前冷雪后寒”？

霜前冷：

只有外界气温足够低，空气中水蒸气才能放热凝华成霜所以“霜前冷”。

雪后寒：

化雪是熔化过程，吸热所以“雪后寒”。

例1、一支未刻度的温度计，将它插入冰水混合物中时，水银柱长4cm；将它插入沸入中时，水银柱24厘米，若将它放在40℃的水中时，水银柱的长度应为多少？

答：

根据摄氏温标的规定，冰水混合物的温度为0℃，通常情况下沸水温度为100℃，可见该温度计每厘米长度代表的温度值为：

所以插在40℃水中时水银长为：

例2、某同学把温度计放入水中测量沸水温度（如图）当水沸腾一段时间后，把温度计从沸水中取出并观察温度计，记下沸水温度，问该同学在上述实验过程中有哪些错误？

答：

在水加热过程中温度计应放入水中（一般放在中央），温度计玻璃绝不能和容器壁或容器底接触，在观察温度计示数时，温度计玻璃泡不能离开待测物体，即应放在水中读数。

例3、怎样看晶体熔化图象？

答：

以海波的熔化图象为例，如图所示，通过图象弄清以下几点：

（1）图线上各线段所代表的物理意义

AB线段：

代表物质处于固态吸热升温的阶段

BC线段：

代表物质处于固液共存状态，虽然吸热，但温度保持不变

CD线段：

代表物质处于液态吸热升温的阶段

（2）加热到某一时刻，物质所处的状态和温度可立即查到。

例如：

加热到3分种在横轴上找到表示3分钟的点，作过这个点垂直于横轴的直线交图线上AB线段于K点

，可知此时海波处于固态，从交点K再作纵轴的垂线交纵轴于温度是40℃的点，可知此时海波的温度是40℃。

（3）从图线上可判定晶体的熔点。

图线上BC线段表示晶体吸热但温度保持熔点不变。

可从B或C点作纵轴的垂线，交纵轴上的点所标的温度就是晶体的熔点，从图上可知道海波的熔点是48℃。

例4、“物体吸热，它的温度一定升高”，这种说法对吗

？

答：

这种说法不对。

在晶体熔化和液体沸腾过程中，物体吸热但温度保持它的熔点或沸点不变。

例5、“水的温度升高到100℃，水就一定会沸腾起来。

”这种说法对吗？

答：

不正确。

100℃时水不一定沸腾，只有在一个标准大气压下，水的沸点才是100℃，液体的沸点与气压有关，气压增大，沸点升点；气压减小，沸点降低。

另外，即使在一个标准大气压下，水温达到了100℃，水也不一定能沸腾。

因为完成液体沸腾，条件有两个：

一个是液体的温度达到沸点。

二是液体要继续吸热这两个条件缺一不可。

因此，不能说，液体达到了沸点，就一定会沸腾。

例6、无论外界气温怎样，为什么冰水混合物温度一定是0℃呢？

答：

因为冰是晶体，它在熔化时要不断的吸收热量，当冰未全部熔化时，温度保持0℃不变。

同理，水在凝固时要不断对外放热，在未全部凝固时，温度保持0℃不变。

而当外界气温高于0℃时，只会促进混合物中的冰熔化，但不能使混合物温度上升。

同理，当气温低于0℃时，只会促进冰水混合物中的水凝固，温度仍保持0℃不变。

当气温等于0℃，冰水混合物即不能吸热，也不能放热，温度保持0℃不变，所以无论气温怎样，冰水混合物的温度一定是0℃。

例7、冬天，我们在窒外吐出阵阵“白气”；夏天，打开冰糕的包装纸，也会看到冰糕冒“白气”。

这些“白气”是什么？

它们的形成有什么共同点和不同点？

答：

这些“白气”都是小水珠。

它们都是水蒸气，遇冷放热而成的，但它们形成小水珠时有所不同，冬天哈出的“白气”是由于嘴里呼出的水蒸气温度比空气温度要高，呼出的水蒸气遇冷的空气就液化放热而成小水珠。

夏天冰糕

冒“白气”是因为夏天气温比冰糕温度高，冰糕周围空气中的水蒸气对冰糕放热降温而液化.

