九年级物理物态变化中的放热过程水资源危机与节约用水上海科技版知识精讲.docx

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九年级物理物态变化中的放热过程水资源危机与节约用水上海科技版知识精讲

九年级物理物态变化中的放热过程；水资源危机与节约用水上海科技版

【本讲教育信息】

一.教学内容：

物态变化中的放热过程；水资源危机与节约用水

基本要求：

1.能用语言、文字或图像描述常见物质的物理特征。

能从生活和社会应用的角度，对物质进行分类。

2.能区别固液气三种物态。

能描述这三种物态的基本特征。

3.能说出生活环境中常见的温度值。

会测量温度。

尝试对环境的温度问题发表自己的见解。

4.通过实验探究物态变化过程。

尝试将生活和自然界中的一些现象和物质的熔点或沸点联系起来。

5.能用水的三态变化解释自然界中的一些现象。

有节约用水的意识。

6.有评估某些物质对人和环境的积极和消极影响的意识。

尝试与同学交流对当地环境资源利用的意见。

二.重点、难点

重点内容：

几种物态变化过程中的主要特征。

难点内容：

具体现象中区分是何种物态变化及变化过程中的吸放热情况。

重点内容讲解：

第三部分：

物态变化中的放热过程

基本要求有：

1.理解冰、雾、霜的形成过程及放热现象。

2.能对实验现象和自然现象进行分析、归纳，总结出晶体物态变化的一般规律。

3.理解物态变化图像的物理意义和作用。

4.会用物态变化的规律解释自然界或生活中一些简单的物态变化现象。

了解电冰箱的基本原理及生产“无氟冰箱”的意义，有环保意识。

重点、难点：

重点内容：

晶体物态变化过程的吸热、放热规律。

难点内容：

对物态变化过程中物质放热现象的理解。

重点内容讲解：

一.凝固放热

冬天到了，气温下降，湖面上的水结成冰；工厂的铸造车间里，工人将铁水浇在模子里，冷却后，铁水变成了固态的铸件。

我们把物质由液态变成固态的过程叫做凝固。

刚才我们提到的水结冰和铁水铸成工件都是凝固现象。

如果我们让熔化了的海波冷却，记下液态海波在冷却凝固成晶体过程中的温度随时间的变化情况，可得到凝固曲线近似如图的形状。

分析此图线可知：

（1）DE段。

海波是液态，不断的放热，温度下降。

（2）EF段。

海波的状态是固液共存，放热，温度保持不变。

（3）FG段。

海波是固态，放热，温度下降。

晶体的凝固也是在一定的温度下完成。

晶体凝固时的温度叫凝固点，晶体的凝固点和它的熔点相同。

非晶体则没有一定的凝固温度，也就是说非晶体没有熔点。

冰雹是如何形成的呢？

首先，冰雹必须在对流云中形成，当空气中的水汽随着气流上升，高度愈高，温度愈低，水汽就会凝结成液体状的水滴；如果高度不断增高，温度降到摄氏零度以下时，水滴就会凝结成固体状的冰粒。

在随着气流上升运动的过程中，冰粒会吸附附近的小冰粒或水滴，而逐渐变大、变重，等到上升气流无法负荷它的重量时，冰粒便会往下掉，但这时的冰粒还不够大颗，如果这时能再遇到一波更强大的上升气流，把向下掉的冰粒再往上推，冰粒就能继续吸收小水滴凝结成冰。

