届高考物理总复习134物态变化中的能量交换学案.docx
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届高考物理总复习134物态变化中的能量交换学案
1.3.4 物态变化中的能量交换
学习目标
核心提炼
1.知道熔化和凝固、汽化和液化的物态变化过程。
6个概念——熔化、凝固、汽化、液化、熔化热和汽化热
2.知道物态变化过程中伴随能量的交换。
一、熔化热 熔化
1.熔化和凝固
(1)熔化:
物质从固态变成液态的过程。
(2)凝固:
物质从液态变成固态的过程。
2.熔化热
(1)概念:
某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比。
(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。
思考判断
(1)固体熔化过程,温度不变,放热。
(×)
(2)不同晶体的熔化热不同。
(√)
二、汽化热 汽化
1.汽化和液化
(1)汽化:
物质从液态变成气态的过程。
(2)液化:
物质从气态变成液态的过程。
2.汽化热
(1)概念:
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,称做这种物质在这个温度下的汽化热。
(2)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。
思考判断
(1)汽化时放出热量。
(×)
(2)汽化热只与温度有关。
(×)
对熔化热的理解和应用
[要点归纳]
1.晶体熔化过程中,当温度达到熔点时,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变,所以晶体有固定的熔点。
非晶体没有空间点阵,吸收的热量主要转化为分子的动能,不断吸热,温度就不断上升。
2.由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同,而晶体有固定的熔点,因此有固定的熔化热,非晶体没有固定的熔点,也就没有固定的熔化热。
3.不同的晶体有不同的结构,要破坏不同晶体的结构,所需的能量就不同。
因此不同晶体的熔化热不相同。
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。
[精典示例]
[例1](多选)下列说法中正确的是( )
A.晶体有确定的熔化热,非晶体没有确定的熔化热
B.不同的晶体的熔化热不同
C.晶体熔化时吸收热量而温度不变,主要用于增加分子势能
D.一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量不相等
解析 只有晶体才有固定的熔点,有确定的熔化热,A正确;熔化热与晶体的种类有关,B正确;晶体熔化时吸收热量,内能增加,但温度不变,分子平均动能不变,因此吸收的热量主要增加分子势能,C正确;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,D错误。
答案 ABC
[针对训练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不成立。
答案 A
对汽化热的理解和应用
[要点归纳]
1.液体汽化过程中的能量特点
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,因此要吸收热量。
汽化过程中体积膨胀要克服外界气压做功,也要吸收热量。
2.液体汽化时的汽化热与温度和外界气压都有关系。
3.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。
汽化热的单位为:
焦耳/千克,即J/kg。
[精典示例]
[例2]如图1所示是水在一标准大气压下汽化热与温度的关系。
关于汽化热,下列说法中正确的是( )
图1
A.液体只有在沸腾时才有汽化热
B.某种物质的汽化热是一定的
C.质量越大则汽化热越大
D.汽化热与物质汽化时所处的温度和压强有关
解析 某种物质的汽化热与物质的种类、所处的温度和压强都有关系。
所以D正确。
答案 D
[针对训练2]关于汽化热的概念,下列描述正确的是( )
A.某种液体在一定温度下汽化时所吸收的能量与其质量之比
B.某种液体沸腾时,所吸收的热量与其质量之比
C.某种液体在特定的温度下汽化时所吸收的能量与其质量之比