分子动理论与内能

一、分子热运动：

1、物质是由分子组成的。

分子若看成球型，其直径以10-10m来度量。

2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动

①扩散：

不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。

②扩散现象说明：

A分子之间有间隙。

B分子在做不停的无规则的运动。

③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是：

防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。

实验现象：

两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：

气体分子在不停地运动。

④固、液、气都可扩散，扩散速度与温度有关。

⑤分子运动与物体运动要区分开：

扩散、蒸发等是分子运动的结果，而飞扬的灰尘，液、气体对流是物体运动的结果。

3、分子间有相互作用的引力和斥力。

①当分子间的距离ｄ＝分子间平衡距离r，引力＝斥力。

②ｄ＜ｒ时，引力＜斥力，斥力起主要作用，固体和液体很难被压缩是因为：

分子之间的斥力起主要作用。

③ｄ＞ｒ时，引力＞斥力，引力起主要作用。

固体很难被拉断，钢笔写字，胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。

④当ｄ＞10ｒ时，分子之间作用力十分微弱，可忽略不计。

破镜不能重圆的原因是：

镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围，镜子不能因分子间作用力而结合在一起。

二、内能：

1、内能：

物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。

2、物体在任何情况下都有内能：

既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。

无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。

3、影响物体内能大小的因素：

①温度：

在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。

②质量：

在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。

③材料：

在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。

④存在状态：

在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。

4、内能与机械能不同：

机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关

内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。

内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。

这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。

5、热运动：

物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。

温度越高扩散越快。

温度越高，分子无规则运动的速度越大。

三、内能的改变：

1、内能改变的外部表现：

物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。

物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。

反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。

（因为内能的变化有多种因素决定）

2、改变内能的方法：

做功和热传递。

A、做功改变物体的内能：

①做功可以改变内能：

对物体做功物体内能会增加。

物体对外做功物体内能会减少。

②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化

③如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。

（Ｗ＝△Ｅ）

④解释事例：

图15.2-5甲看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。

钻木取火：

使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。

图15.2-5乙看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。

B、热传递可以改变物体的内能。

①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。

②热传递的条件是有温度差，传递方式是：

传导、对流和辐射。

热传递传递的是内能（热量），而不是温度。

③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。

④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。

热传递的实质是内能的转移。

C、做功和热传递改变内能的区别：

由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。

但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。

D、温度、热量、内能区别：

△温度：

表示物体的冷热程度。

温度升高——→内能增加

不一定吸热。

如：

钻木取火，摩擦生热。

△热量：

是一个过程。

吸收热量不一定升温。

如：

晶体熔化，水沸腾。

内能不一定增加。

如：

吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。

△内能：

是一个状态量

内能增加不一定升温。

如：

晶体熔化，水沸腾。

不一定吸热。

如：

钻木取火，摩擦生热

☆指出下列各物理名词中“热”的含义：

热传递中的“热”是指：

热量热现象中的“热”是指：

温度

热膨胀中的“热”是指：

温度摩擦生热中的“热”是指：

内能（热能）

四、热量：

1、比热容：

⑴定义：

单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。

⑵物理意义：

表示物体吸热或放热的本领的物理量。

⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。

⑷水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：

1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4.2×103J

　⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大

2、计算公式：

Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）

3、热平衡方程：

不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放

内能的利用、热机

（一）、内能的获得——燃料的燃烧

燃料燃烧：

化学能转化为内能。

（二）、热值

1、定义：

1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

2、单位：

J/kg

3、关于热值的理解：