在反覆上升下降吸附凝结下，冰粒就会愈来愈大，等到冰粒长得够大够重，又没有足够的上升气流能够再将它往上推时，就会往地面掉落。

如果到达地面时，还是呈现固体状的冰粒，就称之为冰雹，如果融化成水掉下，那就变成雨了。

由此可知，如果空气又暖又湿，有足够的水分，加上旺盛的对流状态，就有可能产生冰雹。

有的冰雹松松软软的，就像是雪一样，但有的冰雹，就像是冰块一般，相当坚硬，如果降下的冰雹过大时，就有可能造成对农作物、建筑物甚至是人员的伤害。

中国北部的漠河冬季气温最低达到－52.3℃，应选用水银温度计还是酒精温度计？

应选用酒精温度计。

因为酒精的凝固点是－117℃，在－52.3℃的情况下，酒精是液态的。

水银的凝固点是－39℃，在气温低于－39℃时，水银是固态的。

所以水银温度计在冬季的漠河无法工作。

海波的熔点和凝固点都是48℃。

现在海波的温度恰好是48℃，海波是应该熔化，还是应该凝固呢？

48℃既是海波的熔点也是它的凝固点。

此时海波是熔化还是凝固，关键要看海波是吸热还是放热。

固态海波在温度到达熔点时，吸热则熔化。

液态海波在温度到这一温度时，放热则凝固。

所以熔化时吸热，凝固时放热。

从前面的实验可知，通常情况下冰的熔点是0℃。

熔点温度下，冰水共存。

高于熔点，冰变成水；低于熔点，水就变成冰，物质从液态变成固态。

当我们给水降温时，发现当温度降到0℃时，水开始结成冰，但是温度保持不变，直到所有的水都结成冰为止。

而非晶体凝固时则没有一个温度保持不变的阶段。

我们将冰水混合物放在0℃的房间内，这时冰不会熔化成水，因为熔化的条件有两个，一是要达到熔点，二是要不断的吸热。

当然水也不会结成冰。

因为水结冰也要具备两个条件，一是要达到凝固点，二是要不断地向外放热。

冰水混合物的温度是0℃，房间的温度也是0℃，它们之间没有温度差，所以不会有热量的传递。

另外为什么水会在冬天结冰呢？

因为冬天天气温度低，空气可以从水中吸收热量，也就是水可以放出热量，当其的温度低到0℃时就可以凝固了。

所以说凝固是要放热的。

北方的冬季较冷，为了妥善地保存蔬菜，多在菜窖里放几桶水，可以利用水结冰时放热，使窖内温度不致太低。

现在，人们研制出一种聚乙烯材料，它在15℃～40℃的范围内熔化或凝固，而熔化或凝固时，温度保持不变。

所以，人们将这种材料制成颗粒状，掺在水泥中制成储热地板或墙壁，天气热时颗粒熔化，天气冷时又凝固成颗粒，能调节室内的温度。

二.液化放热

水蒸气遇热升到高空，遇冷后变成液态的水落回地面，这就是雨。

冬季厨房里的水蒸气遇到冷的玻璃窗，变成了水。

我们做个实验观察这类现象。

烧瓶中装入热水，用酒精灯加热，待水沸腾时，水蒸气从瓶口的细玻璃管内喷出，吹到金属勺上，这时我们可以观察到在金属勺上有水珠生成。

这就是物质由气态变成了液态，叫液化。

需要指出的是水蒸气由管内喷出时，在管口外很短的距离内我们什么都看不到，管内部分的气体才是水蒸气。

我们看到的雾状的“白气”是已经液化了的细小的小水珠。

