9.4-物态变化中的能量交换

自学指导1、为什么熔化会吸热？凝固会放热？2、什么叫熔化热，如何进行计算？3、为什么晶体有固定的熔点和熔化热，而非晶体没有固定的熔点和熔化热？4、为什么汽化会吸热，液化会放热？5、什么叫汽化热，如何进行计算？汽化热与哪些因素有关，为什么？第九章《固体、液体和物态变化》高中物理选修3－3固体液体气体升华（吸热）凝华（放热）熔化吸热凝固放热汽化吸热液化放热物态变化：可见，自然界的三态在转变的过程中会发生能量的交换。物质从固态变成液态的过程。物质从液态变成固态的过程。熔化是凝固的逆过程。1.熔化与凝固熔化：凝固：一、熔化热为什么熔化会吸热？凝固会放热？我们先看看固体和液体的结构由于固体分子间的强大作用，固体分子只能在各自的平衡位置附近振动。对固体加热，在其熔解之前，获得的能量主要转化为分子的动能，使物体温度升高，当温度升高到一定程度，一部分分子的能量足以克服其他分子的束缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔解。mQ单位：J/kg熔化热：2、熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热对于同种物体，分子结构是一定的。因为熔化过程中吸收热量是用于克服分子力做功，破坏晶体的空间点阵，增加物体的分子势能的，所以晶体的熔化热是一定的。对于不同种晶体，由于不同晶体的空间点阵不同，单位质量不同的物质熔解时吸收的热量也不同，而熔化热就是为了表征这一性质才提出的，所以不同晶体的熔化热不同。金刚石石墨一定质量的物质熔化时吸收的热量，与这种物质凝固时放出的热量相等吗？如果不相等，可能出现什么现象？吸收Q1放出Q2如果Q1≠Q2，则会导致同一个物体在相同温度下内能不同，而这显然是不可能的。并且不符合能量守恒定律。20℃20℃所以，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。几种物质在压强为1.01×105Pa时的熔化热物质名称水铝铜碳酸钙氯化钠二氧化碳熔化热/（kJ·kg-1）333.8395.7205.2527.5517.1180.9为什么晶体有确定的熔点和熔化热，非晶体却没有？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，熔化时不需要去破坏空间点阵，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。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。二、汽化热1.汽化与液化汽化：物质从液态变成气态的过程液化：物质从气态变成液态的过程能量交换：液体汽化时,液体分子离开液体表面成为气体分子,要克服其他液体分子的吸引而做功,同时，过程中体积增大很多，体积膨胀时要克服外界气压做功，故要吸收能量.2.汽化热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。汽化热跟温度和压强有关t/0C100Q/(J.g-1)50010001500200025000200300400水在大气压强为1.01x105Pa下汽化热与温度的关系mQL液体汽化时体积会增大很多，分子吸收的能量不只用于挣脱其他分子的束缚，还用于体积膨胀时克服外界气压做功，所以汽化热还与外界气体的压强有关。物质名称水氧氮硅硒钠沸点/℃100-182.96-195.82355684.9882.9汽化热/（kJ·kg-1）22602132001.06×1047.6×1023.9×103几种物质在压强为1.01×105Pa，温度为沸点时的汽化热一定质量的物质，在一定温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等晶体只在熔点时熔化,而液体可在任何温度下汽化,讲汽化热要指明在什么温度下的汽化热.热管热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。1.一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等；2.熔化热与晶体的质量无关，只取决于晶体的种类。3.非晶体没有确定的熔化热熔化热的特点：1.一定质量的物质，在一定温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等2.液体的汽化热与液体的物质种类、液体的温度、外界压强均有关。汽化热的特点1.对于晶体来说，在熔化过程中，外界供给晶体的能量，是用来破坏晶体的分子结构，增加分子间的_____能，所以温度_______。势能不变C2．关于熔化热，下列说法中正确的是()A．熔化热只与物质的种类有关B．熔化热只与物质的质量有关C．熔化热与物质的种类、质量都有关D．以上说法都错误三、当堂检测A．一定是固体B．一定时液体C．可能是固体D．可能处于固液共存CD3、当晶体的温度正好是熔点时，它的状态是（）解：在压强为1.01×105Pa时，水在达到沸点时的汽化热为2260kJ/kg.要使20℃的水全部汽化，应先使水温升到100℃，则需要吸收的总热量为Q＝cmΔt＋mL＝4.2×103×10×(100－20)J＋10×2260×103J＝2.6×107J.4．在压强为1.01×105Pa时，使20℃的10kg水全部汽化，需要吸收的热量是多少？[标准大气压下水的汽化热为2260kJ/kg，水的比热为c＝4.2×103J/(kg·℃)]