9.4 物态变化中的能量交换-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-3）

§9.4 物态变化中的能量交换 问题一：你知道哪些物态变化？它们是吸热还是放热？ 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 可见，自然界的三态在转变的过程中会发生能量的交换。 熔化： 物质从固态变成液态的过程 凝固： 物质从液态变成固态的过程 熔化是凝固的逆过程 1、熔化和凝固 一、熔化热 熔化 3 2、固体在熔化过程中是一下变成液体还是有一个过程？ 1、不同的物质熔化和凝固的规律一样吗？ 3、固体在熔化过程中温度是如何变化的呢？ 探究一 2. 固体熔化和凝固过程中温度的变化规律 晶体的熔化和凝固 非晶体的熔化和凝固 结论： （1）晶体和非晶体在熔化时都要吸收热量，在凝固时放出热量. （3）晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点. （2）晶体在熔化过程中温度保持不变，非晶体在熔化过程中温度一直增加. 问题二：为什么熔化会吸热？ 固体熔化时要克服分子间引力做功，吸热能增加分子势能 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。 固体 液体 加热 3.熔化热(λ) （1）定义：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 （2）符号：熔化热常用字母“λ”表示 （3） 质量为m的晶体在熔化过程中吸收的热量Q，即Q＝mλ 单位：J/kg 熔化热： （4）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(能量守恒定律)，所以可以认为熔化热与“凝固热”相等。 （5） 晶体在熔化过程中的熔点和熔化热都与外界气压有关，但是由于晶体熔化过程中体积变化很小，因为影响不大。 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。 （6）固体熔化时，由于体积变化较小。熔化过程中吸收的热量，用于克服分子引力做功，破坏晶体的空间点阵，增加物体的分子势能的。所以对于同种晶体（分子结构是一定的），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。（熔化热与晶体的质量无关，只取决于晶体的种类。） 金刚石 石墨 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） 333.8 395.7 205.2 527.5 517.1 180.9 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. 问题三：为什么晶体有确定的熔点和熔化热，非晶体却没有？ 非晶体没有确定的熔化热 1.当晶体的温度正好是熔点时，它的状态是( ） 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 例题 温度（ ℃） 时间（min） 固态 液态 固液共存 CD 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 2.汽化的两种方式： 沸腾 蒸发 注意： 固体（晶体）只在温度达到熔点时熔化，而液体可以在任何温度下汽化。 探究二：固体熔化时需要吸收热量，那么液体汽化时是吸热还是放热？ 问题三：为什么液体汽化时要吸热？ 结论： 液体汽化时需要吸热 汽化吸热的微观解释 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，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，因此液体汽化要吸收能量。 汽 液体 2.汽化热（L）： 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 /0C 100 Q/(J.g-1) 500 1000 1500 2000 2500 0 200 300 400 水在大气压