切不可把这些雾状物误认为是水蒸气。

生活中大家见到人呼出的“白气”，打开冰箱冷冻室的门，门口出现的“白气”，打开热水瓶盖子，瓶内冒出的“白气”等等，都是水蒸气液化成的小水珠。

大量的实验表明，所有气体在温度降低到足够低的时候都可以液化。

但是要使气体的温度足够低，需要非常复杂的低温技术。

于是，人们探索能不能使气体在常温下，或者在温度不太低的情况下实现液化？

我们在注射器里吸入少量乙醚，取下针头，用橡皮帽把口堵住，然后向外拉活塞，注射器中液态的乙醚消失了，全部变成了气态的乙醚。

再推活塞，使气态乙醚的体积被压缩，注射器内的气态乙醚又液化了。

这个实验表明，用压缩体积的方法也可以使气体液化。

所以，气体液化的方法是使气体的温度降到足够低；或者是气体的温度虽然没有降到足够低，但是只要温度降到一定程度，采用压缩体积的方法也可以使气体液化。

家庭用的液化石油气，打火机内的可燃气体都是液态的，是采用在温度不太低的条件下压缩体积的方法实现液化的。

液化后，气体的体积大大缩小，便于运输和贮存。

我国向国际市场提供的长征3号运载火箭要用氢作燃料，氧作助燃剂，就是采用压缩体积的方法使其液化后装入火箭的。

液化放热。

我们从实验中看到，水蒸气只有遇冷时才能液化。

所以液化时放热。

被100℃的水蒸气烫伤要比被100℃的沸水烫伤更严重，原因就是水蒸气液化时放热，它比同温度的沸水放出的热要多。

三.凝华放热

初冬时分，天气变冷时可以见到霜，霜是水蒸气直接变成的细小的冰的结晶。

物质由气态直接变成固态叫凝华。

在烧杯中放入少量的碘，用玻璃片盖住杯口，用酒精灯对烧杯加热，观察实验现象。

我们看到烧杯中出现了紫色的气态碘，这就是碘的升华。

在这一现象中，碘并没有先熔化成液体然后再汽化，而是直接由固态变成气态，所以是升华。

停止加热，烧杯里的气态碘越来越少，同时，我们会看到玻璃片的下表面上有一层碘的结晶物。

气态碘在玻璃片上直接变成固态，这就是凝华。

冬天早晨玻璃窗上的“冰花”，深秋季节的霜都是凝华的结果。

家庭用的灯泡，用的时间久了，泡的内壁变黑，原因是钨丝在高温下升华，又在泡的内壁上凝华，那层黑色物质就是钨的结晶体。

凝华放热。

从实验中我们知道，凝华需要放热。

四.图示物态变化与吸放热

从前面的学习可知，熔化、汽化、升华过程都是吸热过程，而与此对应的凝固、液化、凝华过程则是放热过程。

当物质从固态变为液态，从液态变为气态以及从固态变为气态时，需要从外界吸收热量；而物质从气态变为液态、从液态变为固态以及从气态变为固态时，会向外界放出热量。

电冰箱就是利用制冷剂的物态变化从而吸放热来制冷的。

电冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和附件构成。

在制冷系统中，主要组成有压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管节流器四部分，自成一个封闭的循环系统。

