PAGE5-第四節物態變更中的能量交換【素養目標定位】※了解熔化熱、汽化熱等概念※駕馭物態變更中的能量變更【素養思維脈絡】課前預習反饋學問點1熔化熱1．熔化與凝固(1)熔化：物質從__固態__變成__液態__的過程叫作熔化。(2)凝固：物質從__液態__變成__固態__的過程叫作凝固。2．熔化熱(1)某種晶體熔化過程中所需的__能量(Q)__與其__質量(m)__之比叫作這種晶體的熔化熱。(2)用λ表示晶體的熔化熱，則λ＝__Q/m__，在國際單位制中熔化熱的單位是焦耳/千克(J/kg)。學問點2汽化熱1．汽化和液化(1)汽化：物質從__液態__變成__氣態__的過程叫作汽化。(2)液化：物質從__氣態__變成__液態__的過程叫作液化。2．汽化熱(1)某種液體汽化成同溫度的氣體時所須要的__能量(Q)__與其__質量(m)__之比叫作這種物質在這一溫度下的汽化熱。(2)用L表示汽化熱，則L＝__Q/m__，在國際單位制中汽化熱的單位是焦耳/千克(J/kg)。辨析思索『判一判』(1)凝固指的是物質從氣態變成固態的過程。(×)(2)晶體熔化時從外界汲取熱量，其溫度不斷上升。(×)(3)肯定質量的物質，在肯定的溫度和壓強下，汽化時汲取的熱量大于液化時放出的熱量。(×)(4)把0℃的冰放在0℃的房間里冰可能會溶化。(×)(5)1g100℃的水的內能比1g100℃的水蒸氣的內能小。(√)(6)汽化熱與溫度、壓強有關。(√)『選一選』(多選)物態變更現象在一年四季中隨處可見，下列關于這些現象的說法中正確的是(CD)A．春天的早晨常常出現大霧，這是汽化現象，要汲取熱量B．夏天用干冰給運輸中的食品降溫，這是利用干冰熔化吸熱C．秋天的早晨花草上出現了小露珠，這是液化現象，要放出熱量D．冬天在窗戶玻璃上出現冰花，這是凝華現象解析：春天的早晨常常出現大霧，這是空氣中的水蒸氣遇冷凝成小液滴，是液化現象，選項A錯誤；夏天用干冰給運輸中的食品降溫，這是利用干冰升華吸熱，選項B錯誤。本題選項CD正確。『想一想』生活在北方的人都知道“下雪不冷化雪冷”，意思是說融雪天往往比下雪天更冷，這是為什么呢？答案：融雪時，雪由固態變成液態要從四周汲取大量的熱量，使四周的氣溫更低，人感覺更冷。課內互動探究探究物態變更中的能量和溫度┃┃思索探討__■我們在初中學過“蒸發吸熱”“液化放熱”“熔化吸熱”“凝固放熱”，請依據以上規律思索如下問題：100℃的水和100℃的水蒸氣都可以燙傷人，但往往水蒸氣燙傷人的后果更嚴峻一些，這是什么緣由？提示：100℃的水蒸氣本身溫度已經很高，當它遇到相對冷的皮膚還會液化放出熱量，所以被100℃的水蒸氣燙傷比100℃的水燙傷更為嚴峻。┃┃歸納總結__■1．物態變更中的能量交換：2．固體熔化中的溫度特點固體分子間的強大作用使固體分子只能在各自的平衡位置旁邊振動。對固體加熱，在其起先熔化之前，獲得的能量主要轉化為分子的動能，使物體溫度上升，當溫度上升到肯定程度，一部分分子的能量足以克服其他分子的束縛，從而可以在其他分子間移動，固體起先熔化。晶體熔化過程中，當溫度達到熔點時，汲取的熱量全部用來破壞空間點陣，增加分子勢能，而分子平均動能卻保持不變，所以晶體有固定的熔點。非晶體沒有空間點陣，汲取的熱量主要轉化為分子的動能，不斷吸熱，溫度就不斷上升。3．液體汽化中的能量特點液體汽化時，由于體積明顯增大，汲取熱量，一部分用來克服分子間引力做功，另一部分用來克服外界壓強做功。4．互逆過程的能量特點(1)肯定質量的晶體，熔化時汲取的熱量與凝固時放出的熱量相等。(2)肯定質量的某種物質，在肯定的溫度和壓強下，汽化時汲取的熱量與液化時放出的熱量相等。┃┃典例剖析__■典例(多選)如圖是某種晶體的熔化圖象，下列說法中正確的是(BD)A．ab段是吸熱過程，cd段是放熱過程B．ab、bc、cd三段都是吸熱過程C．ab段物質處于固態，bc和cd兩段處于液態D．bc段是晶體熔化過程解題指導：了解晶體熔化的特點，晶體熔化過程中，雖然溫度不變，但仍汲取熱量，用于變更分子勢能。解析：這是晶體的熔化圖象，圖中所示三段過程中要始終汲取熱量，故B項正確；ab、bc、cd三階段中，ab段是固體，bc段是熔化過程，固、液共存，故C錯，D正確。