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
1.(晶体的熔点)(多选)当晶体的温度正好是熔点或凝固点时,它的状态( )
A.一定是固体B.一定是液体
C.可能是固体D.可能是液体
E.可能是固液共存
解析 晶体温度升高到熔点,将开始熔化,而且整个熔化过程温度保持不变;而液态晶体在降温到一定温度时,若继续放热,将会发生凝固现象,而且整个凝固过程温度不变,这个温度称为凝固点。
对于同一种晶体来说,熔点和凝固点是相同的。
因此在这个确定的温度下,晶体既可能是固体(也许正准备熔化),也可能是液体(也许正准备凝固),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℃的水放热将会结冰,而0℃的冰吸热将会熔化成水。
答案 CDE
2.(汽化热概念理解)(多选)1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是( )
A.分子的平均动能与分子的总动能都相同
B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同
C.内能相同
D.1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能
解析 温度是分子平均动能的标志,因而在相同的温度下,分子的平均动能相同,又1g水与1g水蒸气的分子数相同,因而分子总动能相同,A正确;100℃的水变成100℃的水蒸气,分子距离变大,要克服分子引力做功,因而分子势能增加,所以1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能。
答案 AD
3.(熔化热概念的理解)(多选)下列说法中正确的是( )
A.晶体有确定的熔化热,非晶体没有确定的熔化热
B.不同晶体的熔化热不同
C.晶体熔化时吸收热量而温度不变,用于增加分子势能
D.一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量不相等
解析 只有晶体才有固定的熔点,有确定的熔化热,A正确;熔化热与晶体的种类有关,B正确;晶体熔化时吸收热量,内能增加,但温度不变,分子平均动能不变,因此吸收的热量用于增加分子势能,C正确;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,D错误。
答案 ABC
4.(汽化热的计算)水池里水的质量为M=2.0×103kg,水温为20℃,现在要给水池里的水加热,使水温升高到60℃,可向池内通入压强为1.01×105Pa,温度为100℃的水蒸气,求水蒸气的质量。
[不计热损失,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),压强为1.01×105Pa,温度为100℃下,水的汽化热L=2.26×106J/kg]
解析 设水蒸气质量为m,100℃的水蒸气液化成100℃的水放出热量,放出的热量等于汽化所吸收的热量,100℃的水再放热降温至60℃的水,质量为m的水蒸气变成60℃的水放出的热量Q放=Lm+c水mΔt1,水池里的水吸收的热量Q吸=c水MΔt2,因为Q放=Q吸,所以Lm+c水mΔt1=c水MΔt2,代入数值,解得m≈138kg。
答案 138kg
基础过关
1.晶体在熔化过程中,吸收热量的作用是( )
A.增加晶体的温度
B.克服分子间引力,增加分子势能
C.克服分子间引力,使分子动能增加
D.既增加分子动能,也增加分子势能
解析 晶体在熔化过程中,温度不变,所以分子平均动能不变,吸收的热量增加分子势能。
答案 B
2.下列自然现象中,通过熔化形成的是( )
A.春天,河里的冰化成水
B.夏天清晨,花草叶子上附着的露水
C.秋天清晨,笼罩大地的雾
D.冬天,空中纷飞的雪花
解析 冰化成水是固态变为液态,属熔化;叶子上的露水是气态变为液态,属液化;雾的形成是液化;水蒸气形成雪是气态变为固态,是凝华。
答案 A
3.大烧杯中装有冰水混合物,在冰水混合物中悬挂一个小试管,试管中装有冰,给大烧杯加热时,以下现象中正确的是( )
A.烧杯中的冰和试管内的冰同时熔化
B.试管内的冰先熔化
C.在烧杯内的冰熔化完以前,试管内的冰不会熔化
D.试管内的冰始终不熔化
解析 物体间要发生热传递的条件是两者间存在温度差。
冰水混合物中的冰熔化完以前,温度仍保持在0℃。