其中蒸发器安装在电冰箱内部的上方，其他部件安装在电冰箱的背面。

系统里充灌了一种容易汽化和液化的物质作为制冷剂。

它在蒸发器里由低压液体汽化为气体，吸收了冰箱内的热量，使箱内温度降低。

变成气态的制冷剂被压缩机吸入，靠压缩机做功把它压缩成高温高压的气体，再排入冷凝器。

在冷凝器中制冷剂不断向周围空间放热，逐步凝结成液体。

这些高压液体必须流经毛细管，节流降压后才能缓慢流入蒸发器，维持在蒸发器里继续不断地汽化，吸热降温。

就这样，冰箱利用电能做功，借助制冷剂的物态变化，把箱内蒸发器周围的热量搬送到箱后冷凝器里去放出，如此周而复始不断地循环，以达到制冷目的。

第四部分：

水资源危机与节约用水

基本要求：

1.认识水与人类的关系，了解常见的水污染源及水污染现状，认识水污染与缺水是当今世界最严重的社会问题。

2.认识合理利用和保护水资源的重要性，有节约用水的意识，有保护环境、防治污染的紧迫感。

3.树立可持续发展的意识，树立正确的科学观。

有振兴中华，将科学服务于人类的使命感与责任感。

重点、难点：

重点内容：

树立节水意识。

难点内容：

从自身做起，为建设节约型社会贡献力量。

重点内容讲解：

一.水资源危机

我国存在的水资源危机主要表现在三个方面。

一是水资源供需矛盾尖锐。

我国人均水资源量仅为世界人均水资源量的四分之一，且时空分布很不均匀，水与耕地、人口十分不匹配。

尤其华北、西北等地，水资源严重不足，全国已有三分之二的城市缺水，均成为制约当地社会经济发展的“瓶颈”。

二是水资源灾害依然严重，如长江、淮河、黄河、松花江等流域的洪涝灾害仍然是中国的“心腹之患”。

三是水环境质量恶化趋势加剧。

随着工业发展和人口增长，大量未处理的工农业污水和生活废水排入河流、湖泊，从而造成了不同程度的水质恶化，更加剧了水资源的短缺。

水资源正日益成为全球战略性资源，人类发展与进步所面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等三大问题均与水资源密切相关。

21世纪，水资源和能源一样，成为直接影响经济结构和布局，直接关系到经济、社会生态的可持续发展的核心资源。

中国的水资源危机还表现在水资源管理效率低下。

中国目前的水资源管理与先进国家和地区相比差距甚大。

如观念的落后造成水资源开发利用过度，政府缺位造成水资源产权模糊，市场缺失造成水资源滥用，计划失效造成水资源配置混乱。

低下的管理效率带来了水资源利用效率低下，致使中国水资源利用的不少指标与发达国家相比存在很大差距。

如中国万元工业产值耗水量为发达国家的10至20倍，每公斤粮食生产的耗水量是发达国家的２到３倍。

科学应对中国的水资源危机的关键在于创新水资源的运行机制和管理体制，充分发挥市场机制的作用和政府的依法有效管理，以水资源的有效配置和可持续利用，促进中国社会经济的可持续发展。

据统计，全国有11个省（市）的100余座县级以上城市供水短缺，其中严重缺水城市占56％。

全国城市缺水总量达60亿立方米。

水资源污染、地下水超采和用水效率低下，进一步加剧了有限水资源的供需矛盾。

当前，很多城市居民生产生活用水面临严重困难，城市用水安全已受到严重威胁。

尽管2000年以来，节水工作取得了明显成效，但目前存在的六大问题仍使节水面临着严峻挑战：

人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染。

目前，全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5万亿立方米的淡水，这相当于全球径流总量的14%以上。

1984年颁布的中华人民共和国水污染防治法中为“水污染”下了明确的定义，即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象称为水污染。

水的污染有两类：

一类是自然污染；另一类是人为污染。

当前对水体危害较大的是人为污染。

水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。

地表水污染

五百多年以前，人们就认为饮用流经大城市的河水是危险的，而工业化，人口增长以及新的有毒化学品，使情况愈来愈糟。

排水系统的铺设和清洁剂的使用有增无减，使我们的水道和湖泊中磷酸盐含量日益增多。

这种过度营养导致藻类迅猛繁殖。

消耗水中的氧，使鱼类死亡，生态系统恶化。

由于工业上不妥善处理汞化合物和其它重金属，也造成严重的水污染。

汞通过食物链的进程逐渐集中，最后对吃鱼的鸟或人类造成严重的神经损坏。

地下水污染

与地表水一样，地下水也受到了污染的威胁，主要来自于地表或土壤水的下渗。

表现为：

农用氮肥以及垃圾中的油、酚污染着地下水，氮肥中的硝酸盐一旦进入地下，便转变为亚硝酸盐，它在人体中能够转变成致癌物质；地面植被的破坏和湿地的排水减少了地表水的渗透，从而降低了潜水面。