┃┃對點訓練__■住在非洲沙漠中的居民，由于沒有電，夏天無法用冰箱保鮮食物，一位物理老師獨創了一種“沙漠冰箱”罐中罐，由內罐和外罐組成，且兩罐之間填上潮濕的沙子，如圖所示，運用時將食物和飲料放在內罐，罐口蓋上濕布，然后放在干燥通風的地方，并常常在兩罐間的沙子上灑些水，這樣就能起到保鮮的作用。問題：(1)常常在兩罐間灑些水的緣由是__有利于水蒸發時吸熱__。(2)放在干燥通風的地方是為了__加快水的蒸發__。解析：(1)常常在兩罐間灑些水，就能起到保鮮作用，先聯系實際，非洲地區比較熱，食物和飲料在高溫環境中易變質，再考慮水蒸發能吸熱，所以灑水的緣由應為利用水蒸發吸熱降低食物和飲料的溫度，便于長期保存；(2)放在干燥通風的地方很自然想到是為了加快水分蒸發從而汲取更多的熱，使食物和飲料溫度不致過高，起到保鮮作用。核心素養提升冰的熔化熱的重要意義冰的熔化熱很大，1千克0℃的冰熔化成0℃的水放出的熱量，相當于把1千克0℃的水上升到80℃須要的熱量。冰的這一特點對自然界有重要的意義，它使得初冬時，一個寒冷的夜晚不會把江河湖泊全部封凍起來，氣溫也不會隧然下降；初春時，一個陽光絢麗的晴天不會使冰雪全部熔化，造成江河泛濫，氣溫也不會隧然上升。在日常生活中，人們利用冰熔化熱大的特點來冷藏食品、冰鎮飲料等。案例冬季在菜窖里放上幾桶水，可以使窖內的溫度不致降低得許多，防止把菜凍壞。這是什么道理？假如在窖內放入m＝200kg，t1＝10℃的水，試計算這些水結成0℃的冰時放出的熱量相當于燃燒多少千克干木柴所放出的熱量？(木柴的燃燒值約為k＝1.26×104kJ/kg，冰的熔化熱取λ＝3.35×105J/kg)答案：6kg解析：因為水降溫并結冰的過程中將放出熱量，所以窖內溫度不會太低。設這些水結成0℃的冰時放出的熱量為Q，則Q＝mλ＋cmΔt＝200×3.35×105J＋200×4.2×103×10J＝7.54×107J設燃燒M千克干木柴可以釋放出這么多的熱量Q＝Mk，即M＝Q/k＝7.54×107/1.26×107kg＝6kg。課堂鞏固達標1．(2024·湖北省黃岡市黃州區校級模擬)水的凝固點為0℃，酒精的凝固點為－117℃，小華同學把酒精和水的混合液體放入易拉罐，將易拉罐表面擦干凈后放入冰箱的冷凍室(冷凍室溫度可達－5℃)中，經過相當長的時間后，從冷凍室取出混合液體時，卻發覺混合液沒有凝固。同時視察到易拉罐四周有“白氣”冒出，易拉罐外表面的下部和底部有白色粉末狀物質生成，下列說法正確的是(D)A．混合液體從冷凍室取出時與放入前相比，溫度沒有發生變更B．將酒精加入水后，會使水的凝固點上升C．白色粉末物質是冰，是由水凝固而成D．易拉罐四周“白氣”是水蒸氣液化而成的解析：混合液體從冷凍室取出時與放入前相比，溫度降低了，故A錯誤。將酒精加入水后，會使水的凝固點降低，故B錯誤。白色粉末物質是冰，是由水蒸氣凝華而成，故C錯誤。易拉罐四周“白氣”是水蒸氣液化而成的，故D正確。2.(2024·山東省滕州市校級月考)如圖所示是某種晶體加熱熔化時，它的溫度T隨時間t的變更圖線，由圖可知(D)A．圖線中間平坦的一段，說明這段時間晶體不汲取熱量B．這種晶體熔化過程所用時間是6minC．A、B點對應的物態分別為固液共存狀態、液態D．在圖線中的AB段，汲取的熱量增大了分子勢能解析：圖線中間平坦的一段，溫度不變，晶體汲取的熱量轉化為分子的勢能，故A錯誤。A、B平坦的一段線段是晶體熔化的過程，所用的時間為4min，故B錯誤。晶體在A點時剛起先熔化，晶體還處于固態，在B點時，晶體全部熔化，變成液態，故C錯誤。在圖線中的AB段為晶體熔化階段，分子平均動能不變，汲取的熱量全部用來破壞晶體的規則結構，分子勢能增大，故D正確。3．(2024·江西省南昌二中高二下學期檢測)取一橫截面積是3×10－2m2的不高的圓筒，筒內裝水0.6kg，用它來測量射到地面的太陽能。某天中午在太陽光照耀下2min后，水的溫度上升了1℃。已知射到大氣層的太陽能只有約42%到達地面，另外約58%被大氣汲取或反射而未到達地面。設直射到水面的太陽能均被水汲取，則太陽輻射的功率最接近于下列的哪一個值(太陽與地球間距離約為1.5×1011m，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃))(B)A．1.2×1026W B．4.7×1026WC．2.8×1028W D．5.5×1028W解析：橫截面積是3×10－2m2的圓筒在2min