当试管中的冰达到0℃时,两者不再传递热量,故开始时试管内的冰不能熔化,只有当烧杯中的冰熔化完毕,温度开始上升时,试管中的冰才开始熔化,所以选项C正确。
答案 C
4.火箭在大气中飞行时,它的头部跟空气摩擦发热,温度可达几千摄氏度,在火箭上涂一层特殊材料,这种材料在高温下熔化并且汽化,能起到防止烧坏火箭头部的作用,这是因为( )
A.熔化和汽化都放热B.熔化和汽化都吸热
C.熔化吸热,汽化放热D.熔化放热,汽化吸热
解析 物质在熔化和汽化过程中都是吸收热量的,故选项B正确。
答案 B
5.(多选)能使气体液化的方法是( )
A.在保持体积不变的情况下不断降低气体的温度
B.在保持体积不变的情况下,使气体温度升高
C.在保持温度不变的情况下增大压强,能使一切气体液化
D.降低气体的温度到某个特殊温度以下,然后增大压强
解析 从能量转换的角度分析只要放出热量,就可以使气体液化,但从影响气体液化的因素分析,只要不断降低温度或降低温度到某一特定值以下,再增大压强就可以使气体液化。
答案 AD
6.用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时,温度计的示数( )
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 开始时,温度计上的酒精汽化,带走热量,使温度降低,故示数降低;酒精完全汽化后,温度计在热风作用下温度升高,A正确。
答案 A
7.如图所示的四个图象中,属于晶体凝固图象的是( )
解析 晶体凝固时有确定的凝固温度,非晶体没有确定的凝固温度,故A、D图象是非晶体的图象;其次分清熔化时在达到熔点前是吸收热量,温度升高,而凝固过程则恰好相反,故C正确。
答案 C
8.下列说法中正确的是( )
A.冰在0℃时一定会熔化,因为0℃是冰的熔点
B.液体蒸发的快慢与液体温度的高低有关
C.0℃的水,其内能为零
D.冬天看到嘴里吐出“白汽”,这是汽化现象
解析 熔化不仅需要温度达到熔点,还需要继续吸热,故A错误;液体温度高,其分子运动加剧,容易跑出液面,即蒸发变快,故B正确;0℃的水分子也在永不停息地做热运动,其内能不为零,故C错误;冬天嘴中的气体温度较高,呼出遇到冷空气后液化为小水滴,即为“白汽”,故D错误。
答案 B
能力提升
9.在一个大气压下,1克100℃的水吸收2.26×103J热量变为1克100℃的水蒸气。
在这个过程中,以下四个关系式正确的是( )
A.2.26×103J=汽的内能+水的内能
B.2.26×103J=汽的内能-水的内能
C.2.26×103J=汽的内能+水的内能+水变成水蒸气时体积膨胀对外界做的功
D.2.26×103J=汽的内能-水的内能+水变成水蒸气时体积膨胀对外界做的功
解析 液体汽化时吸收的热量一部分用来克服分子引力做功,增加内能,一部分用来膨胀对外界做功,D正确。
答案 D
10.(多选)关于液体的汽化,正确的是( )
A.液体分子离开液体表面要克服其他液体分子的引力而做功
B.液体的汽化热是与某个温度相对应的
C.某个温度下,液体的汽化热与外界气体的压强有关
D.汽化时吸收的热量等于液体分子克服分子引力而做的功
答案 ABC
11.绝热容器里盛有少量温度是0℃的水,从容器中迅速往外抽气的时候,部分水急剧地蒸发,而其余的水都结成0℃的冰,则结成冰的质量与原有水质量之比为多少?
(已知0℃时水的汽化热为L=2.49×106J/kg,冰的熔化热为λ=3.34×105J/kg)
解析 设蒸发的水的质量为m1,结成冰的质量为m2,蒸发所需吸收的热量Q1=m1L,水结成冰所放出的热量Q2=m2λ,由于容器与外界绝热,根据能量守恒定律知Q1=Q2,即m1L=m2λ,得
=
,所以结成冰的质量与原有水质量之比为
=
=
≈0.88=88%。
答案 88%
12.从电冰箱中取出质量为50g,温度为-10℃的冰块,放进一杯0℃的水中,若与外界无热交换,则有多少水会冻结到冰块上?
[已知冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃),熔化热为3.36×105J/kg]
解析 从冰箱中取出的冰块温度从-10℃升高到0℃时,吸收的热量Q1=cmΔt,水凝结成冰放出热量,设有m′的水冻结到冰上,放出热量Q2=m′λ,根据能量守恒有Q1=Q2,即cmΔt=m′λ,代入数据可得m′=3.125g。
答案 3.125g
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- 高考 物理 复习 134 物态 变化 中的 能量 交换