由于城市和工业的过度需要，淡水不断被抽出作为生活和工业用水，然后作为地表污水重新排放，因而还会导致潜水面的进一步下降。

另一方面，大量频繁的灌溉可以增强渗透作用，使潜水面一直升到地表。

而在干旱地区，被水渗透的土地由于异常的蒸发作用，引起地下水中盐类的沉淀，迟早会变成不能耕作的盐碱地。

海水污染

污水、废渣、废油和化学物质源源不断地流入大海。

在许多海域，倾倒混有石油的污水是非法的，但这种事仍时有发生，而真正的石油灾难是在巨型油轮泄漏或沉没时发生的。

如今我们设法用化学品使水中石油沉淀以达到清除石油的目的。

向海洋倾倒化学和放射性废物的作法已持续多年。

容器总有一天会腐蚀掉，有害物质便会进入海水中。

我们对深层水与表层水的循环情况还了解不多，其过程或许比我们以前所想的要快。

因此有害物质就会扩散到生物活动的水层中去。

珍惜每一滴水

水是生命之源！

面对严峻的缺水，污染问题，积极行动起来，珍惜每一滴水，采取节水技术、防治水污染、植树造林等多种措施，合理利用和保护水资源。

【典型例题】

例1.下列关于物质的熔化和凝固的说法中正确的是（）

A.各种固体都有一定的熔点，不同的固体熔点不同

B.晶体熔化时的温度叫熔点，不同的晶体熔点不同

C.同种晶体的熔点高于它的凝固点

D.晶体熔化过程要吸热，且温度不断升高

分析：

固体分为晶体和非晶体两类，只有晶体才有一定的熔化温度即熔点，非晶体没有，所以选项A是不正确的。

同一种晶体的熔点和凝固点相同，所以选项C是不正确的。

晶体熔化过程要吸热，但温度保持不变，所以选项D也是不正确的。

只有选项B是正确的说法。

答：

此题应B。

例2.下列几组物态变化中，都放热的一组是（）

A.凝华、汽化B.凝固、液化

C.熔化、液化D.汽化、升华

分析：

在物态变化过程中，熔化、汽化和升华吸热，凝固、液化和凝华放热。

所以，都放热的一组应是B

答：

此题应选B。

例3.甲、乙两盆水里都有冰块，甲盆里比乙盆里冰块多些；甲盆放在阳光下，乙盆放在背阴处。

在两盆里的冰块都还未完全熔化时（）

A.甲盆水的温度比乙盆高

B.乙盆水的温度比甲盆水的温度高

C.两盆水的温度相同

D.不用温度计测量，无法比较两盆水的温度

分析：

两盆里冰与水共存，冰与水混合物的温度就一定是0℃。

答：

此题应选C。

例4.把烧红的钢棒放入冷水中时，会看到水面上出现“白气”，在这个过程中发生了哪些物态变化？

（）

A.升华B.汽化C.凝华D.液化

分析：

把烧红的钢棒放入冷水中时，钢棒周围的水迅速汽化形成水蒸气。

水蒸气在上升过程中遇冷变成小水珠。

而液化成的小水珠聚在一起便形成了“白气”。

答：

此题应选B、D。

说明：

在各级各类考试中，涉及到本章知识的题目主要是各种物态变化的概念、物态变化过程中的吸热和放热、影响蒸发快慢的因素和水的沸腾。

例5.下列物态变化过程中，吸收热量的是（）

A.熔化B.凝华C.凝固D.液化

分析：

只有熔化过程中是吸收热量，凝固、凝华、液化过程中都是放热的。

答：

此题应选A。

例6.下列物态变化过程中，属于液化现象的是（）

A.湿衣服变干

B.夏天的早晨，草地上出现露珠

C.冬天，水结成冰

D.放在衣橱里的樟脑丸越来越小

分析：

湿衣服变干是蒸发现象；冬天，水结成冰是凝固现象；樟脑丸变小是升华现象。

夏天的早晨草地上出现的露珠是空气中的水蒸气在清晨温度降低时液化而成的。

答：

此题就选B。

【模拟试题】（答题时间：

30分钟）

一.填空题

1.物质从液态变为固态叫做。

凝固过程要热。

2.物质从气态变为液态称为。

液化要热。