①　对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。

1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。

某种燃料：

说明热值与燃料的种类有关。

完全燃烧：

表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。

3、公式：

Q＝mq（q为热值）。

实际中，常利用Q吸＝Q放即cm（t-t0）=ηqm′联合解题。

4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：

1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：

1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：

液态氢的热值大，体积小便于储存和运输

6、炉子的效率：

①　定义：

炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

②　公式：

η=Q有效/Q总=cm（t-t0）/qm′

（三）、内能的利用

1、内能的利用方式：

⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。

⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。

2、热机：

定义：

利用燃料的燃烧来做功的装置。

能的转化：

内能转化为机械能

蒸气机——内燃机——喷气式发动机

3、内燃机：

将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。

它主要有汽油机和柴油机。

4、内燃机大概的工作过程：

内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：

吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。

另外压缩冲程将机械能转化为内能。

5、热机的效率：

热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。

公式：

η=W有用/Q总=W有用/qm

提高热机效率的途径：

使燃料充分燃烧尽量减小各种热量损失机件间保持良好的润滑、减小摩擦。

1、汽油机和柴油机的比较：

汽油机

柴油机

不

同

点

构造：

顶部有一个火花塞。

顶部有一个喷油嘴。

吸气冲程

吸入汽油与空气的混合气体

吸入空气

点燃方式

点燃式

压燃式

效率

低

高

应用

小型汽车、摩托车

载重汽车、大型拖拉机

相同点

冲程：

活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。

一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。

六、能量守恒定律

1、自然界存在着多种形式的能量。

尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有关的核能，跟化学反应有关的化学能等。

2、在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移（列举学生所熟悉的事例，说明各种形式的能的转化和转移）。

在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。

运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。

在这种转移的过程中能量形式没有变。

3、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。

小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。

4、能量守恒定律：

能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

例1．食糖在热水中比在冷水中溶解得快些，说明了（）

Ａ、热水比冷水流动的快

Ｂ、分子间的作用力与温度有关

Ｃ、温度越高，分子运动越快

Ｄ、热水分子间的间隙比冷水分子间的间隙大

例2．关于扩散现象，下列说法中正确的是（）

A气体之间可以发生扩散现象，固体、液体之间不发生扩散

B扩散现象表明分子间存在斥力

C扩散现象表明分子在永不停息地运动

D冬天，雪花漫天也是扩散现象

例3．关于分子间的相互作用力，下列说法中正确的是（）

A．破镜难圆，是因为分子间有相互作用力

B．气体很容易被压缩，是因为气体分子没有相互作用力

C．气体分子、液体分子、固体分子都有相互作用力

D．以上说法都不对

例4.0℃的冰全部熔化成0℃的水，体积将减小。

比较这块0℃的冰和熔化成的0℃的水所具有的内能，下列说法中正确的是（）

A．它们具有相等的内能

B．0℃的水具有的内能大

C．0℃的冰具有的内能大

D．无法确定

例5.柴油的热值比煤油小，这表示（）

A．燃烧柴油比燃烧煤油放出的热量少

B．燃烧柴油比燃烧煤油达到的温度低

C．相同质量的柴油和煤油，煤油含的热量多

D．相同质量的柴油和煤油完全燃烧时，煤油放出的热量多

例6.煤有优质和劣质之分，划分优劣的主要依据是（）

A.热值不同B．热传递本领不同C．硬度不同D．密度不同

例7.氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点。

氢气的热值为14．3×107J／kg，完全燃烧0．5kg的氢气可放出J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值（大于／等于／小于）________________14．3×107J／kg。

例8．某四冲程内燃机，飞轮转速为300R/min,活塞面积为120cm2，行程L是0.3m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105Pa，这台内燃机的功率是多大？

，如果内燃机每1min燃烧0.03kg的燃油，内燃机的效率是多大？

（q燃油＝4.2×107J）4.5kW21.4％

例9.质量为2千克的水由20℃升到95℃时所吸收的热量是多少？

〔不计热量损失，水的比热为4.2×103焦/（千克·℃）〕

例10、将质量为mo的一小杯热水倒入盛有质量为m的冷水的保温容器中使得冷水的温度升高了3℃，然后又向保温容器中倒入一小杯同质量同温度的热水，水温又上升了2.8℃。

不计热量的损失，则可判断（）

A、热水和冷水的温度差为87℃，mo:

m=l:

28B、热水和冷水的温度差为67℃，mo:

m=l:

32

C、热水和冷水的温度差为54℃，mo:

m=l:

20D、热水和冷水的温度差为45℃，mo:

m=l:

14

例11、如图所示，甲、乙两个房间里的两壶水都已，

烧开，试判断：

温度较高的房间是______；

理由是_____________________________

____________________________________________

____________________________________________

_____________________________________________

例11、为了测定某种合金材料制成的球形工件的比热容，可以先将工件均匀加热到不同温度，然后将其置于0℃的大冰块上，分别测出工件陷入冰中的深度h（h>r），如图所示，已知：

当工件初始温度分别为t1=75℃和h2=100℃时，对应工件陷入冰中的深度分别为h1=13.6cm，h2=16.7cm，球的体积公式：

，工件的密度约为冰的3倍，设实验过程中环境温度恒为0℃，不计热量损失，冰的熔解热入23.34×105J／kg。

试求材料的比热容c