3.所有的气体在温度降到的时候，都可以液化；在常温下可用_____________的方法使石油液化。

4.物质从气态直接变为固态称为。

5.烧瓶中的热水只有96℃，此时若抽去瓶上方的一部分气体，水将发生沸腾，这是因为。

6.气体打火机用的丁烷气体，是用的办法使它成为液态，贮存在打火机里的。

7.烧水、做饭的时候，被100℃水蒸气烫后往往伤得很厉害，这不只是因为，还因为的缘故。

8.寒冷的冬天的早上，房间门窗玻璃表面往往结一层冰花（填“内”或“外”），

这属于现象。

9.衣箱内的樟脑放一段时间后变小了，这是物体由变成的现象，这

种现象叫做，在这一物态变化过程中要热。

10.北方寒冷的冬夜，房间口、窗玻璃的内表面出现美丽的冰花，这是物质由变成的现象，这种现象叫做，在这一物态变化过程中要热。

11.100℃的水蒸气通过100℃的水，水蒸气液化（填“能”或“不能”），这是因为。

12.将下面所叙现象的物态变化名称填在空白处：

（1）早晨有时下大雾。

（2）夏天，自来水管经常“出汗”。

（3）擦在玻璃片上的酒精很快干了。

（4）冬天，北方的人们外出时眉毛上会有白霜。

二.选择题

1.下列现象分析正确的是（）

A.烧水时壶口冒出的“白气”是汽化现象

B.冰箱冷冻室中形成的“霜”是凝华现象

C.沸水的温度一定是100℃

D.固态冰不可能直接变成水蒸气

2.关于云雾露霜的形成正确的说法是（）

A.云是水的汽化现象

B.雾是蒸气的液化现象

C.露是水的液化现象

D.霜是水的凝固现象

3.用久了的白炽灯泡会发黑是因为（）

A.钨丝升华，灯丝变细

B.钨升华后，在灯内凝华

C.钨丝蒸发，在灯内凝华

D.钨的凝固

4.北方的冬天，可以看到户外的人呼出“白气”，这种现象属于（）

A.水蒸气液化B.水汽化

C.水蒸气凝华D.水蒸气凝固

5.电灯泡用久了，灯泡的玻璃壁会发黑，这是灯丝的（）

A.升华现象B.凝华现象

C.凝固现象D.先升华后凝华现象

6.下面说法正确的是（）

A.物体吸热，温度一定升高

B.物体吸热温度不一定升高

C.晶体的温度到达熔点一定熔化

D.非晶体没有一定的熔化温度

7.下列说法正确的是（）

A.水的凝固点与冰的熔点相同

B.0℃的水能蒸发

C.物体的温度不变，一定没从外界吸热

D.压缩体积的办法能使一切气体液化

8.下列物理现象中，属于升华现象的是（），属于凝华现象的是（）。

A.冬天，挂在室外冰冻的衣服也会慢慢变干

B.深秋的早晨，枯黄的草地上出现一层白白的霜

C.夏天，在潮湿的天气里，自来水管的外面出现一层小水珠

D.冬天，室内的玻璃窗出现美丽的冰花

9.下列说法正确的是（）

A.液化石油气是在常温下用增大压强（或压缩体积）的方法使其液化的

B.所有气体都可以采用压缩体积的方法使其液化

C.打火机用的丁烷气是采用降低温度使其液化的

D.只有一部分气体可采用降低温度的方法使其液化

三.实验题

取一只大注射器，拉动活塞，使注射器吸进一些乙醚。

取下针头，用橡皮帽把注射器的小孔堵住，向外拉活塞拉到一定程度，乙醚全部变成乙醚蒸气，然后推活塞时会出现：

现象：

。

结论：

。

试题答案

一.填空题

1.凝固，放

2.液化，放

3.一定程度，压缩体积

4.凝华

5.压强减少，沸点降低

6.压缩体积

7.水蒸气的温度高，水蒸气液化时放热

8.内，凝华

9.固态，气态，升华，吸

10.气态，固态，凝华，放

11.不能，液化时要放热，而水蒸气与周围的水没有温度差，不能放热。

12.液化，液化，蒸发，凝华

二.选择题

1.B2.B3.B4.A5.D

6.BD7.AB8.ABD9.A

三.实验题

大针管的内壁出现乙醚液滴，常温下压缩体积可以使乙醚气体液化。